常用分子标记技术原理及应用.ppt
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1、常用分子标记原理与应用常用分子标记原理与应用知识框架知识框架生化标记分子标记细胞学标记形态学标记遗传遗传标记标记RFLPRAPDAFLPSSRISSRSNP常见分子标记什什么么是是遗遗传传标标记记(G Ge en ne et ti ic c M Ma ar rk ke er r)?遗传标记指可追踪染色体、染色体某一节段、某个基因座在遗传标记指可追踪染色体、染色体某一节段、某个基因座在遗传标记指可追踪染色体、染色体某一节段、某个基因座在遗传标记指可追踪染色体、染色体某一节段、某个基因座在家系中传递的任何一种遗传特性。它具有两个基本特征,即家系中传递的任何一种遗传特性。它具有两个基本特征,即家系中
2、传递的任何一种遗传特性。它具有两个基本特征,即家系中传递的任何一种遗传特性。它具有两个基本特征,即可遗可遗可遗可遗传性传性传性传性和和和和可识别性可识别性可识别性可识别性,因此生物的,因此生物的,因此生物的,因此生物的任何有差异表型的基因突变型任何有差异表型的基因突变型任何有差异表型的基因突变型任何有差异表型的基因突变型均可均可均可均可作为遗传标记。作为遗传标记。作为遗传标记。作为遗传标记。遗传标记的类型遗传标记的类型遗传标记的类型遗传标记的类型主要有四大类:主要有四大类:主要有四大类:主要有四大类:1 1 1 1.形态标记形态标记形态标记形态标记 (morphological markerm
3、orphological markermorphological markermorphological marker )2.2.2.2.细胞学标记细胞学标记细胞学标记细胞学标记(cytological markercytological markercytological markercytological marker )3.3.3.3.生化标记生化标记生化标记生化标记 (biochemical markerbiochemical markerbiochemical markerbiochemical marker )4.4.4.4.分子标记分子标记分子标记分子标记 (molecular
4、markermolecular markermolecular markermolecular marker )主要包括肉眼可见的外部形态特征,如:矮秆、紫鞘、主要包括肉眼可见的外部形态特征,如:矮秆、紫鞘、主要包括肉眼可见的外部形态特征,如:矮秆、紫鞘、主要包括肉眼可见的外部形态特征,如:矮秆、紫鞘、卷叶等;也包括色素、生理特性、生殖特性、抗病虫卷叶等;也包括色素、生理特性、生殖特性、抗病虫卷叶等;也包括色素、生理特性、生殖特性、抗病虫卷叶等;也包括色素、生理特性、生殖特性、抗病虫性等有关的一些特性。性等有关的一些特性。性等有关的一些特性。性等有关的一些特性。优点优点优点优点:形态学标记简单
5、直观、经济方便形态学标记简单直观、经济方便形态学标记简单直观、经济方便形态学标记简单直观、经济方便。缺点缺点缺点缺点:(1):(1)数量在多数植物中是很有限的数量在多数植物中是很有限的数量在多数植物中是很有限的数量在多数植物中是很有限的;(2);(2)多态性较多态性较多态性较多态性较差,表现易受环境影响差,表现易受环境影响差,表现易受环境影响差,表现易受环境影响;(3);(3)有一些标记与不良性状连有一些标记与不良性状连有一些标记与不良性状连有一些标记与不良性状连锁锁锁锁;(4);(4)形态标记的获得需要通过诱变、分离纯合的过形态标记的获得需要通过诱变、分离纯合的过形态标记的获得需要通过诱变、
6、分离纯合的过形态标记的获得需要通过诱变、分离纯合的过程,周期较长程,周期较长程,周期较长程,周期较长。形态学标记形态学标记形态标记(形态标记(Morphological Morphological markermarker)形态学上形态学上如何区分如何区分植物细胞染色体的变异:植物细胞染色体的变异:包括染色体核型包括染色体核型(染色体数目、结构、随体有无、着丝粒位(染色体数目、结构、随体有无、着丝粒位置等)和带型(置等)和带型(C C带、带、N N带、带、G G带等)的变化。带等)的变化。优点优点:能进行一些重要基因的染色体或染色能进行一些重要基因的染色体或染色体区域定位体区域定位。缺点缺点:
7、(1)(1)材料需要花费较大的人力和较长时材料需要花费较大的人力和较长时间来培育,难度很大间来培育,难度很大。(2)(2)有些变异难以用细胞学方法进行有些变异难以用细胞学方法进行检测检测。细胞学标记细胞学标记人类人类2222对常染色体对常染色体细胞分裂中期(细胞分裂中期(Metaphase)染色体组染色体组karyotype(Chromosomephenotype)analysis细胞学标记l l概念:概念:概念:概念:主要包括贮藏蛋白、同工酶等标记,也指以基因表达的主要包括贮藏蛋白、同工酶等标记,也指以基因表达的主要包括贮藏蛋白、同工酶等标记,也指以基因表达的主要包括贮藏蛋白、同工酶等标记,
8、也指以基因表达的蛋白质产物为主的一类遗传标记系统。蛋白质产物为主的一类遗传标记系统。蛋白质产物为主的一类遗传标记系统。蛋白质产物为主的一类遗传标记系统。l l种类:种类:种类:种类:可分为酶蛋白质和非酶蛋白质两类。在非酶蛋白质中用可分为酶蛋白质和非酶蛋白质两类。在非酶蛋白质中用可分为酶蛋白质和非酶蛋白质两类。在非酶蛋白质中用可分为酶蛋白质和非酶蛋白质两类。在非酶蛋白质中用得最多的是种子贮藏蛋白(清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋得最多的是种子贮藏蛋白(清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋得最多的是种子贮藏蛋白(清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋得最多的是种子贮藏蛋白(清蛋白、球蛋白、醇溶蛋白和谷蛋白)。白)
9、。白)。白)。l l同工酶(同工酶(同工酶(同工酶(isoenzyes)isoenzyes)isoenzyes)isoenzyes):催化功能相同,但结构和生理性质不同催化功能相同,但结构和生理性质不同催化功能相同,但结构和生理性质不同催化功能相同,但结构和生理性质不同的一类酶。的一类酶。的一类酶。的一类酶。l l生化标记的优点:生化标记的优点:生化标记的优点:生化标记的优点:数量更丰富,受环境影响更小。数量更丰富,受环境影响更小。数量更丰富,受环境影响更小。数量更丰富,受环境影响更小。l l生化标记的缺点:生化标记的缺点:生化标记的缺点:生化标记的缺点:蛋白质受生物体发育的时空影响很大。蛋白
10、质受生物体发育的时空影响很大。蛋白质受生物体发育的时空影响很大。蛋白质受生物体发育的时空影响很大。生化标记(生化标记(Biochemical MarkerBiochemical Marker)主要内容:一、分子标记的相关概念及分类 二、几种常见分子标记的原理及方法 三、分子标记技术的应用分子标记技术分子标记分子标记来源于来源于DNADNA水平的突变水平的突变l l突变突变突变突变(Mutation)(Mutation)(Mutation)(Mutation):是指是指是指是指DNADNADNADNA水平的水平的水平的水平的可遗传的变异,可遗传的变异,可遗传的变异,可遗传的变异,不管这种不管这种
11、不管这种不管这种DNADNADNADNA变异能不能导致可检测的表型或生化变异能不能导致可检测的表型或生化变异能不能导致可检测的表型或生化变异能不能导致可检测的表型或生化改变。突变产生的变异是自然选择的基础。改变。突变产生的变异是自然选择的基础。改变。突变产生的变异是自然选择的基础。改变。突变产生的变异是自然选择的基础。可遗可遗可遗可遗传的突变在群体中扩散从而产生多态性。传的突变在群体中扩散从而产生多态性。传的突变在群体中扩散从而产生多态性。传的突变在群体中扩散从而产生多态性。l l多态性多态性多态性多态性(Polymorphism)(Polymorphism)(Polymorphism)(Po
12、lymorphism):群体内群体内群体内群体内同一同一同一同一DNADNADNADNA序列序列序列序列的的的的两种或两种或两种或两种或多种变异形式多种变异形式多种变异形式多种变异形式,统计表明:群体内任何两,统计表明:群体内任何两,统计表明:群体内任何两,统计表明:群体内任何两个生物个体平均每个生物个体平均每个生物个体平均每个生物个体平均每100010001000100010000100001000010000个碱基对有一对有个碱基对有一对有个碱基对有一对有个碱基对有一对有差别,这种差别就是多态性。差别,这种差别就是多态性。差别,这种差别就是多态性。差别,这种差别就是多态性。l l 1.1.
13、1.1.广义的分子标记广义的分子标记广义的分子标记广义的分子标记(molecular marker)(molecular marker)(molecular marker)(molecular marker)是指可遗传的是指可遗传的是指可遗传的是指可遗传的并可检测的并可检测的并可检测的并可检测的DNADNADNADNA序列或蛋白质。序列或蛋白质。序列或蛋白质。序列或蛋白质。l leg:eg:eg:eg:蛋白质标记如种子贮藏蛋白同工酶(指由一个以上基蛋白质标记如种子贮藏蛋白同工酶(指由一个以上基蛋白质标记如种子贮藏蛋白同工酶(指由一个以上基蛋白质标记如种子贮藏蛋白同工酶(指由一个以上基因位点编码
14、的酶的不同分子形式)因位点编码的酶的不同分子形式)因位点编码的酶的不同分子形式)因位点编码的酶的不同分子形式)2.2.2.2.狭义的分子标记狭义的分子标记狭义的分子标记狭义的分子标记(DNA marker)DNA marker)DNA marker)DNA marker)概念只是指概念只是指概念只是指概念只是指DNADNADNADNA标记标记标记标记l l 能反映生物个体或种群间基因组中某种差异特征的能反映生物个体或种群间基因组中某种差异特征的能反映生物个体或种群间基因组中某种差异特征的能反映生物个体或种群间基因组中某种差异特征的DNADNADNADNA片段,它直接反映基因组片段,它直接反映基
15、因组片段,它直接反映基因组片段,它直接反映基因组DNADNADNADNA间的差异。间的差异。间的差异。间的差异。一一.分子标记相关概念分子标记相关概念 分分分分子子子子标标标标记记记记的的的的概概概概念念念念:是是是是以以以以直直直直接接接接检检检检测测测测DNADNADNADNA核核核核苷苷苷苷酸酸酸酸序序序序列列列列的的的的差差差差异为基础的遗传标记,又叫异为基础的遗传标记,又叫异为基础的遗传标记,又叫异为基础的遗传标记,又叫DNADNADNADNA分子标记。分子标记。分子标记。分子标记。分子标记(分子标记(DNA DNA markermarker)分子标记的特点:分子标记的特点:(相对形
16、态,细胞,生化标记具有的优点相对形态,细胞,生化标记具有的优点)(1 1)直直接接以以DNADNA的的形形式式表表现现,在在生生物物体体的的各各个个组组织织、各各个个发发育育阶段均可检测到,不受季节、环境限制,不存在表达与否等问题;阶段均可检测到,不受季节、环境限制,不存在表达与否等问题;(2 2)数量极多,遍布整个基因组,可检测座位几乎无限;)数量极多,遍布整个基因组,可检测座位几乎无限;(3 3)多态性高,自然界存在许多等位变异,无须人为创造;)多态性高,自然界存在许多等位变异,无须人为创造;(4 4)表现为中性,不影响目标性状的表达;)表现为中性,不影响目标性状的表达;(5 5)许多标记
17、表现为共显性的特点,能区别纯合体和杂合体。)许多标记表现为共显性的特点,能区别纯合体和杂合体。在遗传学研究中广泛应用的在遗传学研究中广泛应用的在遗传学研究中广泛应用的在遗传学研究中广泛应用的DNADNADNADNA分子标记已经发展了很分子标记已经发展了很分子标记已经发展了很分子标记已经发展了很多种,一般依其所用的分子生物学技术大致可以分为多种,一般依其所用的分子生物学技术大致可以分为多种,一般依其所用的分子生物学技术大致可以分为多种,一般依其所用的分子生物学技术大致可以分为三大类:三大类:三大类:三大类:第一类:第一类:是是以分子杂交为核心以分子杂交为核心的分子标记,包括的分子标记,包括RFL
18、PRFLP、DNADNA指纹技术等,这类分子标记被称为指纹技术等,这类分子标记被称为第一代分子标记;第一代分子标记;第二类:第二类:是是以以PCRPCR为核心为核心的分子标记,包括随机扩增多态性的分子标记,包括随机扩增多态性RAPDRAPD、简单序列重复、简单序列重复SSRSSR、扩增片段长度多态性、扩增片段长度多态性AFLPAFLP、序列、序列标签位点标签位点STSSTS等,为等,为第二代分子标记;第二代分子标记;第三类:第三类:是一些是一些新型的分子标记新型的分子标记,如:,如:SNPSNP标记、表达序列标记、表达序列标签标签ESTEST标记等,也以标记等,也以PCRPCR技术为基础,为技
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- 常用 分子 标记 技术 原理 应用
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