分子标记技术简介样本

分子标记技术简介

分子标记是以个体间遗传物质内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。与其它几种遗传标记——形态学标记、生物化学标记、细胞学标记相比, DNA分子标记具有的优越性有: 大多数分子标记为共显性, 对隐性的性状的选择十分便利; 基因组变异极其丰富, 分子标记的数量几乎是无限的; 在生

物发育的不同阶段, 不同组织的DNA都可用于标记分析; 分子标记揭示来自DNA的变异; 表现为中性, 不影响目标性状的表示, 与不良性状无连锁; 检测手段简单、迅速。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。狭义分子标记是指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异的特异性DNA片段。

理想的分子标记必须达以下几个要求: (1) 具有高的多态性; (2) 共显性遗传, 即利用分子标记可鉴别二倍体中杂合和纯合基因型; (3) 能明确辨别等位基因; (4) 遍布整个基因组; (5) 除特殊位点的标记外, 要求分子标记均匀分布于整个基因组;

(6) 选择中性(即无基因多效性); (7) 检测手段简单、快速(如实验程序易自动化);

(8) 开发成本和使用成本尽量低廉; (9) 在实验室内和实验室间重复性好(便于数据交换)。可是, 当前发现的任何一种分子标记均不能满足以所有要求。

【分子标记的种类】

一、基于分子杂交技术的分子标记技术

此类标记技术是利用限制性内切酶解及凝胶电泳分离不同的生物 DNA 分子, 然后用经标记的特异 DNA 探针与之进行杂交, 经过放射自显影或非同位素显色技术来揭示 DNA 的多态性。

①限制性片段长度多态性(Restriction Fragment Length Polymorphism, RFLP)

1974年Grodzicker等创立了限制性片段长度多态性(RFLP)技术, 它是一种以DNA—DNA杂交为基础的第一代遗传标记。RFLP基本原理: 利用特定的限制性内切酶识别并切割不同生物个体的基因组DNA, 得到大小不等的DNA片段, 所产生的DNA数目和各个片段的长度反映了DNA分子上不同酶切位点的分布情况。经过凝胶电泳分析这些片段, 就形成不同带, 然后与克隆DNA探针进行Southern杂交和放射显影, 即获得反映个体特异性的RFLP图谱。它所代表的是基因组DNA在限制性内切酶消化后产生片段在长度上差异。由于不同个体的等位基因之间碱基的替换、重排、缺失等变化导致限制内切酶识别和酶切发生改变从而造成基因型间限制性片段长度的差异。

RFLP的等位基因其有共显性特点。RFLP标记位点数量不受限制, 一般可检测到的基因座位数为1—4个。RFLP技术也存在一些缺陷, 主要是克隆可表现基因组DNA 多态性的探针较为困难; 另外, 实验操作较繁锁, 检测周期长, 成本费用也很高。自RFLP问世以来, 已经在基因定位及分型、遗传连锁图谱的构建、疾病的基因诊断等研究中仍得到了广泛的应用。

②数目可变串联重复多态性(Variable Number of Tandem Repeats, VNTR )

数目可变串联重复序列又称小卫星DNA (Minisatellite DNA), 是一种重复DNA 小序列, 为10到几百核苷酸, 拷贝数10一10001不等。VNTR基本原理与RFLP大致相同, 只是对限制性内切酶和DNA探针有特殊要求: (1)限制性内切酶的酶切位点必须不在重复序列中, 以保证小卫星或微卫星序列的完整性。(2)内切酶在基因组的其它部位有较多酶切位点, 则可使卫星序列所在片段含有较少无关序列, 经过电泳可充分显示不同长度重复序列片段的多态性。(3)分子杂交所用DNA探针核昔酸序列必须是小卫星序列或微卫星序列, 经过分子杂交和放射自显影后, 就可一次性检测到众多小卫星或微卫星位点, 得到个体特异性的DNA指纹图谱。

小卫星标记的多态信息含量较高, 在17一19之间。缺点是数量有限, 而且在基因组上分布不均匀, 这就极大限制其在基因定位中的应用。VNTR也存在实验操作繁琐、检测时间长、成本高的缺点。

二、基于PCR技术的分子标记技术

( 一) 、随机引物的PCR标记

所用引物的核苷酸序列是随机的, 其扩增的 DNA 区域事先未知。随机引物PCR 扩增的 DNA 区段产生多态性的分子基础是模板 DNA 扩增区段上引物结合位点的碱

基序列的突变, 不同来源的基因组在该区段上表现为扩增产物有无差异或扩增片段

大小的差异。随机引物PCR标记表现为显性或共显性。

①随机扩增多态性DNA (Random Amplified Polymorphism DNA, RAPD )

RAPD技术是1990年由Wiliam和Welsh等人利用PCR技术发展的检测DNA多态性的方法。基本原理: 它是利用随机引物( 一般为8—10bp) 经过PCR反应非定点扩增DNA片段, 然后用凝胶电泳分析扩增产物DNA片段的多态性。扩增片段多态性便反映了基因组相应区域的DNA多态性。RAPD所使用的引物各不相同, 但对任一特定引物, 它在基因组DNA序列上有其特定的结合位点, 一旦基因组在这些区域发生DAN片段插人、缺失或碱基突变, 就可能导致这些特定结合位点的分布发生变化, 从而导致扩增产物数量和大小发生改变, 表现出多态性。就单一引物而言, 其只能检测基因组特定区域DNA多态性, 但利用一系列引物则可使检测区域扩大到整个基因组, 因此, RAPD可用于对整个基因组DNA进行多态性检测, 也可用于构建基因组指纹图谱。

与RFLP相比, RAPD具有以下优点: (1)技术简单, 检测速度快; (2) RAPD分析只需少量DNA样品; (3)不依赖于种属特异性和基因组结构, 一套引物可用于不同生物基因组分析; (4)成本较低。但RAPD也存在一些缺点: (1) RAPD标记是一个显性标记, 不能鉴别杂合子和纯合子; (2)存在共迁移问题, 凝胶电泳只能分开不同长度DNA片段, 而不能分开那些分子量相同但碱基序列组成不同的DNA片段; (3) RAPD技术中影响因素很多, 因此实验的稳定性和重复性差。

②任意引物PCR (Arbitrarily Primed Polymerase Chain Reaction, AP—PCR)

在AP—PCR分析中, 所使用的引物较长(10－50 bp) , PCR反应分为两个阶段, 首先寡核昔酸引物在低严谨条件下与模板DNA退火, 此时发生了一些合成, 以便稳定模板与引物之间相互作用。然后进行高严谨退火条件的循环, 两个位点间那些序列在

低严谨度退火条件下发生的引物延伸可继续在高严谨条件下扩增。采用变性聚丙烯酞胺凝胶电泳分析PCR产物, 最终反应结果与RAPD类似。只要设计的引物在低严谨退火条件下能减少引物产生人为产物, 应用成对组合的引物能够产生新的AP—PC R谱带, 但引物配对组合使用时, 得到的图谱与单引物单独使用时产生的图谱之和很不相同, 这样, 50个引物能产生1250种不同指纹图谱。

AP—PCR方法不需预知序列资料, 而且检测的基因组样本是任意的, 还能够用于检测近等基因系(或同类系)中的多态性。AP—PCR的缺点是每个新的多态性都必须经纯化才能进一步使用。另外, 此方法在杂合体中仅可辨别长度多态性。

③DNA扩增指纹印迹(DNA Amplification Fingerprinting, DAF)

DAF是一种改进的RAPD分析技术, 与RAPD技术不同的是, DAF分析中所使用的引物浓度更高, 长度更短(一般为5一8 bp), 因此它所提供的谱带信息比RAPD大得多, 如当使用5个核昔酸的引物时, 引物和模板的组合大约可扩增出10一100个DNA 片段。PCR扩增产物是在凝胶上进行分离, 经过银染即可产生非常复杂带型。

( 二) 、特异引物的PCR标记

特异引物的PCR标记所用引物是针对已知序列的 DNA 区段而设计的, 具有特定核苷酸序列( 一般为 18—24 bp) , 可在常规PCR复性温度下进行扩增, 对基因组DNA 的特定区域进行多态性分析。

①序列标志位点(Sequence Tagged Sites, STS)

STS是对以特定对引物序进行PCR特异扩增的一类分子标记的统称。经过设计特定的引物, 使其与基因组DNA序列中特定结合位点结合, 从而可用来扩增基因组中特定区域, 分析其多态性。利用特异PCR技术的最大优点是它产生信息非常可靠, 而不像RFLP和RAPD那样存在某种模糊性。

②简单重复序列(Simple Sequence Repeat, SSR)

简单重复序(SSR)也称微卫星DNA, 其串联重复的核心序列为1一6 bp, 其中最常见是双核昔酸重复, 即(CA) n和(TG) n每个微卫星DNA的核心序列结构相同, 重复单位数目10一60个, 其高度多态性主要来源于串联数目的不同。SSR标记的基本原理: 根据微卫星序列两端互补序列设计引物, 经过PCR反应扩增微卫星片段, 由于

核心序列串联重复数目不同, 因而能够用PCR的方法扩增出不同长度的PCR产物, 将扩增产物进行凝胶电泳, 根据分离片段的大小决定基因型并计算等位基因频率。

SSR具有以下一些优点: (l)一般检测到的是一个单一的多等位基因位点; (2)微卫星呈共显性遗传, 故可鉴别杂合子和纯合子; (3)所需DNA量少。显然, 在采用SSR 技术分析微卫星DNA多态性时必须知道重复序列两端的DNA序列的信息。如不能直接从DNA数据库查寻则首先必须对其进行测序。

③序列特异性扩增区(Sequence—characterized Amplified Region, SCAR)

SCAR标记是在RAPD技术基础上发展起来的。SCAR标记是将目标 RAPD 片段进行克隆并对其末端测序, 根据 RAPD 片段两端序列设计特异引物, 对基因 DNA 片段再进行PCR特异扩增, 把与原RAPD片段相对应的单一位点鉴别出来。SCAR标记是共显性遗传, 待检 DNA 间的差异可直接经过有无扩增产物来显示。SCAR标记方便、快捷、可靠, 能够快速检测大量个体, 结果稳定性好, 重现性高。

④单引物扩增反应(Single Primer Amplificatipn Reawtion, SPAR)

SPAR技术是与RAPD技术相似的一种标记技术, SPAR也只用一个引物, 但所用的引物是在SSR的基础上设计的。这些引物能与SSR之间的间隔序列进行特异性结合, 然后经过P(: R技术扩增SSR之间的DNA序列, 凝胶电泳分离扩增产物, 分析其多态性。另外, 还有一种与SPAR技术非常相似的标记技术, 即ISTR ( Inverse Sequence—tagged Repeat)技术, ISTR所用的引物是在反向重复序列基础上设计的, PCR扩增的是反向重复序列之间的DIVA序列。

⑤DNA单链构象多态性(Single Strand Conformation Polymorphism, SSCP)

SSCP是指等长的单链DNA因核昔酸序列的差异而产生构象变异, 在非变性聚丙烯酞胺中的表现为电泳迁移率的差别。单链DNA构象分析对DNA序列的改变非常敏感, 常常一个碱基差别都能显示出来。在SSCP分析中, 利用PCR技术定点扩增基因组DNA 中某一目的片段, 将扩增产物进行变性处理, 双链DNA分开成单链, 再用非变性聚丙烯酞胺凝胶电泳分离, 根据条带位置变化来判断目的片段中是否存在突变。SSCP结果判定是经过多个样品之间对比, 观察条带之间位置改变, 从而显示出不同生物个体

的DNA特异性, 达到指纹分析目的。为了进一步提高SSCP的检出率, 可将SSCP分析

与其它突变检测方法相结合。其中与杂交双链分析(Heterocluplex analysis, Het)法结合能够大大提高检出率。Het法是用探针与要检测的单链DNA或RNA进行杂交, 含有一对碱基对错配的杂交链能够和完全互补的杂交链在非变性PAG凝胶上经过电泳被分离开。对同一靶序列分别进行SSCP和Het分析能够使点突变的检出率接近100%, 而且实验简便。

⑥双脱氧化指纹法(Dideoxy Fingerprints, ddF )

ddF是将双脱氧末端终止测序法与SSCP结合起来的分析技术, 对由双脱氧末端终止的长短不一的单链DNA进行SSCP分析。如果目的片段存在一个突变, 则所有大于某一大小对应于突主变位置的双脱氧终止片段无野生型系统, 对于每一个突有多

次机会检测其迁移率改变, 提高了检测突变的效率。ddF方法克服了SSCP分析时因DNA长度影响SSCP显示的困难, 经过一种双脱氧核昔酸生产特异性的单链DNA, 使其中长度合适的DNA片段显示SSCP改变。

三、基于限制性酶切和PCR技术的DNA标记

①扩增片段长度多态性(Amplified Fragment Length Polymorphism, AFLP )

AFLP是1993年荷兰科学家Zbaeau和Vos发展起来的一种检测DN A多态性的新方法。AFLP 是 RFLP 与PCR相结合的产物, 其基本原理是先利用限制性内切酶水解基因组 DNA 产生不同大小的 DNA 片段, 再使双链人工接头的酶切片段相边接, 作

为扩增反应的模板 DNA, 然后以人工接头的互补链为引物进行预扩增, 最后在接头

互补链的基础上添加 1—3个选择性核苷酸作引物对模板 DNA 基因再进行选择性扩增, 经过聚丙烯酰胺凝胶电泳分离检测获得的DNA扩增片段, 根据扩增片段长度的不同检测出多态性。引物由三部分组成: 与人工接头互补的核心碱基序列、限制性内切酶识别序列、引物3’端的选择碱基序列( 1—10 bp) 。接头与接头相邻的酶切片段的几个碱基序列为结合位点。该技术的独特之处在于所用的专用引物可在知道 DNA 信息的前提下就可对酶切片段进行PCR 扩增。为使酶切浓度大小分布均匀, 一般采用两个限制性内切酶, 一个酶为多切点, 另一个酶切点数较少, 因而 AFLP 分析产生

的主要是由两个酶共同酶切的片段。AFLP 结合了 RFLP 和 RAPD两种技术的优点, 具有分辨率高、稳定性好、效率高的优点。但它的技术费用昂贵, 对 DNA 的纯度和

内切酶的质量要求很高。尽管 AFLP 技术诞生时间较短, 但可称之为分子标记技术的又一次重大突破, 被认为是当前一种十分理想、有效的分子标记。

②酶切扩增多态性序列(Cleaved Amplified Polymorphism Sequences, CAPS )

CAPS技术又称为PCR—RFLP, 它实质上是PCR技术与RFLP技术结合的一种方法。CAPS的基本原理是利用己知位点的DNA序列资源设计出一套特异性的PCR引物(19—27bp) , 然后用这些引物扩增该位点上的某一DNA片段, 接着用一种专一性的

限制性内切酶切割所得扩增产物, 凝胶电泳分离酶切片段, 染色并进行RFLP分析。GAPS标记揭示的是特异PGR片段的限制性长度变异的信息。CAPS是一类共显性分子

标记, 其优点是避免了RFLP分析中膜转印这一步骤, 又能保持RFLP分析的精确度。另外, 由于很多限制性内切酶均可与扩增DNA酶切, 因此检测到多态性机会较大。

四、基于DNA芯片技术的分子标记技术

核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism, SNP)

SNP标记是美国学者Lander E于1996年提出的第三代DNA遗传标记。SNP是指

同一位点的不同等位基因之间仅有个别核苷酸的差异或只有小的插入、缺失等。从

分子水平上对单个核苷酸的差异进行检测, SNP 标记可帮助区分两个个体遗传物质的差异。人类基因组大约每 1000 bp SNP 出现一次, 已有多个标记定位于人类染色体, 对人类基因组学研究具有重要意义。检测 SNP 的最佳方法是 DNA 芯片技术。SNP 被称为第三代 DNA 分子标记技术, 随着 DNA 芯片技术的发展, 其有望成为最重要最

有效的分子标记技。

【分子标记的应用领域】

( 一) 、基因组作图和基因定位研究

长期以来, 各种生物的遗传图谱几乎都是根据诸如形态、生理和生化等常规标

记来构建的, 所建成的遗传图谱仅限少数种类的生物, 而且图谱分辨率大多很低,

图距大, 饱和度低, 因而应用价值有限。分子标记用于遗传图谱构建是遗传学领域的重大进展之一。随着新的标记技术的发展, 生物遗传图谱名单上的新成员将不断增加, 图谱上标记的密度也将越来越高。建立起完整的高密度的分子图谱, 就能够定位感兴趣的基因。

分子标记技术的种类

分子标记技术的种类-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

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: 第一类以Southern杂交为核心, 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(mRNA或单核苷酸多态性)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：①具有高的多态性； ②共显性遗传；③能够明确辨别等位基因；④分布于整个基因组中；⑤选择中性(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。 1限制性内切酶片段长度多态性标记（Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP）1974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(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 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，最后通过放射性自显影显示杂交带，即检出限制性片段长度多态性。进行 RFLP时，酶切要彻底，注意内切酶的选择，对于亲缘关系很近的物种，可增加内切酶的使用种类。目前RFLP的使用领域很广泛，其具有以下优点：①RFLP标记源于基因组DNA的自身变异，理论上可覆盖整个基因组，能提供丰富的遗传信息；②标记不受组织、环境和发育阶段的影响；③呈共显性，即杂交时等位DNA片段均呈现带，能区分纯合基因型和杂合基因型，F2表现出 1∶2∶1的孟德尔分离定律[3]，提供标记座位完全的遗传信息；④由于限制性内切酶的专一性使结果稳定可靠，重复性好。其缺点是：①操作繁琐，费时；②酶切后的DNA质量要求高；③使用放射性同位素进行分子杂交，有危险性等。 2随机扩增多态性DNA标记 (Random Amplified Polymorphic DNA，RAPD) 20世纪80年代，基于PCR技术的第二代分子标记技术诞生并迅速发展起来。1990年，Williams 等发表了一种不需预先知道DNA序列信息的检测核苷酸序列多态性的方法，即随机扩增多态性DNA标记(RAPD)。其原理是以碱基顺序随机排列的寡核苷酸单链(8-10bp)为引物，以组织中分离出来的基因组DNA为模板进行扩增。随机引物在基因组DNA序列上有其特定结合位点，一旦基因组在这些区域发生DNA片段插入、缺失或碱基突变，就可能导致这些特定结合位点的分布发生变化，从而导致扩增产物的数量和大小发生改变，表现出多态性。用琼脂糖凝胶电泳分离扩增产物，溴化乙锭染色后可在紫外光下显现出基因组相应区域DNA的多态性。与RFLP相比，RAPD方便易行，DNA用量少，设备要求简单，不需DNA探针，设计引物也不需要预先进行序列分析，不依赖于种属特异性和基因组的结构；合成一套引物可以用于不同生物基因组分析，用一个引物就可扩增出许多片段，并且不需使用同位素，安全性好。但因为引物较短导致退火温度较低，易产生错配，故实验的稳定性和重复性差，且为显性标记，不能区分纯合子和杂合子。 RAPD 标记技术利用单引物扩增多个基因位点使其在一定程度上对反应条件敏感，这会限制其应用。将RAPD-PCR变成经典的PCR可克服此限制，即设计更长的引物。1993年，Paran提出的序列特征化扩增区域标记(Sequenced Characterized Amplified Region，SCAR)即为以经典PCR为基础的分子标记技术[1]。SCAR标记技术通过对产生的RAPD片段克隆和测序，设计一对互补于原

分子标记技术综述

分子标记技术及其在植物药材亲缘关系鉴定中的应用 分子标记技术 分子标记（Molecular Markers）是以个体间遗传物质内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反映[1]。与其他几种遗传标记——形态学标记、生物化学标记、细胞学标记相比，DNA分子标记具有极大的优越性：大多数分子标记为共显性，对隐性性状的选择十分便利；基因组变异极其丰富，分子标记的数量几乎是无限的；在生物发育的不同阶段，不同组织的DNA都可用于标记分析；分子标记揭示来自DNA的变异；表现为中性，不影响目标性状的表达，与不良性状无连锁；检测手段简单、迅速[2]。 技术种类及原理 分子标记技术自诞生起已研究出数十种，尽管方法差异显著，但都具有一个共同点，即用到了分子杂交、聚合酶链式反应（PCR）、电泳等检测手段。应用较为广泛的技术有以下几种： 1.限制性片段长度多态性（Restriction Fragment Length Polymorphisms，RFLP） RFLP是最早开发的分子标记技术，指基因型间限制性内切酶位点上的碱基插入、缺失、重排或突变引起的，是由Grodzicker等于1974年创立的以DNA-DNA杂交为基础的遗传标记。基本原理是利用特定的限制性内切酶识别并切割不同生物个体的基因组DNA，得到大小不等的DNA片段，所产生的DNA数目和各个片段的长度反映了DNA分子上不同酶切位点的分布情况[3]。通过凝胶电泳分析这些片段，就形成不同带，然后与克隆DNA探针进行Southern 杂交和放射显影，即获得反映个体特异性的RFLP图谱。它所代表的是基因组DNA在限制性内切酶消化后产生片段在长度上差异。由于不同个体的等位基因之间碱基的替换、重排、缺失等变化导致限制内切酶识别和酶切发生改变从而造成基因型间限制性片段长度的差异。 RFLP的等位基因其有共显性特点，可靠性高，不受环境、发育阶段或植物器官的影响。RFLP标记位点数量不受限制，通常可检测到的基因座位数为1—4个，标记结果稳定，重复性好。RFLP技术也存在一些缺陷，主要是克隆可表现基因组DNA多态性的探针较为困难；另外，RFLP分析工作量大，成本高，使用DNA量大，使用放射性同位素和核酸杂交技术，不易自动化，尽管结合PCR技术，RFLP仍在应用，但已不再是主流分子标记。 2.随机扩增多态性DNA（Random Amplification Polymorphism，RAPD） RAPD技术是1990年由William和Welsh等人利用PCR技术发展的检测DNA多态性的方法，其基本原理是利用随机引物（一般为8—10bp）通过PCR反应非定点扩增DNA片段，然后用凝胶电泳分析扩增产物DNA片段的多态性。扩增片段多态性便反映了基因组相应区域的DNA多态性。RAPD所使用的引物各不相同，但对任一特定引物，它在基因组DNA序列上有其特定的结合位点，一旦基因组在这些区域发生DNA片段插人、缺失或碱基突变，就可能导致这些特定结合位点的分布发生变化，从而导致扩增产物数量和大小发生改变，表现出多态性[4]。就单一引物而言，其只能检测基因组特定区域DNA多态性，但利用一系列引物则可使检测区域扩大到整个基因组，因此，RAPD可用于对整个基因组DNA进行多态性检测，也可用于构建基因组指纹图谱。 与RFLP技术相比，RAPD技术操作简便快速，省时省力，DNA用量少，同时无需设计特定的引物，扩增产物具有丰富的多态性。但RAPD也存在一些缺点：(1)RAPD标记是一个显

分子遗传全

名词解释： 1)遗传标记：是指在遗传分析上用作标记的基因，也称为标记基 因。在重组实验中多用于测定重组型和双亲型。 2)基因组学：是研究生物基因组和如何利用基因的一门学问。用 于概括涉及基因作图、测序和整个基因组功能分析的遗传学分支。 3)表观遗传学：（由于非基因序列改变所致基因表达水平变化， 如DNA甲基化和染色质结构变化）研究不涉及DNA序列改变的基因表达和调控的可遗传修饰，即探索从基因演绎为表型的过程和机制的一门新兴科学。 4)微卫星DNA：重复单位序列最短，只有2～6bp，串联成簇，长 度50～100bp，又称为短串联重复序列。 5)遗传缺陷：是由于人体染色体或染色体所携带的遗传物质发生 异常而引起的疾病。 6)体细胞转基因克隆：把体细胞核移入去核卵母细胞中，使其发 生再程序化并发育为新的胚胎，这个胚胎最终发育为动物个 体。 7)数量性状基因座：对数量性状有较大影响的基因座称为数量性 状基因座（quantitative trait locus，QTL)，它是影响数量性状的一个染色体片段，而不一定是一个单基因座。 8)质量性状：是指个体间没有明显的量的区别而表现非连续性变 异的性状，各变异类型间存在明显区别，能够直接加以描述的

性状。 9)表型相关：就是同一个体的两个数量性状度量值间的相关。 10)遗传力：广义遗传力：指数量性状基因型方差占表型方差的比 例，它反映了一个性状受遗传效应影响有多大，受环境效应影响多大。狭义遗传力：指数量性状育种值方差占表型方差的比例。 11)重复力：是衡量一个数量性状在同一个体多次度量值之间的相 关程度的指标。 12)开放阅读框（open reading frame，ORF）：（结构基因的起始 密码子到终止密码子）是结构基因的正常核苷酸序列，从起始密码子到终止密码子的阅读框可编码完整的多肽链，其间不存在使翻译中断的终止密码子。 13)分子标记辅助选择：是通过与目的基因紧密连锁或共分离的分 子标记, 对DNA 目标区域进行直接筛选,进行育种。 14)主效基因：对某一性状的表现起主要作用，效应较大的基 因。 15)转录组学：是一门在整体水平上研究细胞中基因转录的情况及 转录调控规律的学科。简而言之，转录组学是从RNA水平研 究基因表达的情况。转录组即一个活细胞所能转录出来的所有RNA的总和，是研究细胞表型和功能的一个重要手段。 16)数量性状：个体间差异只能用数量来区别，变异是连续的的性 状。

DNA分子标记技术及其应用

DNA分子标记技术及其应用 摘要：分子遗传标记是近年来现代遗传学发展较快的领域之一。本文系统阐述了DNA分子标记的概念，以及RFLP、RAPD、ALFP、STS、SSR和SNP为代表的分子标记技术的原理和主要方法，并简单介绍了DNA分子标记技术的应用。最后探讨了其进展以及存在的一些问题。 关键词：分子标记；应用 分子遗传标记技术作为一种新的分子标记技术，在分子生物学特别是在分子遗传学的研究中得到了广泛的应用和发展，其所构建的遗传图谱具有高度的特异性。与其它遗传标记相比较，DNA分子标记具有诸多优点，如：遗传稳定，多态性高，多为共显性，数量丰富，遍及整个基因组，操作简便。这些优点使其广泛地应用于生物基因组研究、进化分类、遗传育种、医学等方面，成为分子遗传学和分子生物学研究与应用的主流之一。 1DNA分子标记的概念 遗传标记是基因型特殊的易于识别的表现形式，在遗传学的建立和发展过程中起着重要作用。从遗传学的建立到现在，遗传标记的发展主要经历了4个阶段，表现出了4种类型：1形态标记（Morphological Markers），指生物的外部特征特性,包括质量性状作遗传标记和数量性状作遗传标记；2细胞标记（Cytological Markers），主要指染色体组型和带型；3生化标记（Biochemical Markers），指生物的生化特征特性，主要包括同工酶和贮藏蛋白两种标记；4DNA分子标记（Molecular Markers）是以生物大分子（主要是遗传物质DNA）的多态性为基础的一种遗传标记。前3种标记是对基因的间接反映,而DNA分子标记是DNA水平遗传变异的直接反映。与其它遗传标记相比较，DNA分子标记具有诸多优点，如：遗传稳定，多态性高，多为共显性，数量丰富，遍及整个基因组，操作简便。这些优点使其广泛地应用于生物基因组研究、进化分类、遗传育种、医学等方面。目前，被广泛应用的DNA分子标记主要有RFLP（限制性片段长度多态性）、RAPD（随机扩增多态性DNA）、ALFP（扩增片段长度多态性）、STS（序列标记位点）、SSR（简单重复序列）和SNP（单核苷酸多态性）等。 2分子遗传标记技术的种类 2.1RFL P标记 RFLP(Restriction Fragment Length Polymorphism，限制性片段长度多态性)标记,是人类遗传学家Botstein等于1980年提出的,是以Southern杂交为核心的第一代分子标记技术。它是用限制性内切酶切割不同个体基因组DNA后,用印迹转移杂交的方法检测同源序列酶切片段在长度上的差异。这种差异是由于变异的产生或是由于单个碱基的突变所导致的限制性位点增加或消失,或是由于DNA序列发生 插入、缺失、倒位、易位等变化所引起的结构重排所致。其差异的检测是利用标记的同源序列DNA片段作探针进行分子杂交,再通过放射自显影(或非同位素技术)实现的。 与传统的遗传标记相比,RFL P标记具有下列优点: (1)RF LP标记无表型效应,其检测不受外界条件、性别及发育阶段的影响；

分子印迹技术原理及其在分离提纯上的应用

. . 生物分离的新技术——分子印迹 —创新论坛—工业生物技术专家报告会 2008级生命学院3班微生物与生化药学专业 2008001243 宋汉臣

目录 1分子印迹技术的原理与方法 (3) 1.1 MIP的制备过程 (3) 1.2制备MIP的方法 (3) 1.2.1预组装法——共价键作用 (4) 1.2.2自组装法——非共价作用 (4) 1.2.3 共价作用与非共价作用联合法 (5) 2 分子印迹技术在分离上的应用 (5) 2.1 MIP作为固定相的分离技术 (6) 2.1.1MIP作为固定相分离天然产物 (6) 2.1.2MIP作为固定相检测食品中药物的残留 (7) 2.2分子印迹膜(MIM)分离技术 (7) 3问题与展望 (8) 4 参考文献 (9)

摘要：分子印迹技术[1](Molecular Imprinting technique，MIT)是一种新的、很有发展潜力的分离技术。由于其具有选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用围广等优点，分子印迹聚合物已广泛应用于生物工程、临床医学、环境监测及食品工业等众多领域，在分离提纯、免疫分析、酶模型以及生物模拟传感器等许多方面显示出良好的应用前景，引起了人们的广泛关注，其有望在三聚氰胺的快速痕量检测上发挥作用。 关键字：分子印迹生物分离分子印迹聚合物

前言： 分子印迹技术最初出现源于 20世纪 40年代的免疫学，当时Pauling[3]首次提出抗体形成学说为分子印迹理论的产生奠定了基础， 1993年Mosbach等人有关茶碱分子印迹聚合物的研究报道，使这一技术在生物传感器、人工抗体模拟及色谱固相分离等方面有了新的发展，得到世界注目并迅速发展。基于该技术制备的分子印迹聚合物具有亲和性和选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用围广等特点,因此分子印迹技术在许多领域，如色谱分离、固相萃取、仿生传感、模拟酶催化、临床药物分析、膜分离等领域得到日益广泛的研究和开发，有望在生物工程、临床医学、天然药物、食品工业、环境监测等行业形成产业规模化的应用。目前，全世界[3]至少有包括瑞典、日本、德国、美国、中国、澳大利亚、法国在的 10多个国家、100个以上的学术机构和企事业团体在从事分子印迹聚合物的研究和开发。

遗传标记的发展及其类型

遗传标记的发展及其类型 1形态标记 19世纪60年代，Mendel以豌豆为材料，详细研究了豌豆的7对相对性状的遗传规律。由于这些性状都具有典型的外部形态，很容易识别，从而构成了最早的遗传标记，即形态学标记，由此奠定了近代遗传学的基础。形态标记是利用植物外部形态多态性进行的标记技术。自然界中的生物存在着许多非常明显的形态标记，如果形、花色、矮杆、卷叶等。形态标记简单直观且经济方便，但大多数植物中的形态标记数量有限，多态性较差，表型易受环境影响，且形态标记的获得周期长，不适于需要完整的基因组测试的数量性状位点分析，故形态标记在作物遗传育种中的作用有限。 2细胞学标记 细胞学标记是利用植物细胞染色体的变异的标记技术。植物细胞染色体的变异包括染色体核型和带型的变异。细胞学标记虽然能进行一些重要基因的染色体定位，但标记材料的培育需要大量的人力和时间，并且有些物种对染色体数目和结构变异反应敏感，难以获得标记材料，从而限制了细胞学标记在遗传育种上的应用。 3生化标记 生化标记主要指同工酶标记，是依据植物体内有效成分的化学分析进行标记的技术。同工酶是同种功能的酶的不同形式，由一个以上基因座位编码，其可通过电泳和组织化学染色法分离成肉眼可见的酶谱带型。与形态标记和细胞学标记相比，生化标记表现近中性，对植物经济性状无大的不良影响，且是基因产物差异的直接反映，受环境影响较小。但由于在植物群体研究中能表现出位点多态性的同工酶种类较少，使其应用也受到限制而不能成为较理想的遗传标记。 4分子标记 分子标记是以生物大分子的多态性为基础的标记技术，目前使用的分子标记主要是指DNA分子标记。DNA分子标记能反映植物个体或种群的基因组DNA 间的差异，如由于碱基易位、倒位、缺失、插入、重排或由于存在长短与排列不一的重复序列而产生的差异。起步于20世纪70年代的分子标记在近40年间发展迅速，目前已出现了几十种分子标记方法。与前3种标记(形态、细胞学和生化标记)技术相比，分子标记具有巨大的优越性: ①直接以DNA的形式表现，在植物体的各个组织、各发育时期均可检测到，受季节、环境限制，不存在表达

分子标记技术的类型原理及应用

分子标记 1.分子标记技术及其定义 1974年,Grozdicker等人在鉴定温度敏感表型的腺病毒DNA突变体时, 利用限制性内切酶酶解后得到的DNA片段的差异, 首创了DNA分子标记。所谓分子标记是根据基因组DNA存在丰富的多态性而发展起来的可直接反映生物个体在DNA水平上的差异的一类新型的遗传标记,它是继形态学标记、细胞学标记、生化标记之后最为可靠的遗传标记技术。广义的分子标记是指可遗传的并可检测的DNA序列或蛋白质分子。通常所说的分子标记是指以DNA多态性为基础的遗传标记。分子标记技术本质上都是以检测生物个体在基因或基因型上所产生的变异来反映基因组之间差异。 2.分子标记技术的类型 分子标记从它诞生之日起, 就引起了生物科学家极大的兴趣,在经历了短短几十年的迅猛发展后, 分子标记技术日趋成熟, 现已出现的分子标记技术有几十种, 部分分子标记技术所属类型如下。 2.1 建立在Southern杂交基础上的分子标记技术 (1) RFLP ( Rest rict ion Fragment Length Polymorphism)限制性内切酶片段长度多态性标记； (2) CISH ( Chromosome In Situ Hybridization) 染色体原位杂交。 2.2 以重复序列为基础的分子标记技术 (1) ( Satellite DNA ) 卫星DNA； (2) ( Minisatellite DNA ) 小卫星DNA; (3) SSR( Simple Sequence Repeat ) 简单序列重复, 即微卫星DNA。 2.3 以PCR为基础的分子标记技术 (1) RAPD ( Randomly Amplif ied Polymorphic DNA ) 随机扩增多态性DNA； (2) AFLP( Amplif ied Fragment Length Polymorphism) 扩增片段长度多态性； (3) SSCP( Single Strand Conformation Polymorphism) 单链构象多态性； (4) cDNA-AFLP( cDNA- AmplifiedFragment Length Polymorphism) cDNA -扩增片段长度多态性； (5) TRAP( Target Region Amplified Polymorphism) 靶位区域扩增多态性； (6) SCAR ( Sequence Char acterized Amplified Region) 序列特征化扩增区域； (7) SRAP ( Sequencerelated Amplified Polymorphism) 相关序列扩增多态性。 2.4以mRNA为基础的分子标记技术

分子印迹技术原理及其在分离提纯上的应用

. . . . 生物分离的新技术——分子印迹 —创新论坛—工业生物技术专家报告会 2008级生命学院3班微生物与生化药学专业 2008001243 宋汉臣

目录 1分子印迹技术的原理与方法 (3) 1.1 MIP的制备过程 (3) 1.2制备MIP的方法 (3) 1.2.1预组装法——共价键作用 (4) 1.2.2自组装法——非共价作用 (4) 1.2.3 共价作用与非共价作用联合法 (5) 2 分子印迹技术在分离上的应用 (5) 2.1 MIP作为固定相的分离技术 (6) 2.1.1MIP作为固定相分离天然产物 (6) 2.1.2MIP作为固定相检测食品中药物的残留 (7) 2.2分子印迹膜(MIM)分离技术 (7) 3问题与展望 (8) 4 参考文献 (9)

摘要：分子印迹技术[1](Molecular Imprinting technique，MIT)是一种新的、很有发展潜力的分离技术。由于其具有选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用范围广等优点，分子印迹聚合物已广泛应用于生物工程、临床医学、环境监测及食品工业等众多领域，在分离提纯、免疫分析、酶模型以及生物模拟传感器等许多方面显示出良好的应用前景，引起了人们的广泛关注，其有望在三聚氰胺的快速痕量检测上发挥作用。 关键字：分子印迹生物分离分子印迹聚合物

前言： 分子印迹技术最初出现源于 20世纪 40年代的免疫学，当时Pauling[3]首次提出抗体形成学说为分子印迹理论的产生奠定了基础， 1993年Mosbach等人有关茶碱分子印迹聚合物的研究报道，使这一技术在生物传感器、人工抗体模拟及色谱固相分离等方面有了新的发展，得到世界注目并迅速发展。基于该技术制备的分子印迹聚合物具有亲和性和选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用范围广等特点,因此分子印迹技术在许多领域，如色谱分离、固相萃取、仿生传感、模拟酶催化、临床药物分析、膜分离等领域得到日益广泛的研究和开发，有望在生物工程、临床医学、天然药物、食品工业、环境监测等行业形成产业规模化的应用。目前，全世界[3]至少有包括瑞典、日本、德国、美国、中国、澳大利亚、法国在内的 10多个国家、100个以上的学术机构和企事业团体在从事分子印迹聚合物的研究和开发。

分子标记技术

分子标记技术 摘要：分子标记技术就是利用现代分子生物学基础分析DNA分子特性，并借助 一些统计工具，将不同物种或同一物种的不同类群区分开来，或者将生物体的某些性状与DNA分子特性建立起来的关联关系，已广泛应用于植物遗传与育种研究的众多领域，包括遗传图谱的构建、遗传多样性分析、物种起源与进化、品种资源与纯度鉴定、分子辅助育种等多个方面，具有重大作用。 关键词：分子标记技术原理RFLP RAPD SSR AFLP EST SNP TRAP 分子标记技术应用 引言 分子标记是以个体间遗传物质内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。与其他几种遗传标记——形态学标记、生物化学标记、细胞学标记相比，DNA分子标记具有的优越性有：大多数分子标记为共显性，对隐性的性状的选择十分便利；基因组变异极其丰富，分子标记的数量几乎是无限的；在生物发育的不同阶段，不同组织的DNA都可用于标记分析；分子标记揭示来自DNA的变异；表现为中性，不影响目标性状的表达，与不良性状无连锁；检测手段简单、迅速。随着分子生物学技术的发展，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。 一．常用分子标记原理 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: 第一类以Southern杂交为核心, 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(mRNA 或单核苷酸多态性)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：①具有高的多态性；②共显性遗传；③能够明确辨别等位基因；④分布于整个基因组中；⑤选择中性(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。 1．限制性内切酶片段长度多态性标记（Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP） 1974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(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

分子印迹技术及应用

分子印迹技术及应用 林凯城１李永莲２ （１．揭阳职业技术学院化学工程系广东揭阳 ５２２０００；２．广东轻工职业技术学院科研处广东广州５１０３００） 摘 要：分子印迹技术是构建高分子聚合物的有效方法，这种方法简便、成熟。所构建的纳米孔穴与印迹分子在空间形 状、大小以及作用点上相匹配，所以能被印迹分子高效地选择性识别出来。目前已广泛应用于各种离子、小分子、大分子等 的印迹。文中阐明了分子印迹技术的基本原理，简述了分子印迹技术的主要制备方法，并展望了光子晶体的应用前景。 关键词：分子印迹；聚合方法；应用 中图分类号:Ｑ５０３文献标识码:Ｂ 文章编号:１６７４－４８９６（２０１２）１２－００２６－０５ 分子印迹技术最先应用于２０世纪４０年代Ｐａｕｌｉｎ首次提出抗体形成学说［１］，为后来分子印迹理论的产生和发展奠定了理论基础。１９７２年，Ｗｕｌｆｆ在分子印迹技术方面的研究取得了突破性进 展，首次成功制备出分子印记聚合物（MIPs ）[2]。 １９９３年Ｍｏｓｂａｃｈ开展的有关茶碱分子的分子印迹聚合物的研究也取得巨大成就，并在《Ｎａｔｕｒｅ》上发表了相关的论文。从此，分子印迹聚合物引起了人们的广泛关注，因为其具有高度专一性和普适性，并且广泛地应用于化学和生物学交叉的新兴领域，如模拟酶、药物分析、催化剂、色谱分析与色谱分离、仿生传感器等方面，受到世界关注并迅速发展。 高分子聚合物的合成，在合成之前将印迹分子加入到功能单体之中，两者之间发生化学作用，与此同时，加入交联剂及引发剂，通过一系列的聚合反应形成一个固态高分子化合物，这个化合物是高度交联的，接着将印迹分子从高分子中移除，这个可以利用化学或物理的方法移除，经过这个步骤之后，大量的空腔结构就在高分子化合物的内部形成并存在了，通过这些空腔结构内各官能团的位置以及它们各自的形状，空腔结构可以与印迹高分子进行互补，并且还能发生具有特殊性能的作用。分子印迹技术各方面的研究也正是利 用这一原理开展工作的。功能单体和印迹分子之间存在的化学作用方式主要有两种，一是共价键，另外一个是非共价键，其中又以非共价键作用方式的应用较多，它包括离子键作用、疏水作用、氢键作用等。 图1典型的分子印迹步骤[3] 当前，利用分子印迹技术合成的聚合物，由于其具有广泛的通用性和惊人的立体专一识别性，全世界进行ＭＩＰｓ的研究与开发的国家至少有１０多个国家，包括日本、美国、德国、中国等，另外还有企事业单位和学术机构，其总数也不少于１００个。但是， 由于目前所利用的制备聚合物的分子印 收稿日期：２０１２－０９－０４作者简介：林凯城（１９８３－），男，广东揭阳人，助教，研究方向：化学传感材料。 第５卷第６期２０１２年１２月清远职业技术学院学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＱｉｎｇｙｕａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃVol.5,No.6Dec.2012 ２６

分子印迹技术原理及其在分离提纯上的应用剖析

生物分离的新技术——分子印迹 —创新论坛—工业生物技术专家报告会 2008级生命学院3班微生物与生化药学专业 2008001243 宋汉臣

目录 1分子印迹技术的原理与方法 (3) 1.1 MIP的制备过程 (3) 1.2制备MIP的方法 (3) 1.2.1预组装法——共价键作用 (4) 1.2.2自组装法——非共价作用 (4) 1.2.3 共价作用与非共价作用联合法 (5) 2 分子印迹技术在分离上的应用 (5) 2.1 MIP作为固定相的分离技术 (6) 2.1.1MIP作为固定相分离天然产物 (6) 2.1.2MIP作为固定相检测食品中药物的残留 (7) 2.2分子印迹膜(MIM)分离技术 (7) 3问题与展望 (8) 4 参考文献 (9)

摘要：分子印迹技术[1](Molecular Imprinting technique，MIT)是一种新的、很有发展潜力的分离技术。由于其具有选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用范围广等优点，分子印迹聚合物已广泛应用于生物工程、临床医学、环境监测及食品工业等众多领域，在分离提纯、免疫分析、酶模型以及生物模拟传感器等许多方面显示出良好的应用前景，引起了人们的广泛关注，其有望在三聚氰胺的快速痕量检测上发挥作用。 关键字：分子印迹生物分离分子印迹聚合物

前言： 分子印迹技术最初出现源于 20世纪 40年代的免疫学，当时Pauling[3]首次提出抗体形成学说为分子印迹理论的产生奠定了基础， 1993年Mosbach等人有关茶碱分子印迹聚合物的研究报道，使这一技术在生物传感器、人工抗体模拟及色谱固相分离等方面有了新的发展，得到世界注目并迅速发展。基于该技术制备的分子印迹聚合物具有亲和性和选择性高、抗恶劣环境能力强、稳定性好、使用寿命长、应用范围广等特点,因此分子印迹技术在许多领域，如色谱分离、固相萃取、仿生传感、模拟酶催化、临床药物分析、膜分离等领域得到日益广泛的研究和开发，有望在生物工程、临床医学、天然药物、食品工业、环境监测等行业形成产业规模化的应用。目前，全世界[3]至少有包括瑞典、日本、德国、美国、中国、澳大利亚、法国在内的 10多个国家、100个以上的学术机构和企事业团体在从事分子印迹聚合物的研究和开发。

分子标记技术简介

分子标记技术简介 分子标记是以个体间遗传物质内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。与其他几种遗传标记——形态学标记、生物化学标记、细胞学标记相比，DNA分子标记具有的优越性有：大多数分子标记为共显性，对隐性的性状的选择十分便利；基因组变异极其丰富，分子标记的数量几乎是无限的；在生物发育的不同阶段，不同组织的DNA都可用于标记分析；分子标记揭示来自DNA的变异；表现为中性，不影响目标性状的表达，与不良性状无连锁；检测手段简单、迅速。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。狭义分子标记是指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异的特异性DNA片段。 理想的分子标记必须达以下几个要求：(1) 具有高的多态性；(2) 共显性遗传，即利用分子标记可鉴别二倍体中杂合和纯合基因型；(3) 能明确辨别等位基因；(4) 遍布整个基因组；(5) 除特殊位点的标记外，要求分子标记均匀分布于整个基因组；(6) 选择中性(即无基因多效性)；(7) 检测手段简单、快速(如实验程序易自动化)；(8) 开发成本和使用成本尽量低廉；(9) 在实验室内和实验室间重复性好(便于数据交换)。但是，目前发现的任何一种分子标记均不能满足以所有要求。

【分子标记的种类】 一、基于分子杂交技术的分子标记技术 此类标记技术是利用限制性内切酶解及凝胶电泳分离不同的生物DNA 分子，然后用经标记的特异 DNA 探针与之进行杂交，通过放射自显影或非同位素显色技术来揭示 DNA 的多态性。 ①限制性片段长度多态性(Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP) 1974年Grodzicker等创立了限制性片段长度多态性(RFLP)技术，它是一种以DNA—DNA杂交为基础的第一代遗传标记。RFLP基本原理：利用特定的限制性内切酶识别并切割不同生物个体的基因组DNA，得到大小不等的DNA片段，所产生的DNA数目和各个片段的长度反映了DNA分子上不同酶切位点的分布情况。通过凝胶电泳分析这些片段，就形成不同带，然后与克隆DNA探针进行Southern杂交和放射显影，即获得反映个体特异性的RFLP图谱。它所代表的是基因组DNA在限制性内切酶消化后产生片段在长度上差异。由于不同个体的等位基因之间碱基的替换、重排、缺失等变化导致限制内切酶识别和酶切发生改变从而造成基因型间限制性片段长度的差异。 RFLP的等位基因其有共显性特点。RFLP标记位点数量不受限制，通常可检测到的基因座位数为1—4个。RFLP技术也存在一些缺陷，主要是克隆可表现基因组DNA多态性的探针较为困难；另外，实验操作较繁锁，检测周期长，成本费用也很高。自RFLP问世以来，已经在基因定位及分型、遗传连锁图谱的构建、疾病的基因诊断等研究中仍得到了广泛的应用。

分子标记技术的种类Word版

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: 第一类以Southern杂交为核心, 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(mRNA或单核苷酸多态性)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：①具有高的多态性；②共显性遗传；③能够明确辨别等位基因；④分布于整个基因组中；⑤选择中性(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。 1限制性内切酶片段长度多态性标记（Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP）1974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(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 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，最后通过放射性自显影显示杂交带，即检出限制性片段长度多态性。进行 RFLP时，酶切要彻底，注意内切酶的选择，对于亲缘关系很近的物种，可增加内切酶的使用种类。目前RFLP 的使用领域很广泛，其具有以下优点：①RFLP标记源于基因组DNA的自身变异，理论上可覆盖整个基因组，能提供丰富的遗传信息；②标记不受组织、环境和发育阶段的影响；③呈共显性，即杂交时等位DNA片段均呈现带，能区分纯合基因型和杂合基因型，F2表现出 1∶2∶1的孟德尔分离定律[3]，提供标记座位完全的遗传信息；④由于限制性内切酶的专一性使结果稳定可靠，重复性好。其缺点是：①操作繁琐，费时；②酶切后的DNA质量要求高；③使用放射性同位素进行分子杂交，有危险性等。 2随机扩增多态性DNA标记 (Random Amplified Polymorphic DNA，RAPD) 20世纪80年代，基于PCR技术的第二代分子标记技术诞生并迅速发展起来。1990年，Williams 等发表了一种不需预先知道DNA序列信息的检测核苷酸序列多态性的方法，即随机扩增多态性DNA标记(RAPD)。其原理是以碱基顺序随机排列的寡核苷酸单链(8-10bp)为引物，以组织中分离出来的基因组DNA为模板进行扩增。随机引物在基因组DNA序列上有其特定结合位点，一旦基因组在这些区域发生DNA片段插入、缺失或碱基突变，就可能导致这些特定结合位点的分布发生变化，从而导致扩增产物的数量和大小发生改变，表现出多态性。用琼脂糖凝胶电泳分离扩增产物，溴化乙锭染色后可在紫外光下显现出基因组相应区域DNA的多态性。与RFLP相比，RAPD方便易行，DNA用量少，设备要求简单，不需DNA探针，设计引物也不需要预先进行序列分析，不依赖于种属特异性和基因组的结构；合成一套引物可以用于不同生物基因组分析，用一个引物就可扩增出许多片段，并且不需使用同位素，安全性好。但因为引物较短导致退火温度较低，易产生错配，故实验的稳定性和重复性差，且为显性标记，不能区分纯合子和杂合子。 RAPD 标记技术利用单引物扩增多个基因位点使其在一定程度上对反应条件敏感，这会限制其应用。将RAPD-PCR变成经典的PCR可克服此限制，即设计更长的引物。1993年，Paran提出的序列特征化扩增区域标记(Sequenced Characterized Amplified Region，SCAR)即为以经典PCR为基础的分子标记技术[1]。SCAR标记技术通过对产生的RAPD片段克隆和测序，设计一对互补于原来

分子标记技术原理、方法及应用

分子标记技术原理、方法及应用 一、遗传标记的类型及发展 遗传标记(genetic marker):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，即可遗传性和可识别性；因此生物的任何有差异表型的基因突变型均可作为遗传标记。包括形态学标记、细胞学标记、生化标记和分子标记四种类型。 形态学标记：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、抗病虫性等有关的一些特性。优点: 形态学标记简单直观、经济方便。缺点: (1)数量在多数植物中是很有限的; (2) 多态性较差，表现易受环境影响; (3)有一些标记与不良性状连锁; (4)形态标记的获得需要通过诱变、分离纯合的过程，周期较长 细胞学标记：植物细胞染色体的变异：包括染色体核型（染色体数目、结构、随体有无、着丝粒位置等）和带型（C带、N带、G带等）的变化。优点: 能进行一些重要基因的染色体或染色体区域定位。缺点: (1)材料需要花费较大的人力和较长时间来培育，难度很大; (2) 有些变异难以用细胞学方法进行检测 生化标记：主要包括同工酶和等位酶标记。分析方法是从组织蛋白粗提物中通过电泳和组织化学染色法将酶的多种形式转变成肉眼可辩的酶谱带型。优点: 直接反映了基因产物差异，受环境影响较小。缺点: (1)目前可使用的生化标记数量还相当有限; (2)有些酶的染色方

法和电泳技术有一定难度 分子标记：主要指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，它直接反映基因组DNA间的差异，也叫DNA标记。 (1)数量多，高多态性，信息量大(2)与生长发育无关，取材不受限制(3)能明确辨别等位基因(4)均匀分布于整个基因组(5)选择中性，不影响目标性状的表达(6)检测手段简单、快速(7)成本低廉(8)稳定，重复性好(9)共显性遗传 在遗传学研究中广泛应用的DNA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三大类： 第一类是以分子杂交为核心的分子标记，包括RFLP、DNA指纹技术等，这类分子标记被称为第一代分子标记； 第二类是以PCR为核心的分子标记，包括随机扩增多态性RAPD、简单序列重复SSR、扩增片段长度多态性AFLP、序列标签位点STS等，为第二代分子标记； 第三类是一些新型的分子标记，如：SNP标记、表达序列标签EST 标记等，也以PCR技术为基础，为第三代分子标记。 几种主要的ＤＮＡ分子标记

分子印迹技术及其研究进展

分子印迹技术及其研究进展 Malikullidin iz kaldurux tehnikisi wa uning tarakkiyati 分子印迹技术 近年来分子印迹学作为一门新兴的科学门类得到巨大的发展。分子印迹技术是 一种模拟抗体- 抗原相互作用的人工生物模板技术。它可为人们提供具有期望结构和性质的分子组合体，因此，分子印迹技术已成为当今化学研究领域的热点课题之一。分子印迹的出现源于免疫学，早在20世纪40年代由诺贝尔奖获得者Pauling 根据抗体与抗原相互作用时空穴匹配的“锁匙”现象，提出了以抗原为模板来合成抗体的理论。直到1972年德国科学家Wulff [18]研究小组首次成功制备出分子印迹聚合物，使这方面的研究得到了飞速的发展。1993年Mosbach[19]研究小组在美国《自然杂志》（《Nature》）上发表有关分子印迹聚合物的报道，更加速了分子印迹在生物传感器[20-24]、人工抗体模拟[25]及色谱固定相[26-30]分离等方面的发展，并由此使其成为化学和生物学交叉的新兴领域之一，得到了世界注目并迅速发展。分子印迹技术的应用研究所涉及的领域非常广泛，包括环境、医药、食品、 军事等。 1.分子印迹技术的基本原理及特点 分子印迹聚合物是具有特定功能基团以及孔穴大小和形状的新型高分子材料。是具有高度交联的结构，稳定性好，能够在高温、高压、有机溶剂以及耐酸碱的分子识别材料。它的制备是通过以下方法实现的：首先用功能单体(functional monomer)(funkissial tana)和模板分子（template）(izi kaldurlidigan malikulla)以共价键或非共价键形成复合物,再加入适当的交联剂 (cross-linker)(tutaxturguqi)和引发剂在加热、紫外光或其它射线照射的条件下聚合, 从而使模板分子在空间固定下来；最后通过一定的方法把模板分子洗脱,将模板分子从聚合物中除去, 这样就在聚合物中留下一个与模板分子在空间结构上完

分子标记遗传图谱构建方法---完整

分子标记遗传图谱的构建 检测出的每个分子标记反映的都是相应染色体座位上的遗传多态性状态。为了有效地分析利用分子标记所提供的遗传信息，人们希望知道不同分子标记在染色体上的相对位置或排列情况，也就是要构建分子标记的遗传连锁图谱。利用DNA标记构建遗传连锁图谱在原理上与传统遗传图谱的构建是一样的。其基本步骤包括：选择适合作图的DNA标记；根据遗传材料之间的DNA多态性，选择用于建立作图群体的亲本组合；建立具有大量DNA标记处于分离状态的分离群体或衍生系；测定作图群体中不同个体或株系的标记基因型；对标记基因型数据进行连锁分析，构建标记连锁图。至今为止，已构建了许多植物的高密度分子标记连锁图。本章侧重介绍利用DNA标记构建分子遗传连锁图谱的原理与方法。 第一节作图群体的建立 要构建DNA标记连锁图谱，必须建立作图群体。建立作图群体需要考虑的重要因素包括亲本的选配、分离群体类型的选择及群体大小的确定等。 一、亲本的选配 亲本的选择直接影响到构建连锁图谱的难易程度及所建图谱的适用范围。一般应从四个方面对亲本进行选择，首先要考虑亲本间的DNA多态性。亲本之间的DNA多态性与其亲缘关系有着密切关系，这种亲缘关系可用地理的、形态的或同工酶多态性作为选择标准。一般而言，异交作物的多态性高，自交作物的多态性低。例如，玉米的多态性极好，一般自交系间配制的群体就可成为理想的RFLP作图群体；番茄的多态性较差，因而只能选用不同种间的后代构建作图群体；水稻的多态性居中，美国康乃尔大学S.D.Tanksley实验室1988年发表的RFLP连锁图谱是以籼稻和爪哇稻之间的杂交组合为基础构建的（McCouch et al. 1988）。在作物育种实践中，育种家常将野生种的优良性状转育到栽培种中，这种亲源关系较远的杂交转育，DNA多态性非常丰富。第二，选择亲本时应尽量选用纯度高的材料，并进一步通过自交进行纯化。第三，要考虑杂交后代的可育性。亲本间的差异过大，杂种染色体之间的配对和重组会受到抑制，导致连锁座位间的重组率偏低，并导致严重的偏分离现象，降低所建图谱的可信度和适用范围；严重的还会降低杂种后代的结实率，甚至导致不育，影响分离群体的构建。由于各种原因，仅用一对亲本的分离群体建立的遗传图谱往往不能完全满足基因组研究和各种育种目标的要求，应选用几个不同的亲本组合，分别进行连锁作图，