《遗传图绘制》PPT课件.ppt

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1、第第2章章 遗传图绘制遗传图绘制 基因组计划基因组计划基因组计划基因组计划基本目标基本目标基本目标基本目标是获得是获得是获得是获得全基因组顺序全基因组顺序全基因组顺序全基因组顺序，在此基础上，在此基础上，在此基础上，在此基础上再对序列进行再对序列进行再对序列进行再对序列进行解读解读解读解读。获取基因组顺序的主要方法是进行。获取基因组顺序的主要方法是进行。获取基因组顺序的主要方法是进行。获取基因组顺序的主要方法是进行DNADNA测序测序测序测序，然后再将读取的顺序组装。目前的，然后再将读取的顺序组装。目前的，然后再将读取的顺序组装。目前的，然后再将读取的顺序组装。目前的DNADNA测测测测序每次

2、反应仅能读取不到序每次反应仅能读取不到序每次反应仅能读取不到序每次反应仅能读取不到1 000bp1 000bp的长度，已知最小的的长度，已知最小的的长度，已知最小的的长度，已知最小的细菌基因组为细菌基因组为细菌基因组为细菌基因组为580kb580kb。因此基因组测序的第一步是。因此基因组测序的第一步是。因此基因组测序的第一步是。因此基因组测序的第一步是构建构建构建构建基因组图基因组图基因组图基因组图，然后将基因组区段分解，然后将基因组区段分解，然后将基因组区段分解，然后将基因组区段分解逐个测序逐个测序逐个测序逐个测序，最后进行，最后进行，最后进行，最后进行组装组装组装组装。基因组作图的基本构想

3、是，在长链。基因组作图的基本构想是，在长链。基因组作图的基本构想是，在长链。基因组作图的基本构想是，在长链DNADNA分子的不分子的不分子的不分子的不同位置寻找特征性的分子标记，根据分子标记将包括这同位置寻找特征性的分子标记，根据分子标记将包括这同位置寻找特征性的分子标记，根据分子标记将包括这同位置寻找特征性的分子标记，根据分子标记将包括这些序列的克隆进行连锁定位，绘制基因组图。一旦构建些序列的克隆进行连锁定位，绘制基因组图。一旦构建些序列的克隆进行连锁定位，绘制基因组图。一旦构建些序列的克隆进行连锁定位，绘制基因组图。一旦构建好基因组图，即可着手进入全基因组测序。以基因组图好基因组图，即可着

4、手进入全基因组测序。以基因组图好基因组图，即可着手进入全基因组测序。以基因组图好基因组图，即可着手进入全基因组测序。以基因组图指导的测序有二种可供选择的路线指导的测序有二种可供选择的路线指导的测序有二种可供选择的路线指导的测序有二种可供选择的路线(图图图图2.1)2.1)：克隆克隆(clone)定义定义 n n一个共同前体通过无性繁殖而形成的一群基因一个共同前体通过无性繁殖而形成的一群基因结构相同的细胞或个体。结构相同的细胞或个体。(组培组培)n n基因克隆，则指一个基因反复扩增后产生的多基因克隆，则指一个基因反复扩增后产生的多个拷贝。个拷贝。n n动名词动名词(cloning)即指获得克隆的

5、过程或手段。即指获得克隆的过程或手段。n n利用体外重组技术将某特定的基因或利用体外重组技术将某特定的基因或DNA序序列插入载体分子的操作过程。列插入载体分子的操作过程。n1.重叠克隆群法重叠克隆群法 n n构建过程构建过程：DNA测序不能从染色体进行，首先测序不能从染色体进行，首先必须克隆化。先构建片段必须克隆化。先构建片段DNA克隆克隆(以以YAC或或BAC为载体为载体)，并把克隆依染色体排序，这就是，并把克隆依染色体排序，这就是“染色体的克隆图染色体的克隆图”。依片段。依片段DNA克隆在染色体克隆在染色体上所在的位置排序，可以得到相互重叠的一系列上所在的位置排序，可以得到相互重叠的一系列

6、克隆，叫做克隆，叫做“克隆重叠群克隆重叠群”(contiguous series of overlapping clones,Contig)。这些重叠克隆群。这些重叠克隆群之间往往是有间隙的，需通过之间往往是有间隙的，需通过染色体步行染色体步行(chromosome walking)的方法将这些克隆群整合的方法将这些克隆群整合在一起。在单个的重叠群中，采用鸟枪法测序，在一起。在单个的重叠群中，采用鸟枪法测序，然后在重叠群内进行组装。这是一种由上至下然后在重叠群内进行组装。这是一种由上至下(up to down)的测序策略。的测序策略。n n2.鸟枪法鸟枪法(shotgun sequencing

7、 method)将目将目将目将目的的的的DNADNA随机地处理成大小不同的片段，再将这些片段的随机地处理成大小不同的片段，再将这些片段的随机地处理成大小不同的片段，再将这些片段的随机地处理成大小不同的片段，再将这些片段的序列连接起来的测序方法。高密度的基因组图分子标记序列连接起来的测序方法。高密度的基因组图分子标记序列连接起来的测序方法。高密度的基因组图分子标记序列连接起来的测序方法。高密度的基因组图分子标记可以检测组装的可以检测组装的可以检测组装的可以检测组装的DNADNA片段是否处在正确的位置，并校正片段是否处在正确的位置，并校正片段是否处在正确的位置，并校正片段是否处在正确的位置，并校正

8、因重复顺序的干扰产生的序列误排。这是一种由下至上因重复顺序的干扰产生的序列误排。这是一种由下至上因重复顺序的干扰产生的序列误排。这是一种由下至上因重复顺序的干扰产生的序列误排。这是一种由下至上(bottom to up)(bottom to up)的测序策略。的测序策略。的测序策略。的测序策略。n n基因组图的绘制可为基因组的全面测序提供工作框架。基因组图的绘制可为基因组的全面测序提供工作框架。基因组图的绘制可为基因组的全面测序提供工作框架。基因组图的绘制可为基因组的全面测序提供工作框架。由于一些分子标记同基因座位紧密连锁，同时为靶基因由于一些分子标记同基因座位紧密连锁，同时为靶基因由于一些分

9、子标记同基因座位紧密连锁，同时为靶基因由于一些分子标记同基因座位紧密连锁，同时为靶基因的定位克隆提供了可能。根据靶基因所在基因组图中的的定位克隆提供了可能。根据靶基因所在基因组图中的的定位克隆提供了可能。根据靶基因所在基因组图中的的定位克隆提供了可能。根据靶基因所在基因组图中的位置，可以尽快地获知重要基因的顺序。正是基于这些位置，可以尽快地获知重要基因的顺序。正是基于这些位置，可以尽快地获知重要基因的顺序。正是基于这些位置，可以尽快地获知重要基因的顺序。正是基于这些理由，人类基因组计划最初理由，人类基因组计划最初理由，人类基因组计划最初理由，人类基因组计划最初6 6年的工作重心主要放在人年的工

10、作重心主要放在人年的工作重心主要放在人年的工作重心主要放在人类基因组图绘制。类基因组图绘制。类基因组图绘制。类基因组图绘制。鸟枪法鸟枪法鸟枪法鸟枪法(shotgun shotgun sequencing sequencing method)method)2.1 遗传图与物理图遗传图与物理图 根据采取的方法不同将基因组作图分为两个范畴：根据采取的方法不同将基因组作图分为两个范畴：根据采取的方法不同将基因组作图分为两个范畴：根据采取的方法不同将基因组作图分为两个范畴：遗传作图遗传作图遗传作图遗传作图(genetic mapping)(genetic mapping)采用遗传学分析方采用遗传学分析方

11、采用遗传学分析方采用遗传学分析方法将法将法将法将基因基因基因基因或或或或其他其他其他其他DNADNA顺序顺序顺序顺序标定在染色体上构建标定在染色体上构建标定在染色体上构建标定在染色体上构建连锁连锁连锁连锁图图图图。这一方法包括。这一方法包括。这一方法包括。这一方法包括杂交实验杂交实验杂交实验杂交实验和和和和家系分析家系分析家系分析家系分析。遗传图距。遗传图距。遗传图距。遗传图距单位为单位为单位为单位为厘摩厘摩厘摩厘摩(cM)(cM)，每单位厘摩定义为，每单位厘摩定义为，每单位厘摩定义为，每单位厘摩定义为1%1%交换率。交换率。交换率。交换率。物理作图物理作图物理作图物理作图(physical

12、mapping)(physical mapping)采用分子生物学采用分子生物学采用分子生物学采用分子生物学技术直接将技术直接将技术直接将技术直接将DNADNA分子标记分子标记分子标记分子标记、基因基因基因基因或或或或克隆克隆克隆克隆标定在基因标定在基因标定在基因标定在基因组组组组实际位置实际位置实际位置实际位置。物理图的距离依作图方法而异，如辐。物理图的距离依作图方法而异，如辐。物理图的距离依作图方法而异，如辐。物理图的距离依作图方法而异，如辐射杂种射杂种射杂种射杂种(radiation hybrid)(radiation hybrid)作图的计算单位为作图的计算单位为作图的计算单位为作图的

13、计算单位为厘镭厘镭厘镭厘镭(cR)(cR)，限制性片段作图与克隆作图的图距单位为，限制性片段作图与克隆作图的图距单位为，限制性片段作图与克隆作图的图距单位为，限制性片段作图与克隆作图的图距单位为DNADNA的分子长度，即的分子长度，即的分子长度，即的分子长度，即碱基对碱基对碱基对碱基对。2.2 遗传作图标记遗传作图标记 任何一类图谱都有可识别的标记，以便寻任何一类图谱都有可识别的标记，以便寻找目标的方位及彼此之间的相对位置。遗找目标的方位及彼此之间的相对位置。遗传图有特征性的位置标记用表示基因组中传图有特征性的位置标记用表示基因组中特定顺序所在的位置。特定顺序所在的位置。2.2.1 基因标记基

14、因标记 经典遗传学研究一种性状的遗传必需要求同一性状至少有二种不经典遗传学研究一种性状的遗传必需要求同一性状至少有二种不经典遗传学研究一种性状的遗传必需要求同一性状至少有二种不经典遗传学研究一种性状的遗传必需要求同一性状至少有二种不同的存在形式或称同的存在形式或称同的存在形式或称同的存在形式或称表型表型表型表型。如孟德尔研究。如孟德尔研究。如孟德尔研究。如孟德尔研究豌豆豌豆豌豆豌豆植株植株植株植株高高高高与与与与矮矮矮矮这种相对这种相对这种相对这种相对性状，每个相对性状都有一个不同的性状，每个相对性状都有一个不同的性状，每个相对性状都有一个不同的性状，每个相对性状都有一个不同的等位基因等位基因

15、等位基因等位基因(allele)(allele)控制。最控制。最控制。最控制。最初人们识别的指令表型的基因都是通过肉眼观察辨认的，如初人们识别的指令表型的基因都是通过肉眼观察辨认的，如初人们识别的指令表型的基因都是通过肉眼观察辨认的，如初人们识别的指令表型的基因都是通过肉眼观察辨认的，如果蝇果蝇果蝇果蝇躯体的颜色，翅膀形状等标记都可在低倍显微镜下或直接用肉眼躯体的颜色，翅膀形状等标记都可在低倍显微镜下或直接用肉眼躯体的颜色，翅膀形状等标记都可在低倍显微镜下或直接用肉眼躯体的颜色，翅膀形状等标记都可在低倍显微镜下或直接用肉眼进行分辨。这些研究虽然在遗传学发展的早期阶段取得了很好的进行分辨。这些研

16、究虽然在遗传学发展的早期阶段取得了很好的进行分辨。这些研究虽然在遗传学发展的早期阶段取得了很好的进行分辨。这些研究虽然在遗传学发展的早期阶段取得了很好的结果，但很快遗传学家即意识到可见的表型性状数目十分有限，结果，但很快遗传学家即意识到可见的表型性状数目十分有限，结果，但很快遗传学家即意识到可见的表型性状数目十分有限，结果，但很快遗传学家即意识到可见的表型性状数目十分有限，尤其是当多个基因影响同一性状时，遗传分析往往陷入困境。为尤其是当多个基因影响同一性状时，遗传分析往往陷入困境。为尤其是当多个基因影响同一性状时，遗传分析往往陷入困境。为尤其是当多个基因影响同一性状时，遗传分析往往陷入困境。为

17、了使遗传图具有更强的综合性，必需发现大量易于区分的、较为了使遗传图具有更强的综合性，必需发现大量易于区分的、较为了使遗传图具有更强的综合性，必需发现大量易于区分的、较为了使遗传图具有更强的综合性，必需发现大量易于区分的、较为单一的性状，具有生化特征的表型具备上述要求。单一的性状，具有生化特征的表型具备上述要求。单一的性状，具有生化特征的表型具备上述要求。单一的性状，具有生化特征的表型具备上述要求。微生物微生物微生物微生物如细菌如细菌如细菌如细菌及酵母遗传学研究中，依赖于生化表型的分析，已将一些生化性及酵母遗传学研究中，依赖于生化表型的分析，已将一些生化性及酵母遗传学研究中，依赖于生化表型的分析

18、，已将一些生化性及酵母遗传学研究中，依赖于生化表型的分析，已将一些生化性状基因进行作图。状基因进行作图。状基因进行作图。状基因进行作图。人类人类人类人类血型系列血型系列血型系列血型系列(ABO)(ABO)分析，血清蛋白和免疫蛋分析，血清蛋白和免疫蛋分析，血清蛋白和免疫蛋分析，血清蛋白和免疫蛋白白白白(人类白细胞抗原，人类白细胞抗原，人类白细胞抗原，人类白细胞抗原，HLA)HLA)变异研究都是利用生化的表型。这些变异研究都是利用生化的表型。这些变异研究都是利用生化的表型。这些变异研究都是利用生化的表型。这些生化特征较之可见表型的最大优点在于：它们属于生化特征较之可见表型的最大优点在于：它们属于生

19、化特征较之可见表型的最大优点在于：它们属于生化特征较之可见表型的最大优点在于：它们属于多等位基因多等位基因多等位基因多等位基因(multiple alleles)(multiple alleles)。例如。例如。例如。例如HLA-DRBI(human leukocyte antigens-HLA-DRBI(human leukocyte antigens-DRBIDRBI，人类白细胞抗原，人类白细胞抗原，人类白细胞抗原，人类白细胞抗原DRBI)DRBI)基因位点有至少基因位点有至少基因位点有至少基因位点有至少5959个等位基因，个等位基因，个等位基因，个等位基因，HLA-BHLA-B位点至少有

20、位点至少有位点至少有位点至少有6060个等位基因。个等位基因。个等位基因。个等位基因。2.2.2 DNA标记标记n n虽然虽然基因标记基因标记非常有用，但并非理想的标记。非常有用，但并非理想的标记。原因之一是，高等生物如脊椎动物和显花植原因之一是，高等生物如脊椎动物和显花植物，可用作标记的基因十分有限，许多性状物，可用作标记的基因十分有限，许多性状都涉及多基因。此外高等生物基因组中存在都涉及多基因。此外高等生物基因组中存在大量的基因间隔区，纯粹用基因作为标记将大量的基因间隔区，纯粹用基因作为标记将在遗传图中留下大片的无标记区段。还有一在遗传图中留下大片的无标记区段。还有一个原因是，只有部分基因

21、其等位基因成员可个原因是，只有部分基因其等位基因成员可以通过常规实验予以区分，因而产生的遗传以通过常规实验予以区分，因而产生的遗传图是不完整的，必需寻找其他更有效的标记。图是不完整的，必需寻找其他更有效的标记。n n基因之外的作图工具统称为基因之外的作图工具统称为DNA标记标记。与基。与基因标记一样，因标记一样，DNA标记也必须有等位成员。标记也必须有等位成员。有三种类型的有三种类型的DNA顺序可满足上述要求：顺序可满足上述要求：1.1.限制性片段长度多态性限制性片段长度多态性限制性片段长度多态性限制性片段长度多态性(restriction fragment(restriction fragm

22、ent length polymorphismslength polymorphisms，RFLP)RFLP)RFLP RFLP概念产生于概念产生于概念产生于概念产生于19801980年年年年(David Bostein(David Bostein等等等等)，其基本，其基本，其基本，其基本设想是，由于同源染色体同一区段设想是，由于同源染色体同一区段设想是，由于同源染色体同一区段设想是，由于同源染色体同一区段DNADNA顺序的差异顺序的差异顺序的差异顺序的差异，当用当用当用当用限制酶限制酶限制酶限制酶处理时，可产生处理时，可产生处理时，可产生处理时，可产生长度不同的限制性片段长度不同的限制性片段

23、长度不同的限制性片段长度不同的限制性片段，这些这些这些这些DNADNA片段经琼脂糖凝胶电泳分离，可直接显示不片段经琼脂糖凝胶电泳分离，可直接显示不片段经琼脂糖凝胶电泳分离，可直接显示不片段经琼脂糖凝胶电泳分离，可直接显示不同个体同一位点同个体同一位点同个体同一位点同个体同一位点DNADNA组成的差异组成的差异组成的差异组成的差异(图图图图2.2)2.2)。限制酶识别。限制酶识别。限制酶识别。限制酶识别的碱基顺序有专一性，所以用不的限制酶处理同一的碱基顺序有专一性，所以用不的限制酶处理同一的碱基顺序有专一性，所以用不的限制酶处理同一的碱基顺序有专一性，所以用不的限制酶处理同一DNADNA样品时，

24、可以产生与之对应的不同限制性片段，样品时，可以产生与之对应的不同限制性片段，样品时，可以产生与之对应的不同限制性片段，样品时，可以产生与之对应的不同限制性片段，可提供大量位点多态性信息。可提供大量位点多态性信息。可提供大量位点多态性信息。可提供大量位点多态性信息。RFLPRFLP是第一种被用于是第一种被用于是第一种被用于是第一种被用于作图研究的作图研究的作图研究的作图研究的DNADNA标记，它们一般有如下特征：标记，它们一般有如下特征：标记，它们一般有如下特征：标记，它们一般有如下特征：处于处于处于处于染色体上的位置相对固定；染色体上的位置相对固定；染色体上的位置相对固定；染色体上的位置相对固

25、定；同一亲本及其子代相同同一亲本及其子代相同同一亲本及其子代相同同一亲本及其子代相同位点上的多态性片段特征不变；位点上的多态性片段特征不变；位点上的多态性片段特征不变；位点上的多态性片段特征不变；同一凝胶电泳可显同一凝胶电泳可显同一凝胶电泳可显同一凝胶电泳可显示不同多态性片段，具有共显性特点。示不同多态性片段，具有共显性特点。示不同多态性片段，具有共显性特点。示不同多态性片段，具有共显性特点。n n2.简单序列长度多态性简单序列长度多态性(simple sequence length polymorphisrns，SSLP)SSLP SSLP产生于重复顺序的可变排列，同一位点重复顺序的重复次产

26、生于重复顺序的可变排列，同一位点重复顺序的重复次产生于重复顺序的可变排列，同一位点重复顺序的重复次产生于重复顺序的可变排列，同一位点重复顺序的重复次数不同，表现出数不同，表现出数不同，表现出数不同，表现出DNADNA序列的长度变化。与序列的长度变化。与序列的长度变化。与序列的长度变化。与RFLPRFLP不同的是，不同的是，不同的是，不同的是，SSLPSSLP具多等位性具多等位性具多等位性具多等位性(multiallelic)(multiallelic)，每个，每个，每个，每个SSLPSSLP都有多个长度不一的变都有多个长度不一的变都有多个长度不一的变都有多个长度不一的变异体。有两种类型的异体。

27、有两种类型的异体。有两种类型的异体。有两种类型的SSLPSSLP常用于作图：常用于作图：常用于作图：常用于作图：n n小卫星序列小卫星序列小卫星序列小卫星序列(minisatellite)(minisatellite)又称可变串连重复又称可变串连重复又称可变串连重复又称可变串连重复(variable(variable number of tandem repeatsnumber of tandem repeats，VNTRVNTR)，其重复单位的长度为数十，其重复单位的长度为数十，其重复单位的长度为数十，其重复单位的长度为数十个核苷酸。个核苷酸。个核苷酸。个核苷酸。n n微卫星序列微卫星序列微

28、卫星序列微卫星序列(microsatellite)(microsatellite)也称简单串连重复也称简单串连重复也称简单串连重复也称简单串连重复(simple(simple tandem repeatstandem repeats，STRSTR)，其重复单位为，其重复单位为，其重复单位为，其重复单位为1-61-6个核苷酸，由个核苷酸，由个核苷酸，由个核苷酸，由10-5010-50个个个个重复单位串连组成。重复单位串连组成。重复单位串连组成。重复单位串连组成。BeckmanBeckman等曾计算过人类基因组一段等曾计算过人类基因组一段等曾计算过人类基因组一段等曾计算过人类基因组一段745kb

29、745kb DNADNA中微卫星序列的数目，平均每中微卫星序列的数目，平均每中微卫星序列的数目，平均每中微卫星序列的数目，平均每6kb6kb一个位点。人类基因组中一个位点。人类基因组中一个位点。人类基因组中一个位点。人类基因组中76%76%的重复顺序为的重复顺序为的重复顺序为的重复顺序为A A、ACAC、AAANAAAN、AANAAN或或或或AGAG，丰度依次递减。，丰度依次递减。，丰度依次递减。，丰度依次递减。作图中应用最广的重复顺序为作图中应用最广的重复顺序为作图中应用最广的重复顺序为作图中应用最广的重复顺序为AGAG，主要分布在，主要分布在，主要分布在，主要分布在55和和和和33非翻译区

30、以非翻译区以非翻译区以非翻译区以及内含子中。人约及内含子中。人约及内含子中。人约及内含子中。人约80%80%的的的的A A、AAANAAAN、AANAAN重复顺序以及重复顺序以及重复顺序以及重复顺序以及50%50%的的的的ATAT微卫星序列位于人类基因组微卫星序列位于人类基因组微卫星序列位于人类基因组微卫星序列位于人类基因组AluAlu重复顺序的重复顺序的重复顺序的重复顺序的33端。人的端。人的端。人的端。人的X X染色染色染色染色体平均每体平均每体平均每体平均每300-500kb300-500kb有有有有1 1个三核苷酸和个三核苷酸和个三核苷酸和个三核苷酸和1 1个四核苷酸微卫星序列，个四核

31、苷酸微卫星序列，个四核苷酸微卫星序列，个四核苷酸微卫星序列，因其比二核苷酸微卫星序列更易分型因其比二核苷酸微卫星序列更易分型因其比二核苷酸微卫星序列更易分型因其比二核苷酸微卫星序列更易分型(图图图图2.3)2.3)。n n微卫星序列的应用比小卫星序列的应用普遍得多，原因有二：其微卫星序列的应用比小卫星序列的应用普遍得多，原因有二：其微卫星序列的应用比小卫星序列的应用普遍得多，原因有二：其微卫星序列的应用比小卫星序列的应用普遍得多，原因有二：其一，小卫星序列在基因组中的一，小卫星序列在基因组中的一，小卫星序列在基因组中的一，小卫星序列在基因组中的分布很不均匀分布很不均匀分布很不均匀分布很不均匀，

32、大多集中在染色体，大多集中在染色体，大多集中在染色体，大多集中在染色体的的的的端部端部端部端部，而微卫星序列在整个基因组中不仅，而微卫星序列在整个基因组中不仅，而微卫星序列在整个基因组中不仅，而微卫星序列在整个基因组中不仅分布广分布广分布广分布广且且且且密度高密度高密度高密度高；其；其；其；其二，微卫星序列便于二，微卫星序列便于二，微卫星序列便于二，微卫星序列便于PCRPCR分析，当分析，当分析，当分析，当PCRPCR扩增的扩增的扩增的扩增的DNADNA长度少于长度少于长度少于长度少于300bp300bp时，反应既快速又精确。小卫星序列因其重复单位较长，时，反应既快速又精确。小卫星序列因其重复

33、单位较长，时，反应既快速又精确。小卫星序列因其重复单位较长，时，反应既快速又精确。小卫星序列因其重复单位较长，加之许多重复顺序往往串接在单个顺序中，不利于加之许多重复顺序往往串接在单个顺序中，不利于加之许多重复顺序往往串接在单个顺序中，不利于加之许多重复顺序往往串接在单个顺序中，不利于PCRPCR对样品的对样品的对样品的对样品的扩增。扩增。扩增。扩增。n n微卫星序列的多态性信息量微卫星序列的多态性信息量微卫星序列的多态性信息量微卫星序列的多态性信息量(polymorphic information content(polymorphic information content，PICPIC)

34、某一标记在群体中出现多态性的频率。一般大于。大多数某一标记在群体中出现多态性的频率。一般大于。大多数某一标记在群体中出现多态性的频率。一般大于。大多数某一标记在群体中出现多态性的频率。一般大于。大多数微卫星序列均有微卫星序列均有微卫星序列均有微卫星序列均有4 4个或更多的等位型，个或更多的等位型，个或更多的等位型，个或更多的等位型，50%50%以上的家庭其成员均以上的家庭其成员均以上的家庭其成员均以上的家庭其成员均有足够的微卫星序列多态性信息可供连锁分析。有足够的微卫星序列多态性信息可供连锁分析。有足够的微卫星序列多态性信息可供连锁分析。有足够的微卫星序列多态性信息可供连锁分析。n n虽然微卫

35、星序列的功能还不清楚，但它却是遗传图与物理图研究虽然微卫星序列的功能还不清楚，但它却是遗传图与物理图研究虽然微卫星序列的功能还不清楚，但它却是遗传图与物理图研究虽然微卫星序列的功能还不清楚，但它却是遗传图与物理图研究中非常有用的工具。由于微卫星变异很大，在同一物种的不同个中非常有用的工具。由于微卫星变异很大，在同一物种的不同个中非常有用的工具。由于微卫星变异很大，在同一物种的不同个中非常有用的工具。由于微卫星变异很大，在同一物种的不同个体中微卫星重复单位的数目有广泛的差异。微卫星序列中拷贝数体中微卫星重复单位的数目有广泛的差异。微卫星序列中拷贝数体中微卫星重复单位的数目有广泛的差异。微卫星序列

36、中拷贝数体中微卫星重复单位的数目有广泛的差异。微卫星序列中拷贝数的变化主要产生于的变化主要产生于的变化主要产生于的变化主要产生于DNADNA复制时出现的复制时出现的复制时出现的复制时出现的“滑序滑序滑序滑序”事件，使重复单位事件，使重复单位事件，使重复单位事件，使重复单位的拷贝数增加或减少。这种变异使得人群中任何的拷贝数增加或减少。这种变异使得人群中任何的拷贝数增加或减少。这种变异使得人群中任何的拷贝数增加或减少。这种变异使得人群中任何2 2人在若干位点人在若干位点人在若干位点人在若干位点微卫星的组合几乎都不相同。假如我们有可能检测每个人的微卫微卫星的组合几乎都不相同。假如我们有可能检测每个人

37、的微卫微卫星的组合几乎都不相同。假如我们有可能检测每个人的微卫微卫星的组合几乎都不相同。假如我们有可能检测每个人的微卫星序列，则可编制每个人独有的星序列，则可编制每个人独有的星序列，则可编制每个人独有的星序列，则可编制每个人独有的遗传档案遗传档案遗传档案遗传档案(genetic profile)(genetic profile)。3.3.单核苷酸多态性单核苷酸多态性单核苷酸多态性单核苷酸多态性 (single nucleotide polymorphisms (single nucleotide polymorphisms，SNP)SNP)n n基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的基因组水平

38、上由单个核苷酸的变异所引起的基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNADNA序列多态性。序列多态性。序列多态性。序列多态性。是人类可遗传的变异中最常见的一种。占所有已知多态性的是人类可遗传的变异中最常见的一种。占所有已知多态性的是人类可遗传的变异中最常见的一种。占所有已知多态性的是人类可遗传的变异中最常见的一种。占所有已知多态性的90%90%以上。以上。以上。以上。SNPSNP在人类基因组中广泛存在，平均每在人类基因组中广泛存在，平均每在人类基因组中广泛存在，平均每在人类基因组中广泛存在，平均每500-1 000500-1 000个个个个碱基对中就有碱基

39、对中就有碱基对中就有碱基对中就有1 1个，估计其总数可达个，估计其总数可达个，估计其总数可达个，估计其总数可达300300万个甚至更多。万个甚至更多。万个甚至更多。万个甚至更多。n n基因组中单个核苷酸的突变称为点突变，理论上每个单核苷酸基因组中单个核苷酸的突变称为点突变，理论上每个单核苷酸基因组中单个核苷酸的突变称为点突变，理论上每个单核苷酸基因组中单个核苷酸的突变称为点突变，理论上每个单核苷酸位置最多只有四种形式，即位置最多只有四种形式，即位置最多只有四种形式，即位置最多只有四种形式，即A A、T T、C C和和和和GG。某些群体在特定的。某些群体在特定的。某些群体在特定的。某些群体在特定

40、的单核苷酸位置只有单核苷酸位置只有单核苷酸位置只有单核苷酸位置只有2 2个或个或个或个或3 3个个个个SNPSNP，这些位点称为双等位，这些位点称为双等位，这些位点称为双等位，这些位点称为双等位(biallele)(biallele)或三等位或三等位或三等位或三等位(triallele)(triallele)(图图图图2.4)2.4)。在基因的编码顺序。在基因的编码顺序。在基因的编码顺序。在基因的编码顺序中，中，中，中，SNPSNP大多位于密码子的摇摆位置，表现为沉默突变而被大大多位于密码子的摇摆位置，表现为沉默突变而被大大多位于密码子的摇摆位置，表现为沉默突变而被大大多位于密码子的摇摆位置，

41、表现为沉默突变而被大量保留下来。大多数量保留下来。大多数量保留下来。大多数量保留下来。大多数SNPSNP所在的位置不能被限制酶识别，必须所在的位置不能被限制酶识别，必须所在的位置不能被限制酶识别，必须所在的位置不能被限制酶识别，必须采取测序或寡聚核苷酸杂交检测。采取测序或寡聚核苷酸杂交检测。采取测序或寡聚核苷酸杂交检测。采取测序或寡聚核苷酸杂交检测。n n二倍体细胞中每个二倍体细胞中每个二倍体细胞中每个二倍体细胞中每个SNPSNP最多只有最多只有最多只有最多只有2 2种等位型。与种等位型。与种等位型。与种等位型。与RFLPRFLP类似，类似，类似，类似，SNPSNP在同一个体中常常会以纯合状态

42、存在。对某一特定的在同一个体中常常会以纯合状态存在。对某一特定的在同一个体中常常会以纯合状态存在。对某一特定的在同一个体中常常会以纯合状态存在。对某一特定的SNPSNP，同一家系的成员可能有相同的基因型。尽管如此，同一家系的成员可能有相同的基因型。尽管如此，同一家系的成员可能有相同的基因型。尽管如此，同一家系的成员可能有相同的基因型。尽管如此，SNPSNP仍具仍具仍具仍具有有有有RFLPRFLP所不可比拟的其他优点，如所不可比拟的其他优点，如所不可比拟的其他优点，如所不可比拟的其他优点，如SNPSNP在基因组中的数量极大，在基因组中的数量极大，在基因组中的数量极大，在基因组中的数量极大，人群中

43、几乎任何人群中几乎任何人群中几乎任何人群中几乎任何2 2个个体的基因组都有许多个个体的基因组都有许多个个体的基因组都有许多个个体的基因组都有许多SNPSNP。2.3 遗传作图的方法遗传作图的方法 n n2.3.1 2.3.1 孟德尔遗传学简介孟德尔遗传学简介孟德尔遗传学简介孟德尔遗传学简介n n遗传图绘制主要依据由孟德尔的遗传学原理。他发现每株豌豆都有遗传图绘制主要依据由孟德尔的遗传学原理。他发现每株豌豆都有遗传图绘制主要依据由孟德尔的遗传学原理。他发现每株豌豆都有遗传图绘制主要依据由孟德尔的遗传学原理。他发现每株豌豆都有2 2个等位个等位个等位个等位基因，但只出现一种表型。当植株完全自交时会

44、产生纯合子基因，但只出现一种表型。当植株完全自交时会产生纯合子基因，但只出现一种表型。当植株完全自交时会产生纯合子基因，但只出现一种表型。当植株完全自交时会产生纯合子(homozygous)(homozygous)，它们有它们有它们有它们有2 2个相同的等位基因，出现可预知的表型。孟德尔进一步证明，个相同的等位基因，出现可预知的表型。孟德尔进一步证明，个相同的等位基因，出现可预知的表型。孟德尔进一步证明，个相同的等位基因，出现可预知的表型。孟德尔进一步证明，2 2个具个具个具个具有不同表型的纯合植株杂交，杂种一代所有植株的表型一致。有不同表型的纯合植株杂交，杂种一代所有植株的表型一致。有不同表

45、型的纯合植株杂交，杂种一代所有植株的表型一致。有不同表型的纯合植株杂交，杂种一代所有植株的表型一致。F F1 1代植株为杂代植株为杂代植株为杂代植株为杂合子。它们从其双亲各继承了一个等位基因。合子。它们从其双亲各继承了一个等位基因。合子。它们从其双亲各继承了一个等位基因。合子。它们从其双亲各继承了一个等位基因。F F1 1代植株所表现的性状称为显代植株所表现的性状称为显代植株所表现的性状称为显代植株所表现的性状称为显性性状，未表现的性状为隐性性状。性性状，未表现的性状为隐性性状。性性状，未表现的性状为隐性性状。性性状，未表现的性状为隐性性状。n n孟德尔二条遗传定律：孟德尔二条遗传定律：孟德尔

46、二条遗传定律：孟德尔二条遗传定律：等位基因随机分离等位基因随机分离等位基因随机分离等位基因随机分离，即，即，即，即F F1 1代的每个成员都有相同的机代的每个成员都有相同的机代的每个成员都有相同的机代的每个成员都有相同的机会传递会传递会传递会传递A A或或或或a a等位基因；等位基因；等位基因；等位基因；非等位基因自由组合非等位基因自由组合非等位基因自由组合非等位基因自由组合，即位于不同基因座位的等位基，即位于不同基因座位的等位基，即位于不同基因座位的等位基，即位于不同基因座位的等位基因独立遗传。根据这二个定律，一个杂交试验的结果是可以预期的。因独立遗传。根据这二个定律，一个杂交试验的结果是可

47、以预期的。因独立遗传。根据这二个定律，一个杂交试验的结果是可以预期的。因独立遗传。根据这二个定律，一个杂交试验的结果是可以预期的。n n一个基因的一个基因的一个基因的一个基因的2 2个等位基因在二倍体细胞中各由个等位基因在二倍体细胞中各由个等位基因在二倍体细胞中各由个等位基因在二倍体细胞中各由 2 2条同源染色体携带，它们从亲条同源染色体携带，它们从亲条同源染色体携带，它们从亲条同源染色体携带，它们从亲本传递给子代是按孟德尔的方式进行的，并与二倍体在减数分裂时产生单倍本传递给子代是按孟德尔的方式进行的，并与二倍体在减数分裂时产生单倍本传递给子代是按孟德尔的方式进行的，并与二倍体在减数分裂时产生

48、单倍本传递给子代是按孟德尔的方式进行的，并与二倍体在减数分裂时产生单倍体的事件相一致。孟德尔当时只观察到了简单的显隐性规律，有些现象未曾体的事件相一致。孟德尔当时只观察到了简单的显隐性规律，有些现象未曾体的事件相一致。孟德尔当时只观察到了简单的显隐性规律，有些现象未曾体的事件相一致。孟德尔当时只观察到了简单的显隐性规律，有些现象未曾遇到。如遇到。如遇到。如遇到。如不完全显性不完全显性不完全显性不完全显性，即杂合子表现为，即杂合子表现为，即杂合子表现为，即杂合子表现为2 2个纯合子的中间表型。另一种现象个纯合子的中间表型。另一种现象个纯合子的中间表型。另一种现象个纯合子的中间表型。另一种现象为为

49、为为共显性共显性共显性共显性，即杂合子同时出现，即杂合子同时出现，即杂合子同时出现，即杂合子同时出现2 2个等位基因的表型。孟德尔对遗传学作出了个等位基因的表型。孟德尔对遗传学作出了个等位基因的表型。孟德尔对遗传学作出了个等位基因的表型。孟德尔对遗传学作出了重大贡献，但也犯了一个不小的错误。因为按照孟德尔第二定律将不允许连重大贡献，但也犯了一个不小的错误。因为按照孟德尔第二定律将不允许连重大贡献，但也犯了一个不小的错误。因为按照孟德尔第二定律将不允许连重大贡献，但也犯了一个不小的错误。因为按照孟德尔第二定律将不允许连锁锁锁锁(linkage)(linkage)发生，实际上当发生，实际上当发生，

50、实际上当发生，实际上当2 2个不同的基因位于同一染色体上时，个不同的基因位于同一染色体上时，个不同的基因位于同一染色体上时，个不同的基因位于同一染色体上时，2 2个不同个不同个不同个不同的等位基因将共同遗传。孟德尔的后继者发现了连锁，为遗传作图奠定了实的等位基因将共同遗传。孟德尔的后继者发现了连锁，为遗传作图奠定了实的等位基因将共同遗传。孟德尔的后继者发现了连锁，为遗传作图奠定了实的等位基因将共同遗传。孟德尔的后继者发现了连锁，为遗传作图奠定了实验基础。验基础。验基础。验基础。2.3.2 连锁分析连锁分析 连锁分析于连锁分析于连锁分析于连锁分析于19051905年，分别由年，分别由年，分别由年