分子标记

分⼦标记介绍分⼦标记是指可遗传的并可检测的DNA序列或蛋⽩质。

即DNA⽚段即能反映⽣物个体或种群间基因组中某种差异特征的DNA ⽚段；能受基因控制并且能够稳定遗传的，能代表个体或群体的遗传特征，并可被⽤作遗传分析的物质。

它能够直接反映基因组间DNA间的差异。

常⽤的分⼦标记有RFLP、RAPD、AFLP、SSR、ISSR、EST等。

RAPD、AFLP属于以PCR为基础的分⼦标记；RFLP属于以Southern为基础的分⼦标记；SSR、ISSR属于以重复序列为基础的分⼦标记；EST以mRNA为基础的分⼦标记。

1 主要的分⼦标记介绍1.1 限制性⽚段长度多态性（RFLP）RFLP是应⽤Southern杂交技术检测DNA在限制性内切酶酶切后形成的特定DNA⽚段的⼤⼩。

所以对于引起酶切位点变异的突变如点突变或部分DNA⽚段的缺失、插⼊、倒位⽽引起酶切位点缺失或获得等均可应⽤。

此⽅法的基本步骤包括：DNA的提取、⽤限制性内切酶酶切DNA、凝胶电泳分开DNA⽚段、把DNA⽚段转移到滤膜上、利⽤放射性标记的探针显⽰特定的DNA⽚段、分析结果。

探针⼀般选择单拷贝的。

其优点为共显性标记，稳定且可重复但耗时，昂贵且需应⽤同位素。

⽤该技术可作出植物的RFLP图谱，并应⽤于植物遗传和育种研究。

杨长红等采⽤PCR-RFLP技术，对库尔勒⾹梨等19个主要梨品种的cpDNA遗传多态性进⾏研究，其利⽤10对通⽤引物对总DNA进⾏扩增，并且采⽤7种限制性内切酶对PCR产物进⾏酶切，通过软件分析得出：7对引物（cp01、cp02、cp03、cp04、cp06、cp09、cp10）能在梨属植物上扩增出1条特异性谱带，cp09／MvaI，cp03／Hin6I的酶切位点有显著差异。

根据结果分析，库尔勒⾹梨与鸭梨、砀⼭梨、苹果梨、早酥、慈梨、⾦川雪梨、锦丰、新疆句句梨的平均距离系数较⼩，与其他梨的平均距离系数较⼤。

1.2 随机扩增多态性DNA(RAPD)RAPD是以8-10个碱基的随机寡聚核苷酸序列为引物，利⽤PCR技术⾮特异性扩增DNA⽚段，然后⽤凝胶电泳分开扩增⽚段，即得到⼀系列多态性DNA⽚段.染⾊后即可进⾏多态性分析。

遗传学中的分子标记技术遗传学是研究遗传现象的一门学科，而分子标记技术则是其中的一个重要领域。

它不仅可以帮助我们研究物种间的遗传联系，还可以应用于医学和农业领域，为人们的生活带来更多便利和进步。

本文将介绍遗传学中的分子标记技术，探讨其在实践中的应用以及未来的发展方向。

一、分子标记技术简介分子标记技术是利用分子水平的遗传标记对个体、品系或群体进行鉴别、分类、分子配对等分析的一种技术。

目前常用的几种分子标记技术包括限制性片段长度多态性（RFLP）、随机扩增多态性（RAPD）、序列标记位点（SSR）和单核苷酸多态性（SNP）等。

RFLP技术是一种基于DNA序列限制性切割位点的分析方法。

通过将基因组DNA切成不同的长度片段，然后对这些片段进行电泳分离，最后通过DNA探针的帮助确定特定位点的DNA序列。

RAPD技术则是一种无需事先知道DNA序列的技术，通过使用随机序列的寡核苷酸为引物进行PCR扩增，经过电泳分离后可以得到特定长度的DNA条带。

SSR技术则是利用序列中重复核苷酸序列的多态性，选取特定的序列扩增后进行电泳分离，得到条带后可以确定所研究物种基因组的遗传变异情况。

SNP技术则是一种最新的分子标记技术，它是基于单核苷酸变异位点的方法，通过测量单个碱基的点突变来分析遗传多样性。

二、分子标记技术的应用1.遗传分析分子标记技术在遗传学研究中可以用于基因型鉴定、亲缘关系分析、遗传多样性评估等方面。

例如，利用SSR技术可以分析豆科作物的遗传多样性，帮助育种学家定位有用的基因，并加速豆科作物的育种进程。

另外，RFLP技术还可以用于协助医学领域的DNA指纹分析，对于识别罪犯身份、证明亲子关系等方面都有巨大贡献。

2.病理学研究在病理学研究中，分子标记技术可以用于检测各种疾病的基因突变、表达谱的差异、重要调节基因的变化等。

例如，SNP技术可以用于筛查患有代谢性疾病的患者，SSR技术可以用于评价肿瘤的恶性程度。

3.农业领域分子标记技术在农业领域中的应用越来越普遍，可以用于作物品种鉴别、繁殖方式分析、作物改良等方面。

分子标记分子标记是继形态标记、细胞标记和生化标记之后发展起来的一种较为理想的遗传标记形式,它以蛋白质、核酸分子的突变为基础,检测生物遗传结构与其变异。

分子标记技术从本质上讲,都是以检测生物个体在基因或基因型上所产生的变异来反映生物个体之间的差异。

每一种分子标记都有其自身的特点和特定的应用范围,但就一般意义而言,DNA 分子标记与形态标记和生化标记等相比,具有许多独特的优点: ①不受组织类别、发育阶段等影响。

植株的任何组织在任何发育时期均可用于分析。

②不受环境影响。

因为环境只影响基因表达(转录与翻译) ,而不改变基因结构即DNA 的核苷酸序列。

③标记数量多,遍及整个基因组。

④多态性高,自然存在许多等位变异。

⑤有许多标记表现为共显性,能够鉴别纯合基因型和杂合基因型, 提供完整的遗传信息。

⑥DNA 分子标记技术简单、快速、易于自动化。

⑦提取的DNA 样品,在适宜条件下可长期保存,这对于进行追溯性或仲裁性鉴定非常有利。

因此,DNA 分子标记可以弥补和克服在形态学鉴定及同工酶、蛋白电泳鉴定中的许多缺陷和难题,因而在品种鉴定方面展示了广阔的应用前景。

1. 1 第1 代分子标记1.1. 1 RFLP 标记技术。

1980 年Botesin提出的限制性片段长度多态性(Restriction fragment length polymorphisms ,RFLP) 可以作为遗传标记,开创了直接应用DNA 多态性的新阶段,是最早应用的分子标记技术。

RFLP 是检测DNA 在限制性内切酶酶切后形成的特定DNA 片段的大小,反映DNA 分子上不同酶切位点的分布情况,因此DNA 序列上的微小变化,甚至1 个核苷酸的变化,也能引起限制性内切酶切点的丢失或产生, 导致酶切片段长度的变化。

优点：RFLP 标记的等位基因具有共显性的特点,结果稳定可靠,重复性好,特别适应于构建遗传连锁图。

缺点：在进行RFLP 分析时,需要该位点的DNA片段做探针,用放射性同位素及核酸杂交技术,既不安全又不易自动化。

第八章分子标记及其应用第八章分子标记及其应用1) 分子标记的种类与特点1. 遗传标记的种类与特点遗传标记：指可以稳定遗传的、易于识别的特殊遗传多态性形式。

Minisatellites：小卫星序列遗传标记的种类与特点1）形态标记：肉眼可见的特征性状，简单实用，但数目少，受发育阶段与环境影响。

2）细胞标记：染色体核型与带型，受环境影响小，稳定可靠，但耗时耗力，信息量不足。

3）生化标记：贮藏蛋白、同工酶等，信息量较大，取材方便，但不能反映基因组非编码区信息，仍受发育阶段与环境影响。

4）DNA分子标记：基因组DNA 水平的变异，理想的遗传标记。

2. DNA分子标记DNA分子标记：简称分子标记，指基因组DNA 水平上的任何差异，来自缺失、插入、置换、颠换、重复等，通常以分子杂交或凝胶电泳图谱的形式体现。

2.1 分子标记的优点1）数量多，遍及整个基因组，理论上检测位点近乎无限；2）稳定遗传，不受环境、发育阶段和是否表达等限制;3）多态性高，自然存在，无须专门创造；4）表现为“中性”，即不影响性状的表达；5）许多为共显性，能鉴别杂合与纯合，提供完整的遗传信息。

2.2 分子标记的类型分三大类:1) 基于核酸分子杂交: 第一代，1980s, RFLP（Restriction fragmentlength polymorphism ），限制性片段长度多态性2) 基于PCR或限制酶切+PCR: 第二代，1990s ,RAPD、AFLP、SSR、ISSR、 SCAR、STS等3) 基于DNA测序:第三代，近年来SNP和EST,反转录转座子等第三节分子标记的应用1. RFLP标记RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism)：限制性片段长度多态性，1980，Botstein。

基本原理：不同基因组DNA经特定限制酶消化后产生大小不等的片段，再经电泳分离、Southern 印迹杂交和检测后，得到特异的RFLP 标记，它反映不同DNA对所用探针限制性酶切片段长度的多态性，实际是酶切位点的变化和分布情况。

分子标记原理和技术分子标记原理和技术是一种用于研究和检测生物分子的方法。

分子标记是通过给生物分子附上一种特定的标记物，使其能够被观察和测量。

分子标记技术在生物医学研究、临床诊断、药物研发和环境监测等领域都有广泛的应用。

分子标记的原理是利用化学反应将标记物与待检测的生物分子结合起来，然后通过适当的方法观察或检测标记物。

常见的标记物有荧光染料、放射性同位素、酶和金纳米粒子等。

标记物的选择要考虑其化学性质、稳定性、检测灵敏度和特异性等因素。

分子标记技术有很多种，下面列举几种常见的技术：1.荧光标记：荧光标记是最常用的分子标记技术之一、通过给生物分子附加荧光染料，可以通过荧光显微镜观察其分布和表达水平。

荧光标记还可以用于流式细胞术、酶联免疫吸附实验等。

荧光标记可以选择多种不同的荧光染料，如草莓红、FITC和PE等。

2.放射性标记：放射性标记是利用放射性同位素将标记物与生物分子结合起来。

这种标记方法可以通过放射性计数器或放射影像技术来检测，具有极高的灵敏度。

常用的放射性同位素有3H（氚）、14C（碳14）和32P（磷32）等。

3.酶标记：酶标记是利用酶与底物之间的反应来检测生物分子。

常用的酶有辣根过氧化物酶（HRP）和碱性磷酸酶（AP）。

酶标记技术可以通过底物的颜色变化或荧光信号来观察酶的活性和分布。

4. 化学标记：化学标记是利用特定化学反应将标记物与生物分子结合起来。

常见的化学标记方法有SNAP标记、CLIP标记和Biotin-avidin 标记等。

化学标记的优点是反应选择性高，标记物的稳定性和特异性好。

5.金纳米粒子标记：金纳米粒子标记是一种新兴的分子标记技术。

金纳米粒子可以通过调节粒子大小和表面修饰来实现对生物分子的特异性识别。

金纳米粒子标记可以通过紫外-可见吸收光谱或扫描电镜观察。

分子标记技术在生物学研究中扮演着重要角色，能够帮助科学家观察和分析生物分子的功能和相互作用。

此外，分子标记技术还被广泛应用于临床诊断和药物研发领域，例如用于检测肿瘤标记物、鉴定药物靶点和筛选药物库。

分子标记名词解释
分子标记 ( Molecular Marker) 是指用于遗传分析、基因组学研究、生物信息学等方面的一类技术工具。

它可以是 DNA、RNA、蛋白质等分子，也可以是其他生物分子，如多糖、脂类等。

分子标记既可以是标记基因 (marker gene),也可以是其他非编码 RNA(ncRNA) 或蛋白质。

分子标记技术广泛应用于遗传多样性分析、基因组学研究、生物信息学等领域。

其中，遗传多样性分析包括遗传图谱构建、单核苷酸多态性 (SNP) 分析、微卫星标记分析等;基因组学研究包括基因组组装、基因组注释、基因组比对等;生物信息学则利用分子标记进行基因预测、蛋白质结构预测、基因表达分析等。

常见的分子标记技术包括：基因测序、分子标记辅助选择、基因组芯片、蛋白质组芯片、生物信息学分析等。

其中，基因测序是目前分子标记技术中最前沿、最常用的技术之一。

它可以通过测序获取基因组序列信息，为基因组学研究和生物信息学分析提供更多的信息资源。

分子标记的名词解释分子标记是一种用于识别和定位生物分子的技术。

它通过在目标分子上附着特定的标记物（通常是化学物质）来实现。

这些标记物可以使科学家们追踪和可视化目标分子的位置、数量和活性，从而帮助我们更好地理解生物学过程和疾病的发展机制。

以下将进一步解释分子标记的原理和应用。

一、原理分子标记的原理基于分子生物学的相关技术，主要包括荧光标记、放射性标记和化学标记等。

其中，荧光标记是应用最为广泛的分子标记方法。

荧光标记是将目标分子与带有荧光染料的分子结合，使目标分子能够发出荧光信号。

荧光标记技术非常灵敏，能够在细胞或组织的微观尺度上检测目标分子的存在和定位。

它可以通过荧光显微镜等设备观察和记录分子的空间分布、动态变化以及相互作用情况。

二、应用1. 生命科学研究分子标记技术在生命科学研究中有着广泛的应用。

例如，在细胞生物学中，科学家们可以用分子标记技术追踪细胞内的特定蛋白质、核酸或化学分子。

通过观察它们的分布和相互关系，可以揭示细胞内部分子的信号传递、运输和相互作用机制，进而更好地理解生命的基本过程。

2. 疾病诊断和治疗分子标记技术也在临床医学中被广泛应用。

例如，利用荧光标记技术，可以精确地检测和定位肿瘤细胞、病毒、细菌等疾病相关的分子标记物。

这些标记物的出现可以帮助医生们早期发现疾病，进行准确的诊断，并且在治疗中提供指导。

同时，分子标记技术还可以用于评估药物对特定疾病标记物的影响，为精准医疗提供重要的依据。

3. 生物工程和食品安全在生物工程和食品安全领域，分子标记技术也发挥着重要作用。

例如，利用PCR技术与荧光标记相结合，可以进行基因突变、检测和定量分析。

这不仅可以应用于基因工程的研究和应用，还可以在食品安全中检测和鉴定转基因成分，确保食品的质量和安全性。

4. 化学和材料科学分子标记技术在化学和材料科学领域也有着广泛的应用。

例如，在材料表面修饰方面，科学家们可以利用分子标记技术实现在金属或化合物表面附加分子标记物，从而改变其表面性质和功能。

分子标记概念广义分子标记(molecular marker)是指可遗传的并可检测的DNA序列或蛋白质。

狭义分子标记概念只是指DNA标记能反映生物个体或种群间基因组中某种差异特征的DNA片段，它直接反映基因组DNA间的差异代数类型概念原理优点缺点主要应用第一代RFLP 限制性片段长度多态性限制性内切酶能识别并切割基因组DNA分子中特定的位点，如果因碱基的突变、插入或缺失，或者染色体结构的变化而导致生物个体或种群间该酶切位点的消失或新的酶切位点的产生，那么利用特定的限制性内切酶切割不同个体的基因组DNA，就可以得到长短、数量、种类不同的限制性DNA片段，通过电泳和Southern杂交转移到硝酸纤维素膜或尼龙膜上,选用一定的DNA标记探针与之杂交，放射自显影后就可得到反映个体特异性的DNA限制性片段多态性图谱。

1.标记广泛存在于生物体内，不受组织、环境和发育阶段的影响。

2.RFLP 标记的等位基因是共显性的，不受杂交的影响，可区分纯合基因与杂合基因。

3.可产生的标记数目很多，可覆盖整个基因组。

1.标记技术需要酶切, 对DNA 质量要求高；RFLP 的多态性程度偏低。

2.分子杂交时会用到放射性同位素，对人体和环境都有害。

3.探针的制备、保存和发放也很不方便。

4.分析程序复杂、技术难度大、费时、成本高。

1.遗传学图的构建结合RFLP连锁图，任何能用RFLP探针检测出的基因及其DNA片段都可以通过回交，快速有效地进行转移。

2.基因定位利用RFLP技术能够准确地标记定位种质中的目标基因，结合杂交，回交及组织培养等技术就可以快速有效的将所需目标基因的DNA片段引入栽培品种中，实现品种改良。

3.遗传多态性分析运用RFLP技术可以尽可能多地保存那些在已知位点上有异态的品系，以求最大程度地保持品种的多样性。

细胞质遗传研究RFLP技术是对DNA序列自然变异的直接检测，只需选择适当的限制性内切酶或DNA探针作分子标记，因而对植物不同种属或杂种后的细胞质遗传变异及基因型的鉴定具有较高的灵活性和灵敏性，从而能较好地应用于细胞质遗传的研究。

分子标记的概念有广义和狭义之分。

广义的分子标记是指可遗传的并可检测的DNA序列或蛋白质。

狭义分子标记是指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异的特异性DNA片段。

基本简介细胞标记（cytological markers）主要是染色体核型（染色体鼠数目、大小、随体、着丝点位置等)和带型(C带、N带、G带等)，这类标记的缺点是数目有限。

目前，还未发现用其进行小麦抗叶锈基因的标记。

生化标记(biochemical markers)主要包括同工酶和储藏蛋白。

生化标记具有经济方便的优点，但其标记数有限。

DAVlD【6】等曾利用生化标记内肽酶同工酶EP-Dld作为遗传标记对以Thatcher为背景的小麦抗叶锈病近等基因系进行连锁分析，发现EP-Dld与Lr19紧密连锁，重组值为(0.01士0.09)个作图单位。

WINZELER【7】等利用含Lr19的小麦抗叶锈病近等基因系，发现生化标记内肽酶同工酶EP-Dl的无效等位基因EP-Dlc可以作为与Lr19紧密连锁的生化标记，遗传距离为(0.33士0.33)cM。

分子标记与形态标记、细胞标记、生化标记相比较，有以下几方面的优点:①在植物体的多个组织及生育阶段均可检测到，不受时空限制。

②数量多，遍及整个基因组。

③有许多标记表现为共显性，能够鉴别基因型纯合与否，提供完整的基因型。

在标记小麦抗叶锈病基因方面，分子标记可以在更深层次上揭示小麦抗锈遗传机制。

通过找到与抗锈基因紧密连锁的分子标记，不但能在遗传背景不同的育种材料中特异性的检测目的基因，而且可以在任一生育阶段同时对多个抗性基因进行筛选，这为了解抗源和抗病品种中所含有的抗性基因提供了更为迅速、稳定、可靠的方法。

理想要求折叠理想的分子标记必须达以下几个要求：⑴具有高的多态性；⑵共显性遗传，即利用分子标记可鉴别二倍体中杂合和纯合基因型；⑶能明确辨别等位基因；⑷遍布整个基因组；⑸除特殊位点的标记外，要求分子标记均匀分布于整个基因组；⑹选择中性（即无基因多效性）；⑺检测手段简单、快速（如实验程序易自动化）；⑻开发成本和使用成本尽量低廉；⑼在实验室内和实验室间重复性好（便于数据交换）。