DNA分子标记种类剖析

分子标记技术的类型及其原理08农生1班陈耀光 200830010403所谓分子标记就是基于基因组DNA 存在极其丰富的多态性而发展的一类可以直接反映生物个体间DNA 水平上差异的新型的遗传标记方法。

在遗传学发展过程中，先后出现了形态学标记、细胞学标记、生化标记和分子标记，其中以分子标记最为理想、可靠，因为DNA分子中碱基的缺失、插入、易位、倒位或是长短与排列不一的重复序列等产生的差异，都可以通过分子标记进行检测。

DNA 分子标记较以往的形态标记其优越性表现在：(1)以核酸为研究对象，不受季节、环境限制，不存在基因表达与否的问题，也没有组织或器官特异性；(2)数量的丰富性，遍及整个基因组，标记的数量几乎是无限的；(3)多态性高，自然存在丰富的等位变异；(4)许多标记表现为共显性，能很好地鉴别纯合基因型与杂合基因型；(5)检测手段简便、快速，并且重复性好；(6)既不对目标形状的表达造成影响，也不会与不良性状之间产生必然的关联。

1 分子标记的类型及其原理分子标记技术自诞生以来，短短的几十年时间中得到突飞猛进的发展，至今被发展和利用的分子标记技术已有二十余种，为不同研究领域提供了有效的技术手段，同时也发挥着至关重要的作用。

目前，根据对DNA 多态性检测手段和所应用序列范围的不同，对部分分子标记技术分类如下。

1.1 基于全基因序列的分子标记RFLP (restriction fragment length polymorphism,限制性片段长度多态性)：RFLP 作为最早发展的分子标记技术由Grozdicker 等于1974 年创建，并由Bostein 等再次提出。

RFLP 技术的出现开创了直接在DNA 水平上进行遗传研究的新时代。

其基本原理是：基因组DNA中限制性内切酶所识别的序列由于出现碱基变化而致使酶切位点的数量也变化，从而使酶切片段长短发生差异产生长度多态性。

利用特定的限制性内切酶切割不同个体的基因组DNA，由于不同个体中酶切位点的差别就得到了长短相异的片段DNA，电泳分离后，借助Southern 杂交将DNA 片段转移至硝酸纤维素膜上，将具有放射性标记的探针与膜上的片段杂交，通过放射自显影技术就可以获得显示物种特异性的多态性图谱。

DNA分子标记技术的研究与应用一、本文概述本文旨在对DNA分子标记技术的研究与应用进行全面的概述。

DNA分子标记技术作为现代分子生物学领域的一项重要工具，已经在生物学研究、遗传育种、疾病诊断等多个领域展现出广泛的应用前景。

本文首先介绍了DNA分子标记技术的基本概念、发展历程以及主要类型，包括限制性片段长度多态性（RFLP）、随机扩增多态性DNA（RAPD）、扩增片段长度多态性（AFLP）和单核苷酸多态性（SNP）等。

接着，文章详细阐述了这些技术在不同领域中的具体应用，包括基因克隆、基因定位、遗传图谱构建、物种亲缘关系分析、基因表达和调控研究等。

本文还讨论了DNA分子标记技术在实践应用中面临的挑战和未来发展趋势，如高通量测序技术的结合、大数据分析的利用以及生物信息学的进一步发展等。

通过本文的综述，旨在为相关领域的研究人员和技术人员提供一个全面、深入的了解DNA分子标记技术的平台，以促进该技术的进一步发展和应用。

二、DNA分子标记技术的基本原理与类型DNA分子标记技术是一种直接以DNA多态性为基础的遗传标记技术，其基本原理在于利用DNA分子在基因组中存在的丰富的多态性，通过特定的技术手段将这些多态性转化为可识别的遗传信息，从而实现对生物个体或群体的遗传差异进行精确分析。

这种技术以其高度的准确性、稳定性和多态性，在生物学研究、遗传育种、种质鉴定、基因定位、分子育种、疾病诊断等领域中得到了广泛应用。

基于DNA-DNA杂交的分子标记技术：这类技术主要包括限制性片段长度多态性（RFLP）和DNA指纹技术。

它们通过比较不同个体或群体间DNA片段的杂交信号差异，揭示出基因组中的多态性。

这类标记具有稳定性高、共显性遗传等特点，但操作复杂、成本较高。

基于PCR的分子标记技术：随着聚合酶链式反应（PCR）技术的出现和发展，基于PCR的分子标记技术应运而生。

这类技术包括随机扩增多态性DNA（RAPD）、扩增片段长度多态性（AFLP）和序列特征化扩增区域（SCAR）等。

DNA分子标记技术概述1. 引言DNA分子标记技术是现代生物学和医学领域中非常重要的一项技术。

它可以通过特定的标记方法，在DNA分子上进行特异性地标记，从而实现对DNA序列的检测、定位和分析。

本文将对DNA分子标记技术进行全面、详细、完整和深入地探讨。

2. DNA分子标记技术的原理2.1 标记物选择在进行DNA分子标记之前，需要选择合适的标记物。

常用的DNA分子标记物包括荧光染料、辣根过氧化物酶标记物、生物素标记物等。

这些标记物具有不同的优势和适用范围，可以根据具体实验需求来选择合适的标记物。

2.2 标记方法DNA分子标记方法有多种，常用的包括直接标记法和间接标记法。

直接标记法是将标记物直接连接到DNA分子上，常用于荧光标记。

间接标记法是通过先引入标记物、再进行特定的反应来实现标记，常用于酶标记和生物素标记等。

2.3 标记效率和准确性DNA分子标记技术的效率和准确性是衡量其优劣的重要指标。

高效率和准确性可以保证实验结果的可靠性和准确性。

因此，在选择标记物和标记方法时，需要考虑到其标记效率和准确性，以及对实验结果的影响。

3. DNA分子标记技术的应用领域3.1 DNA测序和基因组学研究DNA分子标记技术在DNA测序和基因组学研究中有广泛的应用。

通过标记技术，可以对DNA序列进行检测和定位，从而实现对基因组的研究和分析。

3.2 分子诊断和疾病检测DNA分子标记技术在分子诊断和疾病检测中起到关键作用。

通过标记技术，可以检测和分析与疾病相关的基因或基因突变，从而实现早期诊断和治疗。

3.3 人类遗传学研究DNA分子标记技术对人类遗传学研究具有重要意义。

通过标记技术，可以进行人类遗传多样性和遗传变异的研究，为疾病发生机制和个体差异提供重要的参考和依据。

3.4 动植物遗传改良DNA分子标记技术在动植物遗传改良中有广泛应用。

通过标记技术，可以进行动植物基因分型和基因定位，为遗传改良工作提供重要的科学依据和技术支持。

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。

常用DNA分子标记类型和特点DNA分子标记是一种广泛应用于生物学研究和诊断领域的技术，用于识别、检测和定量目标DNA序列。

常见的DNA分子标记类型包括荧光染料、酶和放射性同位素等。

每种标记类型都具有其独特的特点和应用场景。

荧光染料是DNA分子标记中最常用的类型之一、它们通过在DNA分子上附着荧光染料，使其在荧光显微镜下可见。

荧光染料具有多种颜色和化学性质，可用于多重标记和多个目标的同时检测。

其主要特点包括：1.高灵敏度：每个荧光染料分子都有较强的荧光信号，因此可以在微量样品中进行检测。

2.高选择性：荧光染料可以针对目标DNA序列进行选择性标记，从而实现目标分子的准确检测。

3.高兼容性：荧光染料可以与不同的DNA分析方法兼容，如凝胶电泳、荧光定量PCR等。

酶也是常用的DNA分子标记类型之一、通过将酶与DNA标记物结合，可以通过酶的催化反应产生可定量的信号。

常用的酶标记包括辣根过氧化物酶（HRP）和碱性磷酸酶（AP）。

其主要特点包括：1.高灵敏度：酶催化反应可以在大量酶底物的参与下放大信号，从而提高检测的灵敏度。

2.稳定性：酶标记的DNA可以在各种条件下稳定存在，并且可以长期保存。

3.可视性：酶催化反应可以产生可见的颜色或发光信号，从而直观地观察到标记物。

放射性同位素是DNA分子标记的传统方式之一、通过将放射性同位素与DNA标记物结合，可以通过放射性测量来定量目标DNA序列。

1.高灵敏度：放射性测量可以实现非常低浓度目标DNA的检测。

2.高特异性：放射性同位素标记DNA具有非常高的特异性，可以准确检测目标序列。

3.长期保存：放射性同位素标记的DNA可以长期保存，方便未来的回溯和再分析。

虽然放射性同位素标记具有较高的灵敏度和特异性，但其使用需要特殊的设备和技术，并且存在较高的辐射风险，因此在现代实验室中较少使用。

总结而言，DNA分子标记在生物学研究和诊断中起着至关重要的作用。

不同类型的DNA标记具有各自的特点和应用场景，研究人员可以根据实验需求选择合适的标记方式，以便实现高灵敏度、高特异性和可视化的目标DNA检测。

dna分子标记技术概述DNA分子标记技术是一种基于DNA序列的分析方法，可以用来研究生物体的遗传变异和基因表达。

它是现代分子生物学和遗传学研究的重要工具之一，被广泛应用于农业、医学、生态学等领域。

DNA分子标记技术的基本原理是利用DNA序列的差异性，通过特定的方法将其转化为可检测的标记，然后利用这些标记来分析不同生物体之间的遗传关系和基因表达差异。

常用的DNA分子标记技术包括PCR-RFLP、RAPD、AFLP、SSR、SNP等。

PCR-RFLP是一种利用PCR扩增DNA片段后，通过酶切鉴定其长度差异的方法。

RAPD是一种利用随机引物扩增DNA片段后，通过其长度和数量的差异来分析不同生物体之间的遗传关系的方法。

AFLP是一种利用限制性内切酶和连接酶对DNA片段进行特异性扩增的方法。

SSR是一种利用特定的引物扩增含有重复序列的DNA片段的方法。

SNP是一种利用单核苷酸多态性来分析不同生物体之间的遗传关系和基因表达差异的方法。

DNA分子标记技术具有高度的灵敏性、准确性和可重复性，可以用来研究不同生物体之间的遗传关系、基因表达差异、基因型鉴定等问题。

它在农业领域的应用主要包括品种鉴定、遗传多样性分析、杂交种育种等方面。

在医学领域，DNA分子标记技术可以用来研究遗传疾病的发生机制、基因诊断、药物反应等问题。

在生态学领域，DNA分子标记技术可以用来研究物种多样性、种群遗传结构、生态系统功能等问题。

总之，DNA分子标记技术是一种重要的分子生物学和遗传学研究工具，具有广泛的应用前景。

随着技术的不断发展和完善，它将在更多领域发挥重要作用，为人类的生产和生活带来更多的福利。

分子标记概述遗传标记主要有四种类型: 形态标记（morphological marker）、细胞标记（cytological markers）、生化标记（Biochemical marker）和分子标记（molecular marker）。

分子标记是其中非常重要的一种，他是以个体间遗传物质核苷酸序列变异为基础的遗传标记，是DNA 水平遗传多态性的直接的反映。

早在1923年，Sax等就提出利用微效基因与主基因的紧密连锁，对微效基因进行选择的设想。

但由于形态标记数目有限，而且许多标记对育种家来说是不利性状，因而难以广泛应用。

细胞标记主要依靠染色体核型和带型，数目有限。

同工酶标记在过去的二、三十年中得到了广泛的发展与应用。

作为基因表达的产物，其结构上的多样性在一定的程度上能反映生物DNA组成上的差异和生物遗传多样性。

但由于其为基因表达加工后的产物，仅是DNA 全部多态性的一部分，而且其特异性易受环境条件和发育时期的影响；此外同工酶标记的数量有限，不能满足育种需要。

近年来，分子生物学的发展为植物遗传标记提供了一种基于DNA变异的新技术手段，即分子标记技术。

与其它标记方法相比，分子标记具有无比的优越性。

它直接以DNA形式出现，在植物体的各个组织、各发育时期均可检测到，不受季节、环境的限制，不存在表达与否的问题；数量极多，基因组变异极其丰富，分子标记的数量几乎是无限的；多态性高，利用大量引物、探针可完成覆盖基因组的分析；表现为中性，即不影响目标性状的表达，与不良性状无必然的连锁；许多标记为共显性，对隐性的性状的选择十分便利，能够鉴别出纯合的基因型与杂合的基因型，提供完整的遗传信息。

随着分子生物学技术的发展，现在DNA分子标记技术已有数十种，广泛应用于遗传育种、基因组作图、基因定位、物种亲缘关系鉴别、基因库构建、基因克隆等方面。

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。

DNA分子标记及其在作物遗传育种中的应用摘要：本文对四种DNA分子标记技术的原理和特点，以及不同DN A分子标记在作物亲缘关系与遗传多样性、指纹图谱的建立、遗传图谱的构建与基因定位、及分子标记辅助选择育种等方面所取得的应用效果进行了较为详尽的论述，充分展示这项技术的发展具有巨大的应用潜力和广阔的应用前景。

关键词：DNA分子标记；遗传育种；应用伴随着人们对生命认识的不断加深以及遗传学的发展，遗传标记（genetic marker）的种类和数量越来越多，主要分为四种类型：形态学标记、细胞学标记、生化标记和DNA 分子标记。

前三种标记都是以基因表达的结果(表现型)为基础，是对基因的间接反映；而DNA分子标记则是DNA水平遗传变异的直接反映。

1.分子标记（molecular marker）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。

狭义的分子标记只是指DNA标记。

DNA分子标记是以生物DNA的多态性为基础的遗传标记，与其他遗传标记相比，它具有以下优点：（1）直接以DNA的形式表现，在生物各个组织，各个发育时期都可检测到，不受季节、环境限制；（2）数量极多，遍及整个基因组；（3）多态性高，并且自然存在许多的等位变异，不需专门创造特殊的变异材料；（4）表现“中性”，即不影响目标性状的表达，与不良性状也没有必然的连锁；（5）许多分子标记表现为共显性，能够鉴别纯合基因型与杂合基因型，提供完整遗传信息。

因此，DNA分子标记已广泛地应用于种质资源研究、目的基因定位、遗传图谱构建和分子标记辅助选择等各个方面。

根据检测手段的不同，DNA标记技术综合起来可分为以DNA杂交为基础的、以PCR 技术为基础的、以串联重复的DNA序列为基础的以及基于单核苷酸多态性的DNA标记四种类型。

不同的DNA分子标记之间既有共性又有各自的特点，这里就常用的几种标记技术作简要介绍。

1.1 以DNA杂交为基础的分子标记该标记是利用限制性内切酶酶解不同生物体的DNA分子后，用经标记过的特异DNA 探针与之进行Southern杂交，通过放射自显影或同位素显色技术来揭示DNA多态性，主要包括RFLP标记和VNTR标记。

分子标记技术的种类根据不同的核心技术基础，DNA 分子标记技术大致可分为三类分子标记技术大致可分为三类: : : 第一类以第一类以Southern 杂交为核心杂交为核心, , , 其代表性技术为其代表性技术为RFLP ；第二类以PCR 技术为核心，如RAPD 、SSR 、AFLP 、STS 、SRAP 、TRAP 等；第三类以DNA 序列序列((mRNA 或单核苷酸多态性单核苷酸多态性))为核心，其代表性技术为EST 标记、SNP 标记等。

理想的分子标记应达到以下的要求：标记应达到以下的要求：①具有高的多态性；①具有高的多态性；①具有高的多态性；②共显性遗传；②共显性遗传；②共显性遗传；③能够明确辨别等③能够明确辨别等位基因；位基因；④分布于整个基因组中；④分布于整个基因组中；④分布于整个基因组中；⑤选择中性⑤选择中性⑤选择中性((即无基因多效性即无基因多效性))；⑥检测手段简单、快速；⑦开发成本和使用成本尽量低廉；⑧在实验室内和实验室间重复性好。

目前，没有任何一种分子标记均满足以上的要求，它们均具有各自的优点和不足。

其特点比较见表一。

其特点比较见表一。

1限制性内切酶片段长度态多态性性标记（Restriction Fragment Length Polymorphism ，RFLP ）19741974年，年，Grozdicker 等人鉴定温度敏感表型的腺病毒DNA 突变体时，发现了经限制性内切酶酶解后得到的DNA 片段产生了差异，由此首创了第一代DNA 分子标记技术——限制性内切酶片段长度多态性标记(RFLP )。

其原理是由于不同个体基因型中内切酶位点序列不同同个体基因型中内切酶位点序列不同((可能由碱基插入、缺失、重组或突变等造成)，利用限制性内切酶酶解基因组DNA 时，会产生长度不同的DNA 酶切片段，通过凝胶电泳将通过凝胶电泳将 DNA 片段按各自的长度分开，通过Southern 印迹法，将这些大小不同的DNA 片段转移到硝酸纤维膜或尼龙膜上，再用经同位素或地高辛标记的探针与膜上的酶切片段分子杂交，的探针与膜上的酶切片段分子杂交，最后通过放射性自显影显示杂交带，最后通过放射性自显影显示杂交带，最后通过放射性自显影显示杂交带，即检出即检出限制性片段长度多态性。