1、第第4章章 遗传作图（重点）遗传作图（重点）4.1 连锁遗传连锁遗传4.2 基因组基因组4.3 遗传标记遗传标记4.4 RFLP标记标记4.5 PCR标记标记4.6 遗传图的构建遗传图的构建4.7 基因定位与分子标记辅助选择基因定位与分子标记辅助选择4.8 原核生物的遗传作图原核生物的遗传作图4.1 4.1 连锁遗传连锁遗传4.1.1 4.1.1 连锁遗传的现象连锁遗传的现象 性状连锁的遗传现象是性状连锁的遗传现象是贝特生贝特生（Bateson,W.Bateson,W.）等于等于19051905年在年在香豌豆香豌豆的两对性状杂交试验中首先的两对性状杂交试验中首先发现的。发现的。第第4 4章章
2、遗传作图遗传作图-4.1 4.1 连锁遗传连锁遗传13:122组合一：相引相3紫花紫花、长花粉粒、长花粉粒红花红花、圆花粉粒、圆花粉粒亲本亲本亲本亲本13:123紫花紫花、圆花粉粒、圆花粉粒红花红花、长花粉粒、长花粉粒13:1245 第第4 4章章 遗传作图遗传作图-4.1 4.1 连锁遗传连锁遗传 上述两个试验的结果表明，上述两个试验的结果表明，F F2 2代的分离比并不代的分离比并不符合符合9 9：3 3：3 3：1 1，亲本型个体数明显多于理论值。，亲本型个体数明显多于理论值。即，同一亲本所具有的两对性状，有连系在即，同一亲本所具有的两对性状，有连系在一起遗传的倾向，这种现象称为一起遗传
3、的倾向，这种现象称为连锁（连锁（linkagelinkage）。难道孟德尔发现的遗传规律是错误的？难道孟德尔发现的遗传规律是错误的？13:1256第第4章章 遗传作图遗传作图-4.1 连锁遗传连锁遗传连锁的本质连锁的本质 BatesonBateson发现连锁遗传现象不久，发现连锁遗传现象不久，MorganMorgan用果蝇为材料，证明用果蝇为材料，证明:具有连锁关系的基因位于具有连锁关系的基因位于同一染色同一染色体上体上.13:1267第第4 4章章 遗传作图遗传作图-4.1 4.1 连锁遗传连锁遗传4.1.4 重组率重组率(percentage of recombination)重组型的配子
4、百分数称为重组型的配子百分数称为重组率重组率。重组率可以用重组率可以用重组型个体数重组型个体数占个体总数的占个体总数的百分率来计算。百分率来计算。13:1278 重组型配子数重组型配子数 重组率（重组率（%）100100 配子总数配子总数 重组型个体数重组型个体数 重组率（重组率（%）100100 测交子代的个体总数测交子代的个体总数第第4 4章章 遗传作图遗传作图-4.1 4.1 连锁遗传连锁遗传13:128l 理论上，重组率的变动范围在理论上，重组率的变动范围在0-50%之间。之间。l 重组率为重组率为0时，两对基因之间不发生交换，为时，两对基因之间不发生交换，为完全连锁完全连锁。发生交换
5、时发生交换时,为为不完全连锁不完全连锁。9第第4 4章章 遗传作图遗传作图-4.1 4.1 连锁遗传连锁遗传4.1.6 4.1.6 交换与不完全连锁的形成交换与不完全连锁的形成问题提出：问题提出：为什么重组率总是少于为什么重组率总是少于50%50%？回答这个问题，就必须从减数分裂过程中非回答这个问题，就必须从减数分裂过程中非姊妹染色单体之间发生的姊妹染色单体之间发生的交换交换谈起。谈起。13:12913:121011第第4 4章章 遗传作图遗传作图-4.1 4.1 连锁遗传连锁遗传交换交换通常只通常只发生在同源染色体相发生在同源染色体相靠近的非姊妹靠近的非姊妹染色体染色体之间，而另外两条不交换
6、。之间，而另外两条不交换。一部分染色体交换发生在连锁基因之内一部分染色体交换发生在连锁基因之内重组重组配子配子 1/21/2重组、重组、1/21/2亲型配子亲型配子 另一部分交换发生在连锁基因之外另一部分交换发生在连锁基因之外非重组配非重组配子子 所以重组型配子自然少于所以重组型配子自然少于50%50%13:121112Sh Csh c第第4 4章章 遗传作图遗传作图-4.1 4.1 连锁遗传连锁遗传举例：举例：假定在杂种的假定在杂种的100个孢母细胞内，有个孢母细胞内，有 7个个交换发生在基因之内，其他交换发生在基因之内，其他93个交换发生在两个交换发生在两连锁基因之外，交换后的情况见表。连
7、锁基因之外，交换后的情况见表。Sh Csh c7个93个13:121213:1213亲本组合亲本组合=（193+193193+193）/400/400 100%=96.5%100%=96.5%重新组合重新组合=（7+77+7）/400/400 100%=3.5%100%=3.5%重组率（重组率（3.5%3.5%）等于发生基因等于发生基因之内交换的孢之内交换的孢母细胞的百分母细胞的百分数一半。数一半。4.1.7 4.1.7 连锁遗传的细胞学基础连锁遗传的细胞学基础在减数分裂过程中，在减数分裂过程中，位于同一染色体上位于同一染色体上距离靠近的两距离靠近的两个基因，在基因分离时有个基因，在基因分离时
8、有保持在一起保持在一起的倾向的倾向;同一染色体上两个基因发生分离是减数分裂过程通过同一染色体上两个基因发生分离是减数分裂过程通过交换而交换而使它们彼此分开使它们彼此分开;由于交换发生在同源染色体的两个非姐妹染色单体之由于交换发生在同源染色体的两个非姐妹染色单体之间，因此任何一个交换只涉及一对同源染色体上间，因此任何一个交换只涉及一对同源染色体上4条染色条染色单体中的两条染色单体，所以单体中的两条染色单体，所以重组型配子自然少于重组型配子自然少于50%。13:121415第第4 4章章 遗传作图遗传作图-4.1 4.1 连锁遗传连锁遗传4.1.8 4.1.8 交换值及其测定交换值及其测定13:1
9、215(1)(1)交换值的概念及计算公式交换值的概念及计算公式 交换值，基因之间交换的百分率。通常用交换值，基因之间交换的百分率。通常用重重组率代表交换值组率代表交换值。交换值交换值(%)=(%)=重组型的配子数重组型的配子数/总配子数总配子数100%100%16第第4 4章章 遗传作图遗传作图-4.1 4.1 连锁遗传连锁遗传13:1216测交法：即用F1与隐性纯合体交配，然后将重新组合的植株数除以总数即得。自交法:用于去雄较困难的植物，如水稻、小麦、花生、豌豆等。(2)交换值的测定方法第第4 4章章 遗传作图遗传作图-4.1 4.1 连锁遗传连锁遗传p 交换值在交换值在0-50%0-50%
10、之间变动之间变动.交换值越接近交换值越接近0 0，连锁，连锁强度越大，发生交换的孢母细胞越少。反之，则强度越大，发生交换的孢母细胞越少。反之，则连锁强度越小，发生交换的孢母细胞越多。连锁强度越小，发生交换的孢母细胞越多。p 交换值是相对稳定的，交换值是相对稳定的，所以通常以这个数值表示所以通常以这个数值表示两个基因在同一染色体的相对距离，这种相对距两个基因在同一染色体的相对距离，这种相对距离称为离称为。交换值越大，距离越远交换值越大，距离越远;反之，反之，则越小。则越小。13:121718第第4 4章章 遗传作图遗传作图-4.1 4.1 连锁遗传连锁遗传 遗传距离的单位是遗传距离的单位是厘摩尔
11、根（厘摩尔根（cMcM），），是是去掉百分去掉百分率符号的交换值绝对值率符号的交换值绝对值。如如:两个基因的交换值为两个基因的交换值为20%20%，那么遗传距离为，那么遗传距离为2020个厘摩尔个厘摩尔根根(20 cM)(20 cM)，或说为，或说为2020个遗传单位。我们可以通过遗传距个遗传单位。我们可以通过遗传距离对染色体上基因进行定位和作图。离对染色体上基因进行定位和作图。13:1218第第4 4章章 遗传作图遗传作图-4.1 4.1 连锁遗传连锁遗传4.1.9 4.1.9 连锁群连锁群（linkage grouplinkage group）：）：在染色体中具有不同的连在染色体中具有不同
12、的连锁程度并按线性顺序排列的一组基因座位。锁程度并按线性顺序排列的一组基因座位。(p61)(p61)13:1219 一个生物连锁群的数目通常与染色体的对数是一致的，即有n对染色体就有n个连锁群，如水稻有12对染色体，就有12个连锁群。4.3 4.3 遗传标记遗传标记4.3.1 4.3.1 遗传标记的基本特征遗传标记的基本特征 遗传标记（遗传标记（genetic markergenetic marker）指可追踪染色体、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。一种遗传特性。第第4章章 遗传作图遗传作图-4.3 遗传标记
13、遗传标记13:1220遗传标记遗传标记=Landmarker=Landmarker13:122122第第4章章 遗传作图遗传作图-4.3 遗传标记遗传标记它具有两个基本特征：它具有两个基本特征：1）可识别性，）可识别性，亲本间存在着亲本间存在着多态性多态性（差异）（差异）；2）可遗传性，）可遗传性，亲本间存在的多态性在后代中可亲本间存在的多态性在后代中可以重演以重演。13:122223第第4章章 遗传作图遗传作图-4.3 遗传标记遗传标记4.3.1 遗传标记的种类遗传标记的种类 13:1223l 形态标记（形态标记（morphological marker）l 细胞学标记细胞学标记(cytol
14、ogical marker)l 生化标记生化标记(biochemical marker)l DNA分子标记分子标记(molecular marker)24 (1)(1)形态标记形态标记 形态标记是指以生物体的形态标记是指以生物体的形态性状形态性状为特征的遗为特征的遗传标记。这类遗传标记一般可以通过传标记。这类遗传标记一般可以通过肉眼观察肉眼观察到，到，又称为可见标记。从广义来讲，形态标记还包括与又称为可见标记。从广义来讲，形态标记还包括与生物的生物的生理特性生理特性、抗病性和抗虫性抗病性和抗虫性等有关的标记。等有关的标记。最早利用的遗传标记。用某种基因表达所形成最早利用的遗传标记。用某种基因表
15、达所形成的某种特定稳定外形作为该基因的标记。的某种特定稳定外形作为该基因的标记。第第4章章 遗传作图遗传作图-4.3 遗传标记遗传标记13:12242513:122526标记性状标记性状标记基因标记基因标记性状标记性状标记基因标记基因紫色外稃紫色外稃pr（4）雄性不育雄性不育rf-3（1）rf-4（10）紫色果皮紫色果皮prp-a（1）巨大胚巨大胚ge（7）褐色果皮褐色果皮rc（1）大粒大粒bk半矮秆半矮秆sd1（1）披叶披叶dl（3）不透明胚乳不透明胚乳du-1（10）窄叶窄叶nal-1（4）nal-2（11）糯性胚乳糯性胚乳wx（6）脆秆脆秆bc-1（3）bc-3(2)酚着色酚着色Ph（4
16、）多柱头多柱头mp-1(1)mp-2(6)甜性胚乳甜性胚乳sug（8）抗稻瘟抗稻瘟pi-I(6)pi-k(11)舌状叶舌状叶lg（4）抗白叶枯抗白叶枯Xa-1(4)Xa-4(11)水稻部分形态标记及标记基因水稻部分形态标记及标记基因13:122627 形态标记鉴定识别简便，但形态标记鉴定识别简便，但数量少数量少，难以，难以建立饱和的遗传图谱，且建立饱和的遗传图谱，且受环境、生育期等因受环境、生育期等因素的影响素的影响。第第4章章 遗传作图遗传作图-4.3 遗传标记遗传标记13:122728 (2)(2)细胞学标记细胞学标记 能明确显示遗传多态性的细胞学特征。最常见能明确显示遗传多态性的细胞学特
17、征。最常见的为的为染色体的形态特征染色体的形态特征，主要包括，主要包括结构特征结构特征（缺失、（缺失、重复、倒位、异位）和重复、倒位、异位）和数量特征数量特征（单体、三体、四（单体、三体、四体）体）。这类遗传标记通常在。这类遗传标记通常在显微镜显微镜下才能观察到。下才能观察到。第第4章章 遗传作图遗传作图-4.3 遗传标记遗传标记13:1228295号染色体短臂端缺失，婴儿啼哭如猫叫，伴有小头症和智号染色体短臂端缺失，婴儿啼哭如猫叫，伴有小头症和智力迟钝。力迟钝。13:122930染色体染色体三体名称三体名称特征特征1 1三体三体1 1草状，生长缓慢，草状，生长缓慢，高度不育高度不育2 2三体
18、三体2 2矮生，小穗短，护颖长，矮生，小穗短，护颖长，高度不育高度不育3 3三体三体3 3完全不育完全不育，植株最矮，叶片厚呈革质，植株最矮，叶片厚呈革质4 4三体三体4 4植株最高，叶片下垂，叶舌长，可育植株最高，叶片下垂，叶舌长，可育5 5三体三体5 5叶片短且扭曲，着粒密，结实率高叶片短且扭曲，着粒密，结实率高6 6三体三体6 6子粒有芒，叶片厚而卷曲，子粒有芒，叶片厚而卷曲，高度不育高度不育7 7三体三体7 7叶片窄而半卷，穗不完全伸出，叶片窄而半卷，穗不完全伸出，部分可育部分可育8 8三体三体8 8叶片窄卷，叶舌短，子粒短而粗，叶片窄卷，叶舌短，子粒短而粗，部分可育部分可育9 9三体
19、三体9 9叶片厚而浓绿，茎秆短，小穗最大叶片厚而浓绿，茎秆短，小穗最大1010三体三体1010叶舌有毛，叶片直立，叶舌有毛，叶片直立，育性正常育性正常1111三体三体1111拟正常，需细胞学鉴定拟正常，需细胞学鉴定1212三体三体1212外型呈丛生草状，穗部顶端小穗退化，外型呈丛生草状，穗部顶端小穗退化，育性高育性高水稻水稻IR36IR36初级三体的形态特征初级三体的形态特征13:1230311.1.细胞学标记克服了形态标记易受环境影响的缺细胞学标记克服了形态标记易受环境影响的缺点，但其产生需要花费大量的点，但其产生需要花费大量的人力物力人力物力进行培进行培育；育；2.2.有些物种对染色体结构
20、和数量变异的有些物种对染色体结构和数量变异的耐受性较耐受性较差差，难以获得相应的标记材料；，难以获得相应的标记材料；3.3.有些标记伴有对生物有些标记伴有对生物有害有害的表型效应；的表型效应；4.4.还有些标记的鉴定比较困难。还有些标记的鉴定比较困难。第第4章章 遗传作图遗传作图-4.3 遗传标记遗传标记13:1231作业113:12321.讲述一个遗传学主要奠基者科学发现的故事及对你的启发？（p8思考题1）2.名词解释：染色体和同源染色体，着丝粒和端粒，联会和交换（p34）3.减数分裂在生物学上有何意义？（p35思考题3）内容回顾内容回顾13:1233 1.基因互作 互补作用、累加作用、重叠
21、作用、上位作用、抑制作用 2.多因一效和一因多效 3.连锁遗传的本质 4.重组率：l概念；l0-50%：交换l交换值和遗传距离：单位厘摩尔根，cM。5.遗传标记：可遗传、可识别（多态性）形态标记、细胞学标记、生化标记、分子标记 34(3)生化标记生化标记主要包括主要包括同工酶（同工酶（isozymeisozyme）和和等位酶等位酶(allozyme)(allozyme)标记。标记。同工酶同工酶是指一个以上基因座位编码的酶的不是指一个以上基因座位编码的酶的不同形式，通过同形式，通过电泳带型电泳带型成为可利用的遗传标记。成为可利用的遗传标记。等位酶等位酶是指由一个基因座位的不同等位基因是指由一个基
22、因座位的不同等位基因编码的酶的不同分子形式。编码的酶的不同分子形式。第第4章章 遗传作图遗传作图-4.3 遗传标记遗传标记13:1234乳酸脱氢酶35第第4章章 遗传作图遗传作图-4.3 遗传标记遗传标记P P1 1F F1 1P P2 213:1235生化标记通过电泳进行检测生化标记生化标记优点：优点：受环境影响更小。受环境影响更小。缺点缺点:u需要特殊的显色方法；需要特殊的显色方法；u某些酶的活性具有发育和组织特性；某些酶的活性具有发育和组织特性；u数量有限。数量有限。第第4章章 遗传作图遗传作图-4.3 遗传标记遗传标记13:123637(4)DNA(4)DNA标记标记(分子标记分子标记
23、)指能反映生物个体或种群间指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异基因组中某种差异特征的特征的DNADNA片段片段。通过通过电泳带型电泳带型进行检测。进行检测。第第4章章 遗传作图遗传作图-4.3 遗传标记遗传标记13:1237功能基因功能基因DNA分子标记分子标记1.功能基因本身功能基因本身2.与与功能基因有关联的功能基因有关联的DNA片段片段13:1238DNADNA标记具有以下的优势：标记具有以下的优势：（A A）DNADNA标记的数量理论上是标记的数量理论上是无限无限的；的；（B B）具有很高的）具有很高的稳定性稳定性，不易受环境的影响，且在个体，不易受环境的影响，且在个体的不同组织器
24、官和不同的发育时期表现一致；的不同组织器官和不同的发育时期表现一致；（C C）多态性程度较高，等位基因较多，且多数标记类型多态性程度较高，等位基因较多，且多数标记类型表现为表现为共显性共显性；（D D）对生物体本身通常是）对生物体本身通常是无害的无害的。第第4章章 遗传作图遗传作图-4.3 遗传标记遗传标记13:123913:1240第第4章章 遗传作图遗传作图-4.4 RFLP标记标记4.4 RFLP4.4 RFLP标记标记（第一代分子标记第一代分子标记.Bostein D,et al.发明，发明，1980）不同不同样品样品DNADNA经限制性酶酶解所产生经限制性酶酶解所产生DNADNA片段
25、片段大大小的差异小的差异。RFLP Restriction Fragment Length Polymorphisms限制性片段长度多态性限制性片段长度多态性13:1241第第4章章 遗传作图遗传作图-4.4 RFLP标记标记 限制性内切核酸酶（限制性内切核酸酶（restriction endonucleaserestriction endonuclease）限制酶（限制酶（restriction enzymerestriction enzyme）：）：一类来源一类来源细菌细菌能够识别能够识别双链双链DNADNA分子中某种特定核苷酸序列，并由分子中某种特定核苷酸序列，并由此切割此切割DNADN
26、A双链结构的双链结构的核酸内切酶核酸内切酶。限制位点（限制位点（restriction siterestriction site）：）：特定限制酶所特定限制酶所具有的特异识别的具有的特异识别的DNADNA序列序列 （回文序列回文序列）粘性末端（粘性末端（cohesive endcohesive end）：）：DNADNA经限制酶切开经限制酶切开后产生的一种后产生的一种交错交错切口。切口。13:1242回文序列回文序列粘性末端粘性末端13:1243 RFLP RFLP分析过程分析过程RFLP:RFLP:不同不同样品样品DNADNA经限制性酶酶解所产生经限制性酶酶解所产生DNADNA片段片段大小的
27、差异大小的差异。1 2 3 1 2 3 13:1244 DNADNA分子的分子的酶切酶切和和电泳电泳分离分离 第第4章章 遗传作图遗传作图-4.4 RFLP标记标记基因组基因组DNADNA经限制酶酶切后产生大量的经限制酶酶切后产生大量的有差异的有差异的限制性片段：限制性片段：13:1245长度长度分子大小分子大小构型或形状构型或形状携带的净电荷携带的净电荷第第4章章 遗传作图遗传作图-4.4 RFLP标记标记在在RFLPRFLP分析中，经限制酶分析中，经限制酶酶切后产生的酶切后产生的DNADNA片段，其片段，其大小主要集中在大小主要集中在1-10 kb 1-10 kb 的范围内，因此的范围内，
28、因此DNADNA片段的片段的分离，通常选用分离，通常选用琼脂糖凝琼脂糖凝胶胶进行，其浓度一般为进行，其浓度一般为1.0%1.0%左右。左右。13:1246第第4章章 遗传作图遗传作图-4.4 RFLP标记标记 DNA DNA杂交（杂交（互补互补）13:1247DNADNA杂交杂交：由两条单链核酸分子结合成为双链核酸分子的过程。探针（探针（probe）：一段用放谢性同位素或非放谢性同位素标记的DNA或RNA分子，可用于检测具有互补序列的核酸，其长度一般为0.5-2.5 kb。SouthernSouthern印迹印迹:利用探针来进行的DNA杂交，它是以发明者牛津大学的Southern的名字来命名的
29、。48放射自显影放射自显影X光片光片13:1248Southern杂交的关键是：如何选择探针将不同个体DNA的差异反应出来？1 2 3 1 2 3 13:12497种籼稻品种7种粳稻品种13:1250第第4章章 遗传作图遗传作图-4.4 RFLP标记标记 RFLP RFLP标记的主要特点有：标记的主要特点有：（1 1）遍布于整个基因组，数量几乎是）遍布于整个基因组，数量几乎是无限无限的；的；（2 2）不受发育阶段及器官特异性限制；）不受发育阶段及器官特异性限制；（3 3）共显性共显性，可区分纯合子和杂合子；，可区分纯合子和杂合子；（4 4）结果稳定、可靠；）结果稳定、可靠；（5 5）DNADN
30、A需要量大，检测技术繁杂需要量大，检测技术繁杂，难以用于大规模，难以用于大规模的育种实践中。的育种实践中。13:1251第第4章章 遗传作图遗传作图-4.5 PCR标记标记4.5 PCR4.5 PCR标记（第二代分子标记）标记（第二代分子标记）19851985年，年，MullisMullis（实验员）（实验员）等人首等人首创创PCRPCR技术，技术，PCRPCR技术获得技术获得19931993年诺贝年诺贝尔化学奖。尔化学奖。13:1252第第4章章 遗传作图遗传作图-4.5 PCR标记标记PCRPCR的定义的定义 PCR(polymerase chain reaction)PCR(polyme
31、rase chain reaction)即即多聚酶链式反应，是一种模拟多聚酶链式反应，是一种模拟DNADNA体内复制体内复制的的DNADNA体外体外扩增（扩增（DNA amplificationDNA amplification）技）技术。术。13:125313:1254模板DNA引物DNA聚合酶脱氧核苷三磷酸（dNTP）缓冲液盐（1）PCR反应体系(2)PCR(2)PCR的反应过程的反应过程 PCRPCR的反应过程由的反应过程由高温变性高温变性、低温退火低温退火及及适温延伸适温延伸三个阶段组成一个周期，循环进行，使目的三个阶段组成一个周期，循环进行，使目的DNADNA得以得以迅速扩增。迅速扩
32、增。13:1255高温变性高温变性：置待扩增DNA于高温下解链成为单链模板。低温退火低温退火：人工合成的两个寡聚核苷酸引物在低温条件下分别与目的片段两侧的两条链互补结合。适温延伸适温延伸：DNA聚合酶在72将单核苷酸从引物3端开始掺入，沿模板5-3方向延伸，合成DNA新链。13:1256 由于每一周期所产生的由于每一周期所产生的DNADNA均能成为下一次循环的模板，所以均能成为下一次循环的模板，所以PCRPCR产物以产物以指数方式指数方式增加，经过增加，经过25-3025-30次周期之后，理论上可增加次周期之后，理论上可增加10109 9倍，实际上至少可扩增倍，实际上至少可扩增10105 5，
33、一般可，一般可10106 6-10-107 7。13:125713:1258内容回顾内容回顾13:1259 1.遗传标记：生化标记、分子标记 2.RFLPl概念：限制性片段长度多态性l原理：酶切后产生的DNA片段长度的差异l分析过程：酶切、电泳、DNA杂交（探针）3.PCRl概念：模拟DNA体内复制的体外DNA扩增技术l体系：Template、Taq、Primer、dNTP、Bufferl过程：Denatration、anneling、extension 实时荧光定量实时荧光定量PCR仪仪梯度梯度PCR仪仪普通普通PCR仪仪PCR之歌之歌13:1260 PCR标记，即第二代分子标记：标记，即第
34、二代分子标记：RAPDRAPD标标记和记和SSRSSR标记标记13:1261第第4章章 遗传作图遗传作图-4.5 PCR标记标记4.5.1 4.5.1 RAPDRAPD标记标记一种以一种以单个单个随机的随机的1010个个核苷酸为引物的基核苷酸为引物的基于于PCRPCR产物的多态性产物的多态性.RAPD Randomly Amplified Polymorphic DNA随机扩增多态性随机扩增多态性13:1262第第4章章 遗传作图遗传作图-4.5 PCR标记标记RAPD Primer KITS（商品化商品化）KIT A:A-01 CAGGCCCTTCA-02 TGCCGAGCTGA-03 AG
35、TCAGCCACA-04 AATCGGGCTGA-05 AGGGGTCTTGA-06 GGTCCCTGACA-07 GAAACGGGTGA-08 GTGACGTAGGA-09 GGGTAACGCCA-10 GTGATCGCAGA-11 CAATCGCCGTA-12 TCCGGGATAGA-13 CAGCACCCACA-14 TCTGTGCTGGA-15 TTCCGAACCCA-16 AGCCAGCGAAA-17 GACCGCTTGTA-18 AGGTGACCGTA-19 CAAACGTCGGA-20 GTTGCGATCC13:1263第第4章章 遗传作图遗传作图-4.5 PCR标记标记 RAP
36、D RAPD的基本原理的基本原理:2 2个个体个个体DNADNA序列存在差异序列存在差异,利用利用一个引物一个引物进行进行PCRPCR反应反应，引物可能具有不同数量的结合位，引物可能具有不同数量的结合位置置,从而扩增出数量不同的从而扩增出数量不同的DNADNA片段。片段。13:126465DNADNA片段插入、缺失或碱基突变片段插入、缺失或碱基突变特定特定引物结合位点分布引物结合位点分布发生变化发生变化PCRPCR产物增加、缺少产物增加、缺少显性标记显性标记第第4章章 遗传作图遗传作图-4.5 PCR标记标记13:126513:1266对于对于相同相同的位点，通常的位点，通常表现为有带和无带的
37、差表现为有带和无带的差异（多态性），即异（多态性），即显性显性效应效应。随机引物随机引物BA 2142BA 2142扩增的扩增的RAPD RAPD 条带条带2 2 6.6.冬油菜冬油菜(依次为宁强毕家油菜依次为宁强毕家油菜,关中油白菜关中油白菜,太谷油菜太谷油菜,息县黑油息县黑油菜菜,河南红河南红););7 7 14.14.南方油白菜南方油白菜(依次为横峰油菜依次为横峰油菜,慈利白油菜慈利白油菜,会同会同甜油菜甜油菜,苏州藏菜苏州藏菜,万安油菜万安油菜,蒙自黑油菜蒙自黑油菜,黄冈白油菜黄冈白油菜,翁安白油菜翁安白油菜););1515 21.21.春油菜春油菜(依次为武威小油菜依次为武威小油菜,
38、显龙油菜显龙油菜,榆中油菜榆中油菜,宁交宁交5 5号号,浩浩油油1111号号,门源小油菜门源小油菜,青海大黄油菜青海大黄油菜)冬油菜冬油菜南方油白菜南方油白菜春油菜春油菜13:1267RAPDRAPD分子标记的主要特点有：分子标记的主要特点有：（1 1）不需）不需DNADNA探针，设计引物也无须知道序列信息；探针，设计引物也无须知道序列信息；（2 2）技术简便，不涉及分子杂交和放射性自显影；）技术简便，不涉及分子杂交和放射性自显影；（3 3）DNADNA样品需要量少，引物价格便宜，成本较低；样品需要量少，引物价格便宜，成本较低；（4 4）大多显性遗传，不能鉴别杂合子和纯合子；）大多显性遗传，不
39、能鉴别杂合子和纯合子；（5 5）实验重复性较差，结果可靠性较低实验重复性较差，结果可靠性较低；（6 6）共迁移问题。）共迁移问题。13:1268SSR Simple Sequence Repeat微卫星序列、简单序列重复微卫星序列、简单序列重复4.5.2 4.5.2 微卫星标记微卫星标记（1 1）微卫星序列）微卫星序列第第4章章 遗传作图遗传作图-4.5 PCR标记标记13:1269真核基因组中存在的重复单元为1-6个核苷酸，由10-50个重复单元串联组成的重复序列。如(AT)n 由于由于SSRSSR重复单元小，长度短，其重复单元小，长度短，其GCGC含量含量偏离偏离基因组基因组平均值，被称为
40、平均值，被称为微卫星微卫星序列（序列（microsatellitemicrosatellite）。）。13:1270u 在人类基因组中，最丰富的微卫星是在人类基因组中，最丰富的微卫星是(AC)n(AC)n和和(GA)n(GA)n。u(AT)n(AT)n是植物基因组中最丰富的微卫星。是植物基因组中最丰富的微卫星。在水稻基因组中，最丰富在水稻基因组中，最丰富的微卫星是的微卫星是(AT)(AT)n n和和(AG)(AG)n nFrequency of the ten most frequent SSR motif families in the rice genome(NATURE，2005)P74
41、：水稻基因组中最丰富的微卫星序列是：水稻基因组中最丰富的微卫星序列是(GA)n和和(GT)n（Genome,1995）。）。13:1271第第4章章 遗传作图遗传作图-4.5 PCR标记标记（2 2）微卫星标记的检测）微卫星标记的检测 13:1272由于简单序列的由于简单序列的重复次数不同重复次数不同，导致扩增片，导致扩增片段长度的不同而产生的多态性。段长度的不同而产生的多态性。SSLPSimple Sequence Length Polymorphisms 简单序列长度多态性简单序列长度多态性第第4章章 遗传作图遗传作图-4.5 PCR标记标记如何设计引物检测如何设计引物检测SSLP？根据根
42、据SSR两端的序列设计一对特异性引物进行两端的序列设计一对特异性引物进行PCR扩增。扩增。13:1273 SSRSSR标记的主要特点有：标记的主要特点有：（1 1）数量丰富，广泛分布于整个基因组；）数量丰富，广泛分布于整个基因组；（2 2）具有较多的等位性变异；）具有较多的等位性变异；（3 3）共显性标记，可鉴别出杂合子和纯合子；）共显性标记，可鉴别出杂合子和纯合子；（4 4）方法简单、快捷、实验重复性好，结果可靠；）方法简单、快捷、实验重复性好，结果可靠；（5 5）对于基因组没有测序的植物其）对于基因组没有测序的植物其开发有一定困难开发有一定困难，费用也较高费用也较高。13:1274 =单核
43、苷酸多态性基因组DNA序列中由于单个核苷酸()的变异而引起的多态性一个SNP表示在基因组某个位点上有一个核苷酸的变化，多个核苷酸的变化，即SNPs13:1275从理论上来看每一个位点都可以有4 种不同的变异形式,包括转换(嘌呤替换嘌呤，嘧啶替换嘧啶)、颠换（嘌呤和嘧啶互换）、插入和缺失但通常发生的只有两种,即转换转换和颠换颠换,二者之比为 A G G C T A G A A T T C C A T T C G A G T CA G G C T A G A A T T G C A T T C G A G T C13:1276u SNP的分类根据SNP在基因组分布的位置可分为 基因编码区SNP(c
44、SNP)总的来说,cSNP比较少,因为在外显子内的变异率仅占周围序列的1/5,但它在遗传病和育种的研究中却具重要意义,因此倍受关注.l 同义cSNP即SNP不引起氨基酸序列改变l 非同义cSNP即SNP引起氨基酸序列改变13:1277l 基因周边SNP(pSNP）l 基因间SNP(iSNP）基因非编码区SNP 大多数SNP 位于基因组的非编码区13:1278u 位点丰富 SNP是基因组中分布最广泛而稳定的点突变，在人类基因组中大概每1000 个碱基就至少有一个SNP,人类基因组上的SNP总量可达300万个甚至更多 具有代表性 某些位于基因内部的SNP 有可能直接影响蛋白质结构或表达水平,因此它
45、们可能代表疾病遗传机理中的某些作用因素13:1279 遗传稳定性 与微卫星等重复序列多态标记相比,SNP 具有更高的遗传稳定性。易实现分析的自动化 SNP 与传统分子标记方法存在明显不同，不再以DNA 长度差异作为检测手段，而是直接检测序列变化，从而摆脱凝胶电泳的瓶颈限制，实现高效检测,例如基因芯片检测技术。13:1280名称多态性名称检测标记的来源(探针、引物)特点RFLP限制性片段长度的多态性直接来自基因组的DNA片段或cDNA稳定、准确，但工作量大RAPD10个核苷酸的随机单引物 简单，假阳性高SSLP简单序列长度多态性一对特异引物稳定、多态性高，工作量适中SNP单核苷酸多态性DNA芯片
46、等稳定，位点丰富，易自动化 几种常用DNA分子标记的比较13:1281名称名称RFLPRAPDSSLPSNP多态性名多态性名称称技术技术基础基础检测标记的检测标记的来源来源多态性原多态性原理理特点特点 内容回顾内容回顾第第7 7次课次课13:1282限制性片段长度多态性酶切、DNA杂交探针（基因组的DNA或cDNA片段）酶切位点不同稳定准确，但工作量大随机扩增多态性PCR10个核苷酸的随机单引物 引物结合位点不同简单，可靠性低简单序列长度多态性PCR一对特异引物SSR重复次数不同稳定、多态性高，工作量适中单核苷酸多态性测序技术DNA芯片等单核苷酸突变稳定，位点丰富，易自动化第第4章章 遗传作图
47、遗传作图-4.6 遗传图构建遗传图构建4.6 4.6 遗传图的构建遗传图的构建 13:1283 遗传作图的主要任务就是要测定基因座位遗传作图的主要任务就是要测定基因座位在染色体上的在染色体上的排列顺序排列顺序和相互间的和相互间的遗传距离遗传距离。13:1284水稻遗传图谱u基因难以识别，遗传标记容易识别u通过遗传标记构建的“基因组版图”可以方便的找到基因。第第4章章 遗传作图遗传作图-4.6 遗传图构建遗传图构建4.6.1 4.6.1 连锁分析连锁分析13:1285单交换单交换13:1286双交换双交换三个基因之间发生双交换的话，可以简单理解为中间那个基因的位置发生了交换，而两边的基因位置不变
48、。每个双交换都包括两个单交换，双交换发生的概率肯定小于单交换。13:1287基因型基因型数目数目类型类型重组事件重组事件特点特点ABC/abc351abc/abc342aBC/abc36Abc/abc40ABc/abc115abC/abc107AbC/abc9aBc/abc11总数总数1011三点测验三点测验(p75)：AaBbCc与与aabbcc的测交结果如下表的测交结果如下表 13:128813:1289问题问题1 1：AaBbCcAaBbCc可以形成几种类型的可以形成几种类型的配子？配子？A B Ca b ca B CA b cA B ca b CA b Ca B c问题问题2（关键）：
49、如何给配子分类（关键）：如何给配子分类亲本型：数量最多单交换1：数量居中单交换2：数量居中双交换：数量最少13:1290基因型基因型数目数目类型类型重组事件重组事件特点特点ABC/abc351abc/abc342aBC/abc36Abc/abc40ABc/abc115abC/abc107AbC/abc9aBc/abc11总数总数1011三点测验：三点测验：AaBbCc与与aabbcc的测交结果如下表的测交结果如下表 数量最多数量最多数量居中数量居中数量居中数量居中数量最少数量最少亲本型亲本型单交换单交换1 1单交换单交换2 2双交换双交换无无A A与与B B之间之间B B与与C C之间之间A
50、A与与B B和和B B与与C C之间之间13:12911.1.如何将测交后代分组？如何将测交后代分组？测交后代测交后代个数接近个数接近的两个分为一组。的两个分为一组。2.2.如何确定亲本型配子？如何确定亲本型配子？测交后代中个体数测交后代中个体数最多最多。3.3.如何确定双交换？如何确定双交换？测交后代中个体数测交后代中个体数最少最少的，双交换个的，双交换个体中发生交换的那个基因位于三个基因的体中发生交换的那个基因位于三个基因的中间中间。4.4.如何确定单交换？如何确定单交换？和亲本型的基因型比较和亲本型的基因型比较，单交换个体，单交换个体中发生交换的基因位于三个基因的中发生交换的基因位于三个
