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遗传标记
遗传标记
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RAPD标记
RAPD标记特点是: (1)RAPD扩增引物没有物种的限制,一套引物可用 于不同物种基因组分析; (2)RAPD扩增引物没有数量上限制,可以囊括基因 组中所有位点; (3)RAPD技术简捷方便,可进行大量样品的筛选。 RAPD标记是显性的,无法区分动物纯、杂合体,而且 在分析中易产生非特异性。
分子标记的应用
1、基因定位
在动物中,控制某一数量性状的基因常组织在有限数目的 基因群内,并分别在染色体上占据一定的位置,这就是数 量性状位点(QTL) ,数量性状表型的差异是由微效多基因 和环境因素共同决定的。 基因定位是利用遗传连锁图和DNA多态性标记将这些多 基因剖分开来,并将它们一一定位于染色体上,分析各基 因的单个效应及互作效应。进一步克隆测序。 FecB(控制排卵率的主效基因) 基因定位于绵羊第六号染 色体上。 Callipyge基因(拉丁语意为美丽的臀部)基因对瘦肉率和 饲料利用率起作用,能使绵羊增肉大约30%, 位于绵羊的8 号染色体上。
专题七:
遗传标记
报告人:周明亮
主要内容
传统遗传标记
形态标记 细胞标记 蛋白质标记
分子遗传标记
RFLP STR RAPD SNP
遗传标记
发展历程:
最早的遗传标记起源于家畜的驯化,只是仅仅限于从表型 上按照人们的需求进行选择,这个阶段最原始的选种。 20世纪初期显微技术的出现,遗传标记才从表型标记进入 到细胞学标记以及蛋白质标记。 20世纪70年代,RFLP、STR等分子标记的发现,带动了分 子遗传学的发展,给家畜的育种带来了新的希望。 20世纪80年代PCR技术的出现,在完善以前的分子标记的 基础之上继续发展了很多的分子标记。 总的来说,现在应用的最广泛的还是传统的表型标记为主, 但随着遗传标记技术以及应用的发展,分子育种必然成为以 后育种的主流。
STR标记
STR的分类:
Weber等将微卫星分为三类,即完全的(Perfect)、不 完全的(Imperfect)和复合的(Compound)微卫星。 完全的微卫星是指由不中断的重复单位构成的微卫星; 不完全的微卫星其重复序列中间有3个以下的非重复碱 基,两侧不中断的部分重复数大于3; 复合的微卫星则指两类或两类以上的串联重复单位由3 个连续的非重复碱基分隔开,但不中断的重复单位的重 复数不小于5。
遗传标记
概念:遗传标记的提出已有近半个世纪,其定义随着
它的不断发展而渐渐趋于完善。目前较完整的表述是指易 于识别,遵守孟德尔遗传模式,具有个体特异性或其分布 规律具有种质特征的某一类表型特征或遗传物质。
分类:
形态wk.baidu.com记
传统遗传标记 细胞学标记
遗传标记 蛋白质标记
DNA标记
形态标记
形态标记(morphlogical marker),即表型标记,是
细胞学标记
染色体分带技术是将某物种染色体制片,用不同物
化手段处理,再用不同染料染色,可使染色体臂显示 出 不 同 的 带 数 , 如 G 带 ( Giemsa banding)、C 带 ( Constitutive heterochromatin banding)、R 带 (Reverse G&C banding)、N带(Nucleolar organizer region banding)等,可明确鉴别许多物种核型中的任 一条染色体,染色体带型也是分辨率较低的物理图谱, 此外,染色体结构变异如缺失、易位,非整倍体如缺 体、单体、三体等都各有去特定的细胞学特征,也可 作为一种细胞标记。显然,细胞学标记的数目也很有 限。
分子标记
DNA分子标记是以物种突变造成DNA片段长度多 态性为基础的,具有许多优点; (1)直接探测DNA水平的差异,不受时、空的 限制; (2)标记数量丰富、多态性高; (3)共显性标记,可以区分纯合子与杂合子; (4)可以解释家系内某些个体的遗传变异; (5)可以鉴定不同性别、不同年龄的个体。
STR标记
微卫星一般为1-6个单位多次串联重复的DNA序列,
如(CA)n、(GT)n、(CAC)n 等。重复数可变的核心序列 头尾相连组成串联重复序列,重复数一般为10-20 次。 微卫星由核心序列和两侧保守的侧翼序列构成,保守 的侧翼序列使微卫星特异地定位于染色体某一区域,核 心序列重复数的差异则形成微卫星的高度多态性。
指生物体所体现出来的外观上(可以是宏观的,也可以是 微观的)的形态和结构,借助肉眼、放大镜或者显微装置, 可以在三维空间内观察和测量,长期以来,对物种的分类 及资源鉴定都是以形态标记为主要的或初步的指标。 如: 体高、体长、毛色等,在早期的绵山羊育种曾利 用角的有无、被毛颜色等作为选择的依据。 优点: 形态标记直观、易于理解、操作简便、甚至不 需要成本。
分子标记的应用
通过杂种后代(F2)实施标记辅助选择,而后分两个 阶段进行: (1) 以标识一QTL连锁测验的估计值光标准选用标记, 对此,一个重要问题是如何在群体中选择遗传标记, 被选标记必须能够解释部分遗传为方差。从基因组 所有遗传标记中选择某些较为理想的标记,再从新 的独立样本群对标记效应的回归系统进行估计,这 种情况下,标记的估计值是无偏的。 (2) 基于标识基因型和个体表型及其亲属表型进行个体 选择。
细胞学标记
细胞学标记:是指能显示遗传多态性的细胞学特征,常 用的主要是染色体的结构和数量特征,如染色体的核型、 带型以及数目等,这类标记多用于品种起源的研究。 核型又称染色体组型,是指把动植物、真菌等的某一 个体某一分类群的体细胞内整套染色体按照染色体相对 长度、臂指数、着丝粒指数、染色体臂数等4个参数将所 有染色体做系统排列,可代表一个物种的染色体特征。 核型通常是在高倍显微镜下拍摄所有染色体的图象, 在照片或计算机上根据上述指标进行组合排列。
RAPD标记
RAPD是建立于PCR基础之上的,利用随机的脱氧核节 酸序列作引物(一般9~10碱基对),对所研究的基因组 DNA体外扩增,扩增产物经电泳分离染色后,来检测 其多态性,这些扩增DNA片段多态性便反映了基因组 相应区域的DNA多态性。 RAPD是Williams等人(1990)发展起来的一种新型遗传 标记,这一技术比较年轻,仍然有很大的发展前景。 由于其独特的检测DNA多态性的方式即极快速、简捷、 高效等优点,使得RAPD技术已渗透于有关基因研究的 各个领域。
分子标记的应用
2、构建遗传连锁图
通过比较DNA标记在遗传图谱中的位置,从而建立起 染色体区段千碱基对与分摩尔根的线性关系,为位置克 隆提供精确的坐标,同时为从基因组水平上研究物种进 化和变异提供新方法。 目前,已构建出牛、马、猪、绵山羊等家畜的遗传连锁 基因图谱。 绵羊基因组遗传连锁图已经发展到第三代,第一代主要 采用RFLP标记,第二代与第三代是在原来的基础上增 加了大量的STR分子标记,精度上获得了很大的提高。 山羊的第一个遗传连锁图是Vaiman于1996年发表的, 山 羊的第二代基因组连锁图已经构建出来。
RFLP标记
20世纪70年代中期,遗传学家发现了RFLP现象。 1980年Botstein首先提出利用RFLP作遗传标记构建遗 传图谱,直到1987年Donis等人才构建出第一张人的 RFLP图谱。 RFLP基本原理是基因组DNA在限制性内切酶作用下, 产生大小不等的DNA片段;它所代表的是基因组DNA酶切 后产生的片段在长度上的差异,这种差异是由于突变 增加或减少了某些内切酶位点造成的。
SNP标记
单核苷酸多态性(SNPs)是广泛存在于基因组中的一类 DNA序列变异,其频率为1%或更高。 它是由单个碱基的转换或颠换引起的点突变,稳定而 可靠,并通常以二等位基因的形式出现。采用生物芯 片和DNA微阵列技术来检测SNP,便于对基因组进行大 幅度和高通量分析。因此,作为新一代分子标记,SNP 在生物学诸多领域具有广阔应用前景。
分子标记
DNA分子标记的出现:
传统标记本身的缺点,如数量少,易受环境的影响等,需 要新的标记的出现; 生物化学发展和分子生物学的诞生使得人们对生命的认识 达到了分子水平,分子结构的差异(包括组成和空间结构 等)就成为新的遗传标记; 最近的研究表明,这些新的遗传标记因为是决定着生命存 在根本机制的因子,因而比形态学、细胞学等水平的标记 受到的外界环境影响更少,因而更能切中物种间的根本差 异,故成为最有效的遗传标记; 20世纪80年代PCR技术的出现以及近20年的发展,DNA分子 标记在短短的20多年的时间里发展了RFLP、RAPD、AFLP、 SSR、SNP等10多种。
蛋白质标记
蛋白质标记:是近年来应用较多的遗传标记,通常 分为酶蛋白质和非酶蛋白质两种,常用的有血红蛋白 多态性、运铁蛋白多态性等。一般根据蛋白标记的类 型对研究个体进行分类,并进行各类群间差异性的检 验,从而确定标记与表型值的相关性,为选择提供依 据。 蛋白质标记数量更丰富,受环境影响小,能更好地 反映遗传多态性。但其最大的不足是数量比较有限, 不能满足进一步精确研究的需要。
分子标记的应用
分子标记为家畜育种开辟了一条新途径,但能否在 育种实践中发挥应有的作用,取决于下面4个因素: (1) 具有与目标基因紧密连锁的分子标记; (2) 具有多态性高的分子标记绘制的遗传图谱; (3) 能否实现分子标记分析自动化,降低成本,简化实 验; (4) 应用标记预测育种值的方法有所改进。
形态标记
缺点: 当只有局部特征或者完全失去调整的材料就无法识别;
形态上相似的物种难以用少数调整区分开来; 形态标记数量少,受环境、生理时期等影响较大,因 此在遗传育种工作中应用受到很大的限制。 由于形态标记的自身优点,在现在的选育中仍然采用 形态标记,分子标记的发展在很大的程度上还是停留在实 验室的阶段。
分子标记的应用
4、杂交选育
根据分子标记位点的杂合性预测各组合之间的杂种优势, 可极大地减少配合力测定工作。对杂交后代的鉴定和选 择是育种工作的重要内容。 在传统育种中,有些性状无法在早期鉴定筛选而被淘汰; 如果利用这些性状连锁的分子标记进行辅助选择,不仅 可以早期选择,而且能在短时间内对大量后代进行鉴定。 大量研究均假设群体处于连锁不平衡状态,并均考虑最 简单的情况一一两近交系间的杂交。
RFLP标记
RFLP作为遗传标记具有其独特性: (1)标记的等位基因间是共显性的,不受杂交方式制 约,即与显隐性基因无关; (2)检测结果不受环境因素影响; (3)标记的非等位基因之间无基因互作效应,即标记 之间无干扰。 RFLP分析技术的主要缺陷是克隆可表现基因组DNA多 态性的探针较为困难,但随着可标记多态性探针的增 多,该技术将在分子生物学研究中得到更广泛的应用。
分子标记的应用
3、标记辅助选择
标记辅助选择(marker assisted selected ,MAS)是指与 特定的数量性状相关的遗传标记为工具,以标记信息作为 辅助信息,对该数量性状进行选择,以在育种中获得较大 的遗传进展。 实质是以多种分子标记为前提和基础,如RFLP、SSCP、 STR等是常规选择的辅助手段。 标记辅助选择缩短了世代间隔,提高了选择强度,由于不 受微生物的影响,增加了选择的准确性,也可用于合并两 个或更多品种的优良生产性状座位,可在品种内选择改良。 MAS比传统的以表型为基础的选择更具有优越性,标记 辅助选择的相对效率是单一性别表型选择的3倍。
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