[教育]遺傳學(xué)ppt課件第4章遺傳作圖

1、第4章 遺傳作圖,4.1 連鎖遺傳4.2 基因組4.3 遺傳標(biāo)記4.4 RFLP標(biāo)記4.5 PCR標(biāo)記4.6 遺傳圖的構(gòu)建4.7 基因定位與分子標(biāo)記輔助選擇4.8 原核生物的遺傳作圖,4.1 連鎖遺傳,4.1.1 連鎖遺傳的現(xiàn)象,性狀連鎖的遺傳現(xiàn)象是貝特生（Bateson, W.）等于1905年在香豌豆的兩對(duì)性狀雜交試驗(yàn)中首先發(fā)現(xiàn)的。,,,,上述兩個(gè)試驗(yàn)的結(jié)果表明，同一親本所具有的兩對(duì)性狀，有連系在一

2、起遺傳的傾向，這種現(xiàn)象稱(chēng)為連鎖（linkage）。,,在第一試驗(yàn)中，一親本的兩對(duì)基因均為顯性，另一親本的兩對(duì)基因均為隱性，這樣的組合方式稱(chēng)為相引（coupling）。在第二試驗(yàn)中，二個(gè)親本都分別帶有一對(duì)顯性基因和一對(duì)隱性基因，這樣的組合方式稱(chēng)為相斥（repulsion）。,4.1.2 性狀的分解分析第一個(gè)試驗(yàn)：紫花:紅花=(4831+390):(1338+393)=5221:1731?3:1長(zhǎng)花粉:圓=(4831+393):(1

3、338+390)=5224:1728?3:1,,第二個(gè)試驗(yàn):紫花:紅花=(226+95):(97+1)=321:98?3:1長(zhǎng)花粉:圓花粉=(226+97):(95+1)=323:96?3:1 說(shuō)明兩個(gè)單位性狀的綜合分離不符合獨(dú)立分配規(guī)律，但每個(gè)單位性狀而言，仍是受分離規(guī)律支配的。,4.1.3 連鎖遺傳的原因與驗(yàn)證 獨(dú)立分配遺傳的前提是F1個(gè)體形成的不同配子比例相同。對(duì)于2對(duì)性狀而言，F(xiàn)1產(chǎn)生四種配子，比例

4、為1:1:1:1。 如果不是這樣，F(xiàn)2就不可能獲得原來(lái)的理論比例。由此可以推論，在連鎖遺傳中，F(xiàn)1形成多種的配子不相等。,可用測(cè)交法加以驗(yàn)證，因?yàn)闇y(cè)交后代的表現(xiàn)型種類(lèi)及比例就是F1配子的種類(lèi)及其比例的具體反映。,,●測(cè)交試驗(yàn) ○相引相（玉米籽粒遺傳） P 有色、飽滿(mǎn)× 無(wú)色、凹陷 CCShSh ↓ ccshsh

5、測(cè)交 F1有色、飽滿(mǎn) 無(wú)色、凹陷 CcShsh × ccshsh 配子 CSh Csh cSh csh csh 總數(shù)測(cè)交子代(Ft) CcShsh Ccshs

6、h ccShsh ccshsh 有色、飽滿(mǎn) 有、凹 無(wú)、飽 無(wú)色、凹陷實(shí)得粒數(shù) 4032 149 152 4035 8368百分比% 48.2 1.8 1.8 48.2,,,,,,,,,,,,,,,親本組合=(4032+4035)/8368 ×100%=96.4%,重新組合=(1

7、49+152)/8368 ×100%=3.6%,結(jié)論: F1不同類(lèi)型配子的比例 CSh:Csh:cSh:csh=48.2:1.8:1.8:48.2≠1:1:1:1 說(shuō)明兩對(duì)非等位基因不是獨(dú)立分配的,而常常是連系在一起遺傳, 導(dǎo)致親本型的配子數(shù)偏多, 而重新組合偏少。,,,○相斥相 P 有色、凹陷 × 無(wú)色、飽滿(mǎn)

8、 CCshsh ↓ ccShSh 測(cè)交 F1有、飽 無(wú)、凹 CcShsh × ccshsh 配子 CSh Csh cSh csh

9、 csh 總數(shù)測(cè)交子代(F1) CcShsh Ccshsh ccShsh ccshsh 有、飽 有、凹 無(wú)、飽 無(wú)、凹實(shí)得粒數(shù) 638 21379 21096 672 43785百分比% 1.5 48.5 48.5 1.5,,,,,,,,,,,,,,,,親本組合=(21379+21

10、096)/43785 ×100%=97.01%重新組合=(638+672)/43785 ×100%=2.99%結(jié)論: F1不同類(lèi)型配子的比例 Csh:CSh:csh:cSh=48.2:1.8:1.8:48.2≠1:1:1:1 說(shuō)明兩對(duì)非等位基因不是獨(dú)立分配的,而常常是連系在一起遺傳, 導(dǎo)致親本型的配子數(shù)偏多, 而重新組合偏少。,4.1.4 重組率(percentage of recombi

11、nation) ▲ 上述結(jié)果均說(shuō)明重組型配子百分率< 50%。 ▲ 重組型的配子百分?jǐn)?shù)稱(chēng)為重組率。 ▲重組率通常是通過(guò)測(cè)交后代出現(xiàn)的重組型個(gè)體的多少來(lái)計(jì)算。在測(cè)交后代中，重組率可以用重組型個(gè)體數(shù)占個(gè)體總數(shù)的百分率來(lái)計(jì)算。,重組型配子數(shù) 重組率（%）＝ ————————×100 配子總數(shù),重組型個(gè)體數(shù)

12、 重組率（%）＝ ——————————×100 測(cè)交子代的個(gè)體總數(shù),理論上，重組率的變動(dòng)范圍在0-50%之間。 當(dāng)重組率為0時(shí)，說(shuō)明兩對(duì)基因之間不發(fā)生換，為完全連鎖。,,當(dāng)重組率為50%時(shí)，兩對(duì)基因服從獨(dú)立分配，不存在連鎖關(guān)系。當(dāng)0 ＞重組率＜50%時(shí)，兩對(duì)基因?yàn)椴煌耆B鎖。,,●連鎖的本質(zhì) Bateson發(fā)現(xiàn)連鎖遺傳現(xiàn)象不久，Morgan用

13、果蠅為材料，證明: 具有連鎖關(guān)系的基因位于同一染色體上,4.1.5 完全連鎖和不完全連鎖(1)完全連鎖（complete linkage） 在同一同源染色體上的兩個(gè)非等位基因總是連系在一起而遺傳的現(xiàn)象。F1自交或測(cè)交，其后代個(gè)體的表現(xiàn)型只表現(xiàn)為親本組合的類(lèi)型。 完全連鎖后代的表現(xiàn)與一對(duì)基因的遺傳很近似，即自交結(jié)果為3:1分離, 測(cè)交結(jié)果為1:1分離。,完全連鎖遺傳的自交后代和測(cè)交后代的比較,(2)

14、不完全連鎖（incomplete linkage） 是指同一同源染色體上的兩個(gè)非等位基因并不總是連系在一起遺傳的現(xiàn)象，測(cè)交后代中大部分為親本類(lèi)型，少部分為重組類(lèi)型的現(xiàn)象。 不完全連鎖F1不僅產(chǎn)生親型配子，也產(chǎn)生重組型配子。,,4.1.6 交換與不完全連鎖的形成●問(wèn)題提出：重組型的配子如何產(chǎn)生的？為什么 重組率總是少于50%？ 回答這些問(wèn)題，就必須從減數(shù)分裂過(guò)程中非姊妹染色單體

15、之間發(fā)生的交換談起。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Sh C,sh c,二分體,Sh C,Sh C,,Sh C,Sh C,Sh C,sh c,sh c,sh c,sh c,sh c,sh C,Sh c,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,C Sh,C Sh,C Sh,c Sh,C sh,c sh

16、,c sh,c sh,四分體,,,,,,,,,,,全部親本型,1/2親型 1/2重組型,F1,,,,,,,,,,,,,,,交換,,交換,F1,新,新,新,,,由于發(fā)生了交換而引起同染色體間非等位基因的重組，打破原有的連鎖關(guān)系，因而表現(xiàn)出不完全連鎖。,,所謂交換，是指同源染色體的非姊妹染色單體之間的對(duì)應(yīng)片段的交換，從而引起相應(yīng)基因間的交換與重組。,●交換都發(fā)生在同源染色體相靠近的非姊妹染色體之間，而另外兩條不交換。 ●一部分染色體交換

17、發(fā)生在連鎖基因之內(nèi)，→重組配子 →1/2重組、1/2親型配子 另一部分交換發(fā)生在連鎖基因之外，→非重組配子 所以重組型配子自然少于50%,舉例： 假定在雜種的100個(gè)孢母細(xì)胞內(nèi)，有 7個(gè)交換發(fā)生在基因之內(nèi)，其他93個(gè)交換發(fā)生在兩連鎖基因之外，交換后的情況見(jiàn)表。,,,Sh C,Sh c,親本型配子 重組型配子

18、總配子數(shù) CSh csh Csh cSh93個(gè)孢母細(xì)胞在連鎖 186 186 區(qū)段內(nèi)不發(fā)生交換 93 ×4=372個(gè)配子7個(gè)孢母細(xì)胞在連鎖 7 7 7 7 區(qū)內(nèi)發(fā)生交換 7 ×4=28個(gè)配子

19、 400 193 193 7 7,,,,,,,,親本組合=（193+193）/400 ×100%=96.5%重新組合=（7+7）/400 ×100%=3.5%,重組率（3.5%） 等于發(fā)生基因之內(nèi)交換的孢母細(xì)胞的百分?jǐn)?shù)一半。,4.1.7 連鎖遺傳的細(xì)胞學(xué)基礎(chǔ),○在減數(shù)分裂過(guò)程中，位于同一染

20、色體上距離靠近的兩個(gè)基因，在基因分離時(shí)有保持在一起的傾向;○同一染色體上兩個(gè)基因發(fā)生的部分連鎖是減數(shù)分裂過(guò)程通過(guò)出現(xiàn)交換使它們彼此分開(kāi)的結(jié)果;,,○由于交換發(fā)生在同源染色體的兩個(gè)非姐妹染色單體之間，因此任何一個(gè)交換只涉及一對(duì)同源染色體上4條染色單體中的兩條染色單體，所以重組型配子自然少于50%。,4.1.8 連鎖群 根據(jù)連鎖遺傳的關(guān)系，一個(gè)生物的一系列基因座位可以劃分為若干個(gè)連鎖群（linkage group）：在染色體

21、中具有不同的連鎖程度并按線性順序排列的一組基因座位。,,基因座位的連鎖關(guān)系可以通過(guò)重組率來(lái)分析。 一個(gè)生物連鎖群的數(shù)目通常與染色體的對(duì)數(shù)是一致的，即與二倍體生物中的單倍體染色體數(shù)目相同。,4.1.9 性別決定與性連鎖,（1） 性染色體與性別決定 性染色體：生物染色體可以分為兩類(lèi)　　* 性染色體：直接與性別決定有關(guān)的一個(gè)或一對(duì)染色體?！?　　性染色體如果是成對(duì)的，則往往是異型的，即形態(tài)、結(jié)構(gòu)和大小以及功能都

22、有所不同?！　　? 常染色體：其它各對(duì)染色體，通常以A表示?！　　〕Ｈ旧w的各對(duì)同源染色體一般都是同型的，即形態(tài)、結(jié)構(gòu)和大小基本相同。,,如：果蠅 n = 4　　　　雌　3AA+1XX 雄　3AA+1XY,,性別決定的方式: 由性染色體決定雌雄性別的方式主要有：　　(1)雄雜合型： 　　* XY型：果蠅、人(n=23)、牛、羊、… 　　　* X0型：蝗蟲(chóng)、蟋蟀…，雄只有1個(gè)X、不成對(duì)；　　(2)雌雜合型：　　* Z

23、W型：家蠶(n=28)、鳥(niǎo)類(lèi)（包括雞、鴨等)、鵝類(lèi)、蝶類(lèi)等；　　　(3)雌雄決定于倍數(shù)性：　　　如蜜蜂、螞蟻： 正常受精卵 2n為雌、孤雌生殖 n為雄。,,性別決定的畸變　性別決定也有一些畸變現(xiàn)象，通常是由于性染色體的增減而破壞了性染色體與常染色體兩者正常的平衡關(guān)系而引起的：　如：蜜蜂、螞蟻：n = 雄性、2n = 雌性。,,植物的性別決定 植物的性別不象動(dòng)物一樣明顯：　　* 種子植物雖有雌雄性別的不同，但多數(shù)為雌雄同花、雌

24、雄同株異花；　　* 有些植物屬于雌雄異株，如大麻、菠菜、蛇麻、番木瓜、石刁柏、銀杏等。,,,其中：蛇麻、菠菜：雌XX，雄XY；　 　　銀杏（見(jiàn)下圖）：雌ZW，雄ZZ。,玉米是雌雄同株異花植物，其性別決定是受基因支配。 ba 基因可使植株無(wú)雌穗，只有雄穗；　　ts 基因可使植株的雄花序 雌花序，并能結(jié)實(shí)?！　? 因此基因型不同，植株花序也不同：　　(1).Ba_Ts_ 　正常雌雄同株　　(2).Ba_ts

25、ts 頂端和葉腋都生長(zhǎng)雌花序　　(3).babaTs_ 僅有雄花序　　(4).babatsts 僅頂端有雌花序　　　　　　babatsts(♀)× babaTsts(♂)　　　　　　　　　　　 ↓　　(僅有雄花序)babaTsts : babatsts(頂端有雌花序)　　　　　　　　　　　 1 : 1　玉米雄穗上長(zhǎng)果穗,,,環(huán)境對(duì)性別分化的影響 營(yíng)養(yǎng)條件：如蜜蜂　　 雌蜂(2n) 蜂王漿 蜂王(有產(chǎn)卵能力)　

26、　　 雌蜂(2n) 普通營(yíng)養(yǎng) 普通蜂(無(wú)產(chǎn)卵能力)　　　 孤雌生殖 雄蜂(n),,激素：如母雞打啼 母雞卵巢退化，促使精巢發(fā)育并分泌出雄性激素，但其性染色體仍是ZW型。,,,氮素影響：　　早期發(fā)育時(shí)使用較多N肥或縮短光照時(shí)間，可提高黃瓜的雌花數(shù)量?！囟?、光照：　　降低夜間溫度，可增加南瓜的雌花數(shù)量；　　　縮短光照 增加雌花?！　　】傊骸　　? 性別受遺傳物質(zhì)控制：　　　* 有的通過(guò)性染色體的組成　　　有的是通

27、過(guò)性染色體與常染色體二者之間的平衡關(guān)系　　　有的通過(guò)染色體的倍數(shù)性 　　　環(huán)境條件可以影響甚至轉(zhuǎn)變性別，但不會(huì)改變?cè)瓉?lái)決定性別的遺傳物質(zhì)。　 　　* 環(huán)境影響性別的轉(zhuǎn)變，主要是性別有向兩性發(fā)育的特點(diǎn)（如下圖玉米雌雄穗的形成)；,（2）性連鎖,摩爾根等人(1910)以果蠅為材料進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)性連鎖現(xiàn)象?！　　⌒赃B鎖(sex linkage)是指性染色體上基因所控制的某些性狀總是伴隨性別而遺傳的現(xiàn)象，所以又稱(chēng)伴性遺傳(sex-li

28、nked inheritance)。,,果蠅眼色的遺傳：　　摩爾根等在純種紅眼果蠅的群體中發(fā)現(xiàn)個(gè)別白眼個(gè)體（突變產(chǎn)生）?！　　〈菩约t眼果蠅×雄性白眼果蠅雜交 F1全是紅眼 近親繁殖產(chǎn)生的F2既有紅眼，又有白眼，比例是3:1（一對(duì)基因的差異） F2群體中白眼果蠅都是雄性而無(wú)雌性，這就是說(shuō)白眼這個(gè)性狀的遺傳，是與雄性相聯(lián)系的，同X染色體的遺傳方式相似?！　　〖僭O(shè)：果蠅的白眼基因在X性染色體上，而Y染色體上不含有它的等位基因，

29、上述遺傳現(xiàn)象可以得到合理解釋。,,2.人類(lèi)的性連鎖：如色盲、A型血友病等就表現(xiàn)為性連鎖遺傳?！　∠旅嬉陨?紅綠色盲)的性連鎖為例來(lái)說(shuō)明。,,(1).已知控制色盲的基因?yàn)殡[性c位于X染色體上，Y染色體上不帶它的等位基因；　　(2).由于色盲基因存在于X染色體上，女人在基因雜合仍是正常的，而男人的Y基因上不帶其對(duì)應(yīng)的基因，故男人色盲的頻率高?！　　　嗯篨CXc雜合時(shí)非色盲，只有XcXc純合時(shí)才是色盲；　　　　男：Y染色體上不攜帶

30、對(duì)應(yīng)基因，XCY正常、XcY色盲?！　≌?qǐng)看下圖：人類(lèi)不同婚配下色盲遺傳的情況,,,,3.蘆花雞的毛色遺傳:　?、偬J花基因B為顯性，正?；騜為隱性，位于Z性染色體上。 　?、赪染色體上不帶它的等位基因?！　、坌垭u為ZZ，雌雞為ZW。,,限性遺傳(sex-limited inheritance)：是指位于Y染色體(XY型)或W染色體(ZW型)上的基因所控制的遺傳性狀只局限在雄性或雌性上表現(xiàn)的現(xiàn)象?！　　∠扌赃z傳的性狀多與性激素的

31、存在有關(guān)。例如，哺乳動(dòng)物的雌性個(gè)體具有發(fā)達(dá)的乳房，某種甲蟲(chóng)的雄性有角等等　　　限性遺傳與伴性遺傳的區(qū)別： 限性遺傳只局限在一種性別上表現(xiàn)，而伴性遺傳則可在雄性也可在雌性上表現(xiàn)，只是表現(xiàn)頻率有所差別?！　　男赃z傳（sex-controlled inheritance) 或稱(chēng)性影響遺傳(sex-influenced inheritance)：其與限性遺傳不同,是指不含于X或Y染色體上基因所控制的性狀表現(xiàn)，而是因?yàn)閮?nèi)分泌及其他關(guān)系使某些

32、性狀或只出現(xiàn)于雌雄一方；或在一方為顯性，另一方為隱性的現(xiàn)象?！　　±?，羊的有角因品種不同而有三種特征：　　　　　?、? 雌雄都無(wú)角， 　　　　　?、? 雌雄都有角，　　　　　?、? 雌無(wú)角而雄有角?！　　∫郧皟煞N交配，其F1雌性無(wú)角，而雄性有角。反交的結(jié)果和正交的完全相同。,,,4.2 基因組,單基因,多基因,基因組（genome）→基因整體。,獨(dú)立遺傳,基因互作,連鎖遺傳,連鎖群,,,,,,,,,,http://rice

33、.plantbiology.msu.edu/,,,TAIR SeqViewer Whole Genome View,,,http://www.ncbi.nlm.nih.gov/genomes/PLANTS/PlantList.html,4.2.1 原核生物與真核生物,原核細(xì)胞與真核細(xì)胞的主要區(qū)別在于細(xì)胞核的結(jié)構(gòu)。原核細(xì)胞缺少核膜，也缺少細(xì)胞器以及真核細(xì)胞所具有的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。,4.2.2 基因組的類(lèi)型和大小,(1)原核生物的基因組

34、 大多數(shù)原核生物的基因組小于5 Mb，比真核生物的基因組小得多。 典型原核生物的基因組一般含有單一的DNA分子，呈環(huán)狀，位于擬核（nucleoid）區(qū)內(nèi)。 原核生物還可能含有更小的質(zhì)粒（plasmid）的DNA分子。,生物 基因組大小（Mb）

35、 原核生物Mycoplasma genitalium 0.58Escherichia coli 4.64Bacillus megaterium 30真核生物 真菌

36、 Saccharomyces cerevisiae （酵母） 12.1Aspergillus nidulans 25.4 原生動(dòng)物Tetrahymena pyriformis 190 無(wú)脊椎動(dòng)物Drosophila melanogaster （果蠅）

37、 100 Bombyx mori （蠶） 490Locusta migratoria （蝗蟲(chóng)） 5,000 脊椎動(dòng)物Fugu rubripes （河豚）

38、 400Homo sapiens （人類(lèi)） 3,000Mus musculus （鼠）） 3,300 植物Arabidopsis thaliana （擬南芥） 100Oryza sativa （水稻） 565Zea mays （玉米）

39、 5,000Triticum aestivum （小麥） 17,000Fritillaria assyriaca （貝母） 120,000,,不同生物類(lèi)型基因組的大小,,,資料來(lái)源：Brown T.A., 1999。,（2） 真核生物的細(xì)胞核基因組 真核生物細(xì)胞核基因組的大

40、小從小于10 Mb到大于100,000 Mb。 基因組的大小一般與生物的復(fù)雜性相一致，高等真核生物的基因組一般大于低等真核生物的基因組。但基因組的大小不但決定于基因組中基因的數(shù)目，而且也與重復(fù)DNA的量有關(guān)。 真核生物的細(xì)胞核基因組由一組線性DNA分子組成，每一DNA分子包含在一條染色體中。,（3） 真核生物的細(xì)胞器基因組 真核生物都有線粒體基因組。 所有的光合真核生物都有葉綠體基因組。

41、 大多數(shù)的線粒體和葉綠體基因組都是環(huán)狀的，但在很多的真核生物，細(xì)胞器中環(huán)狀基因組是與它的線狀版本同時(shí)存在的。 細(xì)胞器基因組的拷貝數(shù)還不是十分清楚。,線粒體基因組的大小變化較大，而且與生物的復(fù)雜性無(wú)關(guān)。大多數(shù)多細(xì)胞動(dòng)物具有較小的線粒體基因組，如人的線粒體基因組只有16569 bp。較低等的真核生物和顯花植物含有較大的線粒體基因組。 葉綠體基因組的大小變化不大。,不同生物線粒體和葉綠體基因組的大小,物種

42、 生物類(lèi)型 基因組大小（kb）A. 線粒體基因組 Chlamydomonas reinhardtii 綠藻 16 Mus musculus 脊椎動(dòng)物（鼠） 16 Homo

43、 sapiens 脊椎動(dòng)物（人類(lèi)） 17 Drosophila melanogaater 脊椎動(dòng)物（果蠅） 19 Chondrus crispus 紅藻 26 Saccharomyces cerevisiae 酵母 75 Br

44、assica oleracea 顯花植物 （甘藍(lán)） 160 Arabidopsis thaliana 顯花植物（擬南芥） 367 Zea mays 顯花植物（玉米） 570 Cucumis melo 顯花植物（甜瓜） 2500B. 葉綠體基因組 Pisum sativum

45、 顯花植物（豌豆） 120 Oryza sativa 顯花植物（水稻） 136 Nicotiana tabacum 顯花植物（煙草） 156 Chlamydomonas reinhartii 綠藻 195,,（資料來(lái)源：

46、Brown T.A., 1999）,,,基因組學(xué) (1)由來(lái) 1909年，Johannsen提出了“基因”（gene）一詞; 1920年，H. Winkler提出了“基因組”（genome）一詞，用以代表一個(gè)生物的一組染色體所包含的全部基因; 1953年，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)后，使基因組的研究從染色體水平進(jìn)入了分子水平，推動(dòng)了基因組研究的發(fā)展; 1986年，美國(guó)的H. Roderick提出了“基因組

47、學(xué)” genomics一詞，從此基因組學(xué)正式成為一門(mén)科學(xué)。,(2)概念 ●基因組學(xué)是研究生物基因組的結(jié)構(gòu)和功能的科學(xué)。 ☆結(jié)構(gòu)基因組學(xué)（structural genomics）:主要研究基因組的結(jié)構(gòu)。確定基因在染色體上的位置，并測(cè)定基因中核苷酸序列。 ☆功能基因組學(xué)（functional genomics）, 后基因組學(xué)（post-genomics） : 主要研究基因組的功能。確定基因功能及其作用機(jī)制，分析基因

48、表達(dá)特征。 ★進(jìn)化基因組學(xué)（evolutionary genomics）：以進(jìn)化生物學(xué)的手段注釋基因組；通過(guò)比較基因組研究探索基因組的進(jìn)化過(guò)程和規(guī)律。,★★★基因組作圖（genome mapping）是結(jié)構(gòu)基因組學(xué)的主要任務(wù)。 遺傳作圖（ genetic mapping ）、 物理作圖（physical mapping） 序列作圖（sequence mapping）或稱(chēng)基因組測(cè)序（genome se

49、quencing）。,4.3 遺傳標(biāo)記,1.遺傳標(biāo)記的基本特征 遺傳標(biāo)記（genetic marker）指可追蹤染色體、染色體某一節(jié)段、某個(gè)基因座在家系中傳遞的任何一種遺傳特性。它具有兩個(gè)基本特征：可識(shí)別性，親本間存在著多態(tài)性和可遺傳性，親本間存在的多態(tài)性在后代中可以重演。因此生物的任何有差異表型的基因突變型均可作為遺傳標(biāo)記。,遺傳標(biāo)記包括 形態(tài)標(biāo)記（morphological marker）

50、 細(xì)胞學(xué)標(biāo)記(cytological marker) 生化標(biāo)記(biochemical marker) (DNA)分子標(biāo)記(molecular marker),2. 形態(tài)標(biāo)記,形態(tài)標(biāo)記是指以生物體的形態(tài)性狀為特征的遺傳標(biāo)記。這類(lèi)遺傳標(biāo)記一般可以通過(guò)肉眼觀察到，因此這類(lèi)標(biāo)記又稱(chēng)為可見(jiàn)標(biāo)記。從廣義來(lái)講，形態(tài)標(biāo)記還包括與生物的生理特性、抗病性和抗蟲(chóng)性等有關(guān)的標(biāo)記。 形態(tài)標(biāo)記是最早利用的遺傳標(biāo)記。,水

51、稻部分形態(tài)標(biāo)記及標(biāo)記基因,形態(tài)標(biāo)記鑒定識(shí)別簡(jiǎn)便，但數(shù)量少，難以建立飽和的遺傳圖譜，且受環(huán)境、生育期等因素的影響。,3. 細(xì)胞學(xué)標(biāo)記,細(xì)胞學(xué)標(biāo)記: 能明確顯示遺傳多態(tài)性的細(xì)胞學(xué)特征。最常見(jiàn)的為染色體的形態(tài)特征，主要包括結(jié)構(gòu)特征和數(shù)量特征。這類(lèi)遺傳標(biāo)記通常在顯微鏡下才能觀察到。,染色體的結(jié)構(gòu)特征 ——帶紋,重復(fù)與缺失,染色體的結(jié)構(gòu)特征——重復(fù)、缺失、倒位、易位,染色體的數(shù)量特征—— 缺體、單體、三體、四體,水稻IR36初級(jí)三體的形態(tài)

52、特征,細(xì)胞學(xué)標(biāo)記克服了形態(tài)標(biāo)記易受環(huán)境影響的缺點(diǎn)，但其產(chǎn)生需要花費(fèi)大量的人力物力進(jìn)行培育；有些物種對(duì)染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)量變異的耐受性較差，難以獲得相應(yīng)的標(biāo)記材料；有些標(biāo)記伴有對(duì)生物有害的表型效應(yīng)；還有些標(biāo)記的鑒定比較困難。,4. 生化標(biāo)記 主要包括同工酶和等位酶標(biāo)記。同工酶是指一個(gè)以上基因座位編碼的酶的不同形式，通過(guò)電泳帶型成為可利用的遺傳標(biāo)記。（等位酶是指由一個(gè)基因座位的不同等位基因編碼的酶的不同分子形式。）,生化標(biāo)記是基因表達(dá)的

53、產(chǎn)物，與形態(tài)和細(xì)胞學(xué)特征相比，數(shù)量上更豐富，受環(huán)境影響更小。但蛋白質(zhì)標(biāo)記仍然存在一些不足，如每一種同工酶標(biāo)記都需要特殊的顯色方法；某些酶的活性具有發(fā)育和組織特性；而數(shù)量有限是其關(guān)鍵不足。,5. DNA標(biāo)記： 指能反映生物個(gè)體或種群間基因組中某種差異特征的DNA片段，這種標(biāo)記可能包含基因本身，也可能是與該基因緊密連鎖的附近DNA片段，它直接反映基因組DNA間的差異。即以特定的DNA片段作為某基因的遺傳標(biāo)記。,,,,,,,,,,,,,,

54、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,結(jié)構(gòu)基因,,DNA分子標(biāo)記,,DNA標(biāo)記具有以下的優(yōu)勢(shì)： （1）DNA標(biāo)記的數(shù)量理論上是無(wú)限的； （2）DNA標(biāo)記具有很高的穩(wěn)定性，不易受環(huán)境的影響，且在個(gè)體的不同組織器官和不同的發(fā)育時(shí)期表現(xiàn)一致； （3）DNA標(biāo)記的多態(tài)性程度較高，等位基因較多，且多數(shù)標(biāo)記類(lèi)型表現(xiàn)為共顯性； （4）DNA標(biāo)記對(duì)生物體本身通常是無(wú)害的，因此具有較大的選擇余地。,4.4 RFLP標(biāo)記（第一代分子

55、標(biāo)記） (Restriction Fragment Length Polymorphisms),限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性分析是一個(gè)較復(fù)雜的過(guò)程，包括限制性酶的利用、限制性片段的電泳分離和DNA雜交等多個(gè)環(huán)節(jié)。,1. 限制性?xún)?nèi)切核酸酶（restriction endonuclease） 限制酶（restriction enzyme）：一類(lèi)能夠識(shí)別雙鏈DNA分子中某種特定核苷酸序列，并由此切割DNA雙鏈結(jié)構(gòu)的核酸內(nèi)切酶。 限

56、制位點(diǎn)（restriction site）：特定限制酶所具有的特異識(shí)別的DNA序列 。 粘性末端（cohesive end）：DNA經(jīng)限制酶切開(kāi)后產(chǎn)生的一種交錯(cuò)切口。,一些限制性?xún)?nèi)切酶的特性 酶名稱(chēng) 酶來(lái)源的生物 識(shí)別序列和切點(diǎn)位置 DNA中切割位點(diǎn)的數(shù)目

57、 ? pBR322Bam HI Bacillus amyloliquefaciens H5’ G? GATCC 3’ 5

58、 1 3’ CCTAG? G 5’Bgl IIBacillus globigiA? GATCT 5 0 TCTAG? AEco RIE. coli RY 13 G? AATTC

59、 5 1 CTTAA? GHind IIIHaemophilus influenzae RdA? AGCTT 6 1 TTCGA? APst IProvidencia stuar

60、tiiCTGCA? G 18 1 G? ACGTCSal I Streptomyces albus G G? TCGAC 2 1 CAGCT? G,,,,,,2. 限制性片段的電

61、泳分離,兩個(gè)限制位點(diǎn)之間的DNA片段，稱(chēng)為限制性片段。,基因組DNA經(jīng)限制酶酶切后產(chǎn)生大量的限制性片段，這些片段長(zhǎng)度不一，根據(jù)分子大小的不同、構(gòu)型或形狀的差異，以及所攜帶的凈電荷的多寡，便可以通過(guò)電泳將核酸等分子混合物中的各種成分彼此分離開(kāi)來(lái)。,凝膠的分辨能力與凝膠的類(lèi)型和濃度有關(guān). 在RFLP分析中，經(jīng)限制酶酶切后產(chǎn)生的DNA片段，其大小主要集中在1-10 kb 的范圍內(nèi)，因此DNA片段的分離，通常選用瓊脂糖凝膠進(jìn)行，其濃度一般為

62、1.0%左右。,凝膠類(lèi)型 濃度（%） 分離DNA片段的大小范圍（bp）瓊脂糖 0.3 50,000-1,000 0.7 20,000-1,000

63、 1.4 6,000-300聚丙烯酰胺 4.0 1,000-100 10.0 500-25

64、 20.0 50-1資料來(lái)源：吳乃虎，1998。,,,,不同凝膠類(lèi)型和濃度與分離DNA片段大小的范圍,3. DNA雜交 DNA雜交（DNA hybridization）是限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性分析中的一種多態(tài)性檢測(cè)技術(shù)。,(1) 核酸雜交 變性（denaturation）與復(fù)性（renaturation）; 由兩條單鏈核

65、酸分子結(jié)合成為雙鏈核酸分子的過(guò)程，稱(chēng)為核酸雜交。任何兩條單鏈核酸分子只要大部分的堿基序列互補(bǔ)，都可以結(jié)合為雙鏈分子。通過(guò)核酸雜交形成的雙鏈分子，稱(chēng)為雜交分子。 通過(guò)核酸的互補(bǔ)序列可檢測(cè)復(fù)雜混合物中特定的DNA或RNA序列。,(2) 探針（probe） 探針是一種DNA或RNA分子，可用于檢測(cè)具有互補(bǔ)序列的核酸。 探針必須用能夠檢測(cè)的試劑所標(biāo)記。標(biāo)記主要有放謝性同位素和非放謝性同位素系統(tǒng)。 RFLP分析中所用的探針，

66、通常為某一DNA片段，其長(zhǎng)度一般為0.5-2.5 kb。,(3) Southern印跡 Southern印跡（blotting）是以核酸雜交為基礎(chǔ)發(fā)展而來(lái)的一個(gè)分析技術(shù)，它是以發(fā)明者牛津大學(xué)的Southern的名字來(lái)命名的。Southern印跡技術(shù)是為DNA雜交服務(wù)的。,第一步：產(chǎn)生和分離限制性片段。 第二步：凝膠上已變性的DNA片段轉(zhuǎn)移到尼龍膜（或硝酸纖維膜）上，以便于DNA雜交。 第三步：使探針與膜上具有互補(bǔ)序列的

67、DNA片段結(jié)合，形成雜交分子。,A．瓊脂糖凝膠電泳,D．放射自顯影,C．DNA雜交,B．毛細(xì)管印跡,4. RFLP標(biāo)記的遺傳,限制性片段長(zhǎng)度的差異稱(chēng)為限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性可以反映DNA序列的差異。,限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（RFLP）標(biāo)記的遺傳,RFLP標(biāo)記的主要特點(diǎn)有：（1）遍布于整個(gè)基因組，數(shù)量幾乎是無(wú)限的；（2）無(wú)表型效應(yīng)，不受發(fā)育階段及器官特異性限制；（3）共顯性，可區(qū)分純合子和雜合子；（4）結(jié)果穩(wěn)定、可靠；（5）DNA需要量大，

68、檢測(cè)技術(shù)繁雜，難以用于大規(guī)模的育種實(shí)踐中。,4.5 PCR標(biāo)記（第二代分子標(biāo)記） 1985年，Mullis等人首創(chuàng)了一種稱(chēng)為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（polymerase chain reaction，縮寫(xiě)成PCR）的體外DNA擴(kuò)增（amplification）技術(shù)。利用PCR技術(shù)，可以對(duì)染色體上某一DNA序列，在簡(jiǎn)單的酶促反應(yīng)中進(jìn)行擴(kuò)增，以便對(duì)擴(kuò)增片段進(jìn)行分析。,1.PCR技術(shù)(1)PCR的基本原理 PCR是體外酶促合成特異DN