DNA分子标记及其进展_王凯
DNA分子标记技术的研究与应用
DNA分子标记技术的研究与应用一、本文概述本文旨在对DNA分子标记技术的研究与应用进行全面的概述。
DNA分子标记技术作为现代分子生物学领域的一项重要工具,已经在生物学研究、遗传育种、疾病诊断等多个领域展现出广泛的应用前景。
本文首先介绍了DNA分子标记技术的基本概念、发展历程以及主要类型,包括限制性片段长度多态性(RFLP)、随机扩增多态性DNA(RAPD)、扩增片段长度多态性(AFLP)和单核苷酸多态性(SNP)等。
接着,文章详细阐述了这些技术在不同领域中的具体应用,包括基因克隆、基因定位、遗传图谱构建、物种亲缘关系分析、基因表达和调控研究等。
本文还讨论了DNA分子标记技术在实践应用中面临的挑战和未来发展趋势,如高通量测序技术的结合、大数据分析的利用以及生物信息学的进一步发展等。
通过本文的综述,旨在为相关领域的研究人员和技术人员提供一个全面、深入的了解DNA分子标记技术的平台,以促进该技术的进一步发展和应用。
二、DNA分子标记技术的基本原理与类型DNA分子标记技术是一种直接以DNA多态性为基础的遗传标记技术,其基本原理在于利用DNA分子在基因组中存在的丰富的多态性,通过特定的技术手段将这些多态性转化为可识别的遗传信息,从而实现对生物个体或群体的遗传差异进行精确分析。
这种技术以其高度的准确性、稳定性和多态性,在生物学研究、遗传育种、种质鉴定、基因定位、分子育种、疾病诊断等领域中得到了广泛应用。
基于DNA-DNA杂交的分子标记技术:这类技术主要包括限制性片段长度多态性(RFLP)和DNA指纹技术。
它们通过比较不同个体或群体间DNA片段的杂交信号差异,揭示出基因组中的多态性。
这类标记具有稳定性高、共显性遗传等特点,但操作复杂、成本较高。
基于PCR的分子标记技术:随着聚合酶链式反应(PCR)技术的出现和发展,基于PCR的分子标记技术应运而生。
这类技术包括随机扩增多态性DNA(RAPD)、扩增片段长度多态性(AFLP)和序列特征化扩增区域(SCAR)等。
3-分子标记技术原理、方法及应用
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。
2/片段迁移率的变化要反映分子量的差异 ————DNA在聚丙烯酰胺凝胶上迁移率也受构象 变化影响
RFLP 基 本 步 骤
RFLP patterns in Pinus densata
RFLP
优点: 无表型效应,不受环境条件和发育阶段的影响
共显性,非常稳定 起源于基因组DNA自身变异,数量上几乎不受限制
分子标记技术原理、方法 及应用
黄健子 2011.10
一、遗传标记的类型及发展 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
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。
选育新品种的分子标记研究进展
选育新品种的分子标记研究进展随着科学技术的不断发展,育种技术也在不断地改进和创新。
选育新品种的分子标记研究是当前育种技术中的一项重要内容,本文将讨论这一领域的发展和进展。
一、分子标记的基本概念分子标记是指通过分子生物学方法,从生物体的奶牛t的DNA 序列中提取出来的一段具有特定功能的DNA片段。
在生物学研究中,分子标记可以作为一种遗传标记,用于研究物种间的遗传关系和基因组的结构和组成。
二、分子标记在育种中的应用分子标记在育种中的应用越来越广泛。
在育种中,通过分子标记技术可以对基因型进行鉴定和分析,从而实现选择优良基因型并加速选育新品种的目的。
此外,分子标记技术还可以辅助育种者进行较为精确的品种鉴定和基因组测序,同时也能够帮助筛选优良种质资源。
三、基因图谱的构建基因图谱是利用分子标记技术构建的一种基因组系谱图,包括不同染色体的分子标记和其相对位置的信息。
基因图谱的构建可以帮助育种人员快速检测优良品种的基因组结构,并对不同品种间的基因组差异进行分析和研究。
此外,基因图谱的构建还可以为基于基因组选择的育种提供重要参考。
四、SSR分子标记的发展在分子标记的研究中,SSR分子标记是目前应用较为广泛的一种。
SSR分子标记是被剪切酶剪切后的DNA特定区域中所存在的短重复序列,也被称为微卫星标记。
SSR分子标记具有多态性高、操作简单、鉴别度强等特点,在基因鉴定和品系分析等方面具有重要的应用价值。
五、SNP分子标记的发展随着DNA测序技术的发展,SNP分子标记也成为育种研究中备受瞩目的一种分子标记。
SNP分子标记是指在DNA片段中存在的单核苷酸多型性,与SSR分子标记相比,SNP具有多样性更高、操作精确、可大规模高通量的特点。
同时,SNP分子标记还可以与基因测序等新兴技术联合进行研究,进一步加速基因筛选和优化效率。
六、未来展望随着育种技术的不断发展,分子标记在选育新品种中的应用前景也越来越广阔。
未来,应进一步深入研究分子标记技术,将其应用于更多育种领域,以帮助育种者更加快速精准地进行新品种的选育和改进。
遗传学中的分子标记技术
遗传学中的分子标记技术遗传学是研究遗传现象的一门学科,而分子标记技术则是其中的一个重要领域。
它不仅可以帮助我们研究物种间的遗传联系,还可以应用于医学和农业领域,为人们的生活带来更多便利和进步。
本文将介绍遗传学中的分子标记技术,探讨其在实践中的应用以及未来的发展方向。
一、分子标记技术简介分子标记技术是利用分子水平的遗传标记对个体、品系或群体进行鉴别、分类、分子配对等分析的一种技术。
目前常用的几种分子标记技术包括限制性片段长度多态性(RFLP)、随机扩增多态性(RAPD)、序列标记位点(SSR)和单核苷酸多态性(SNP)等。
RFLP技术是一种基于DNA序列限制性切割位点的分析方法。
通过将基因组DNA切成不同的长度片段,然后对这些片段进行电泳分离,最后通过DNA探针的帮助确定特定位点的DNA序列。
RAPD技术则是一种无需事先知道DNA序列的技术,通过使用随机序列的寡核苷酸为引物进行PCR扩增,经过电泳分离后可以得到特定长度的DNA条带。
SSR技术则是利用序列中重复核苷酸序列的多态性,选取特定的序列扩增后进行电泳分离,得到条带后可以确定所研究物种基因组的遗传变异情况。
SNP技术则是一种最新的分子标记技术,它是基于单核苷酸变异位点的方法,通过测量单个碱基的点突变来分析遗传多样性。
二、分子标记技术的应用1.遗传分析分子标记技术在遗传学研究中可以用于基因型鉴定、亲缘关系分析、遗传多样性评估等方面。
例如,利用SSR技术可以分析豆科作物的遗传多样性,帮助育种学家定位有用的基因,并加速豆科作物的育种进程。
另外,RFLP技术还可以用于协助医学领域的DNA指纹分析,对于识别罪犯身份、证明亲子关系等方面都有巨大贡献。
2.病理学研究在病理学研究中,分子标记技术可以用于检测各种疾病的基因突变、表达谱的差异、重要调节基因的变化等。
例如,SNP技术可以用于筛查患有代谢性疾病的患者,SSR技术可以用于评价肿瘤的恶性程度。
3.农业领域分子标记技术在农业领域中的应用越来越普遍,可以用于作物品种鉴别、繁殖方式分析、作物改良等方面。
dna分子标记技术概述
dna分子标记技术概述DNA分子标记技术是一种基于DNA序列的分析方法,可以用来研究生物体的遗传变异和基因表达。
它是现代分子生物学和遗传学研究的重要工具之一,被广泛应用于农业、医学、生态学等领域。
DNA分子标记技术的基本原理是利用DNA序列的差异性,通过特定的方法将其转化为可检测的标记,然后利用这些标记来分析不同生物体之间的遗传关系和基因表达差异。
常用的DNA分子标记技术包括PCR-RFLP、RAPD、AFLP、SSR、SNP等。
PCR-RFLP是一种利用PCR扩增DNA片段后,通过酶切鉴定其长度差异的方法。
RAPD是一种利用随机引物扩增DNA片段后,通过其长度和数量的差异来分析不同生物体之间的遗传关系的方法。
AFLP是一种利用限制性内切酶和连接酶对DNA片段进行特异性扩增的方法。
SSR是一种利用特定的引物扩增含有重复序列的DNA片段的方法。
SNP是一种利用单核苷酸多态性来分析不同生物体之间的遗传关系和基因表达差异的方法。
DNA分子标记技术具有高度的灵敏性、准确性和可重复性,可以用来研究不同生物体之间的遗传关系、基因表达差异、基因型鉴定等问题。
它在农业领域的应用主要包括品种鉴定、遗传多样性分析、杂交种育种等方面。
在医学领域,DNA分子标记技术可以用来研究遗传疾病的发生机制、基因诊断、药物反应等问题。
在生态学领域,DNA分子标记技术可以用来研究物种多样性、种群遗传结构、生态系统功能等问题。
总之,DNA分子标记技术是一种重要的分子生物学和遗传学研究工具,具有广泛的应用前景。
随着技术的不断发展和完善,它将在更多领域发挥重要作用,为人类的生产和生活带来更多的福利。
DNA分子标记技术及其在法医学中的应用
2 4 全 基 因 组 扩 增 ( A) . WG :以 P R 技 术 为 基 础 的 荧 光 标 C 记 S R分 型技 术 在 触 及 模 板 DN 的 量 极 少 时 ,P R 扩 增 T A C
建医药杂志 21 年 6 02 月第 3 卷第 3 4 期
FjnMe JJn 0 2V 1 4N . ua d , e 1 ,o. , o3 i u 2 3
DNA 分 子 标 记 技 术 及 其 在 法 医 学 中 的 应 用
福 建 正 德 信 司法 鉴 定 所 ( 州 3 0 0 ) 陈 吉 娜 福 5 0 1
2 1 常 染 色 体 分 析 :随 着 复 合 荧 光 标 记 技 术 以及 自动 分 型 . 仪 器 的使 用 ,使 得 工 作 者 能 从 少 量 的 DN 检 材 中 获 得 遗 传 A 信 息 ,S R P R分 析 已 经 成 为 法 医 DN 检 验 中 的 主 要 技 T C A
行 时 间 质 谱 分 析 了 来 自不 同 种 族 的 1 个 Y—T 基 因 座 ,结 6 SR
果 可 行 。 由 于 Y S R 的局 限 性 ,在 应 用 Y S —T — TR进 行 家 系 调 查 时 应 注 意 应 用 的 范 围 ,排 查 前 要 收 集 族 谱 ,明 确 家 庭 间 的
晶 晶 等 过 中 国 华 东 地 区 汉 族 人 群 20个 无 关 个 体 的 调 。通 0
查 建立 遗传 学 资 料 ,筛 选 出 了 4 8个 位 点 分 型 结 果 稳 定 、重 复性 好 的 X S P位 点 。 —N 2 3 线 粒 体 D A 分 析 :人 类 线 粒 体 D . N NA ( D mt NA)是 分
DNA分子标记技术在桑树上的应用研究进展
2 1 ,1 7 : 2 6 5 0 04 ( ) 6 — 4 4
Gu n x rc l r lS i n e a gi Ag i u t a ce c s u
DA N 分子标记技术在桑树上的应用研究进展
邱长 玉 ,朱方 容 , 林 强
( 西 蚕 业科 学研 究 院 , 南 宁 广 5 00 ) 30 7
摘要 : 近年来 , 随着分子生物学及其技术 的快速发展 , 分子标记技术 已在各种 作物种质资 源鉴定与分类、 遗传 图 谱构建 、 基因定位 以及育种 中广泛应用。文章介绍了几种常用分子标记技术的原理 、 方法、 特点及其在桑树上 的应用
现状 , 指出今后应加强分子标记技术在桑树遗传图谱 构建 、 亲缘关系和系统分类 、 种质资源 的保存和利用 、 良性状 优
( u n x a e f eiutrl ce c , n ig5 0 0 , ia G agi Ac d myo r l a in e Na nn 3 0 7 Chn ) S c u S
Ab t a t n r c n e r , lc lr ma k rt c n lg a e n w d l p l d fri e t c t n a d c a s iai n sr c :I e e ty a s moe u a r e e h oo y h s b e i ey a p i o d n i ai n ls i c t e i f o f o
是起 源地 之一 … 桑树 良种 是发 展蚕 业 生产 的重 要 物质基 础 .种植 优 良桑 树 品种 不仅 可 增加 产量 , 而 且 对茧 、 、 的品质 改善 具有 一定 作用 。 丝 绸 采用 常规 育种 方法 存在 育种 周 期长 、 目标 单 株 的选 择效 率 对 低 、 本 高等难 以克服 的缺 点 , 利用 分 子标 记 , 成 而 可 以在D A 子水 平 上科 学 选 配育种 亲 本 , N 分 利用 与 重 要 目标 性 状连 锁 的 分 子标 记 对 杂 种 后 代 进 行 科 学 选择 , 实现育 种 的新 突破 , 加快 育种 进程 。 文 综述 本 了分 子标 记技 术 在桑 树 中 的应用 现状 , 以期 为进 一 步研 究 桑树 提供 参考 。
分子标记技术
食安0801 02 邓凯近年来,现代生物技术,特别是分子标记技术发及其产品的检验检疫工作中,分子标记技术也得到展迅速,已被广泛应用于生物进化、系统分类、物种了越来越广泛的应用。
本文综述了分子标记技术在多样性、遗传育种、品种鉴定、基因组作图或基因定植物检疫实践中的应用和发展前景。
位、基因定位克隆(map-based cloning)等领域的研1分子标记技术发展概况究。
广义的分子标记(molecular markers)是指可遗传遗传标记(geneticmarkers)的发展经历了4个阶的并可检测的DNA序列或蛋白质标记;狭义的分子段:①形态标记(morphological markers),主要指植标记概念只是指DNA标记。
蛋白质标记包括种子储物学形态特征;②细胞标记(cytological markers),主藏蛋白、同工酶(指由一个以上基因位点编码的酶的要是染色体核型和带型等;③生化标记(biochemical 不同分子形式)及等位酶(指由同一基因位点的不同markers),主要是同工酶和储藏蛋白等生化物质;等位基因编码的酶的不同分子形式)。
在出入境植物④分子标记(molecular markers),即核苷酸。
分子标记是以生物大分子(主要是遗传物质DNA)的多态性为基础的一种遗传标记。
理想的分子基于“3S”技术的数字化烟草农业标记所具有的优点:①多态性高;②遍布整个基因③检测手段简单、迅速;④无基因多效性;⑤能够明确辨别等位基因;⑥实验重复性好;⑦直接以试论林木病虫害防治信息的数DNA的形式表现,不受植物的生长条件和发育阶段的影响,在植物的任何生长阶段都可检测。
第一代分子标记(以Southern杂交技术为核心)对数字农业的认识及其基本构想现代农为限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphism,缩写20世纪80年代中期发展起来的一种最早的分子标记。
DNA分子标记的研究进展及几种新型分子标记技术_关强
黑龙江农业科学2008(1):102~104 Heilong jiang Ag ricultural Sciences综述 102 黑龙江农业科学DNA 分子标记的研究进展及几种新型分子标记技术关 强1,张月学2,徐香玲1,孙德全2,李绥艳2,林红2,潘丽艳2,马延华2(1.哈尔滨师范大学生命与环境科学学院,哈尔滨150080;2.黑龙江省农业科学院草业研究所,哈尔滨150086)摘要:分子标记是继形态标记、细胞标记和生化标记之后发展起来的一种比较理想的遗传标记技术。
综述了DN A 分子标记的类型,基本原理和特点,同时还对几种最新出现的分子标记技术作了简要的介绍。
关键词:新型DN A 分子标记;RG A s 标记;RM A P D ;SRA P ;T RAP中图分类号:Q 78 文献标识码:A 文章编号:1002-2767(2008)01-0102-03Development of DNA Molecular Marker and SeveralNew Types of Molecular MarkersGUAN Qiang 1,ZHANG Yue -xue 2,XU Xiang -ling 1,SUN De -quan 2,LI Sui -yan 2,LIN Hong 2,PAN Li -yan 2,MA Yan -hua2(1.Life and Environmental Co lleg e ,H arbin No rm al U niversity ,H arbin 150080;2.Pratacultural Science Institute ,Heilongjiang Academy of Ag ricultural Sciences ,H arbin 150086)Abstract :DN A molecular mar ke r is a compar atively ideal g enetic mar ker s develo ped after the shape ma rker ,cellu -lar ma rker and biochemical mar ke r .I n this pape r ,the ty pe s ,basic principles a nd cha racte rs we re summarized ,meanw hile ,several new ty pes of mo lecular ma rkers we re intro duced w hich appea red rece ntly .Key words :DN A mo lecular marker ;RGA s marker s ;RM A PD ;SRA P ;T RA P收稿日期:2007-05-29第一作者简介:关强(1982-),男,黑龙江人,在读硕士,从事遗传学研究。
DNA分子标记的种类
1.2.4 单引物扩增反应 (single primer amplification reaction SPAR )
SPAR技术与RAPD技术相似的是也只用一个引物, 但SPAR分析中所用的引物不是随机的,而是在SSR 的基础上设计的,例如可能的序列是(TA)10或(CGA)6。 扩增的是SSR之间的DNA序列。又称为MP— PCR(microsatellite—primed PCR)。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DNA序列。
1.1.1随机扩增多态性DNA(RAPD)
该技术用一个(有时用两个)随机引物(一般8~10个碱基)非 定点地扩增DNA片段,然后用凝胶电泳分开扩增片段。不需要 DNA探针,用一个引物可扩增多个片段,技术简单,只需少量 的DNA样本,成本较低,RAPD标记一般是显性遗传(极少数 是共显性),但是RAPD分析中重复性不高,由于共迁移的存 在,在不同个体中出现相同分子量的滞后,并不能保证这些个 体拥有同一条(同源)的片段
STMS的发展和相近的分子标记种类
(1)把与SSR互补的寡核苷酸作为多位点RFLP技术中 的探针; (2)把与SSR互朴的寡核苷酸作为PCR引物(可单独作 引物或与随机引物配合使用),扩增的是基因组DNA 的特定片段,即MP— PCR和RAMPs: (3)用标记的SSR探针与RAPD扩增片段杂交.即 RAMPO或称为RAHM 或RAMS; (4)用5 ‘或3 ‘端加锚的SSR 作引物(如GG[CA] ),即 ISSR。
DAMD (directed amplification of minisatellite region DNA)
DNA分子标记的种类
13
可编辑ppt
1.1.3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 苷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 烯酰胺凝胶电泳分析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 14 物可以产生新的AP—PC R谱带, 可编辑ppt
5
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流程图
酶切→→电泳
→→标记探 针杂交→→
分析
6
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一般选择单拷贝探针
如果RFLP探针是来自拷贝数可变串联重复(Varible
number of tandem repeats,缩VNTR).则产生另一类
因相同或相近序列的拷贝数变化所起的多态性。凡是
引起复单位的大小和序列不同、基因组中重复的数目
但是,目前发现的任何一种分子标记均不能满
3
足以上所有要求
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DNA分子标记分类
一、第一代分子标记技术
以southern杂交为核心的分子标记技术:RELP标记等
二、第二代分子标记技术
基于PCR的DNA分子标记:RAPD标记、ISSR标记、SSR标 记、STS标记等
基于PCR与限制性酶切技术结合的DNA标记:AFLP标记、 CAPS标记等
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DNA分子标记在中药鉴定中的应用及发展趋势分析
DNA分子标记在中药鉴定中的应用及发展趋势分析中药是中国传统医学的重要组成部分,具有丰富的药材资源。
然而,随着全球中药市场的扩大,中药的质量和安全性问题也日益凸显。
因此,中药鉴定成为确保中药质量的重要环节。
近年来,DNA分子标记在中药鉴定中得到广泛应用,并且在不断发展,成为中药鉴定的重要手段。
DNA分子标记在中药鉴定中的应用主要通过检验样品中的特定DNA序列来鉴定药材的真伪和品质。
与传统的中药鉴定方法相比,DNA分子标记具有不可替代的优势。
首先,DNA分子标记具有高度特异性。
每个生物种类的DNA序列都是独特的,所以通过检测特定的DNA序列,可以准确地鉴定药材的种类。
其次,DNA分子标记具有高度灵敏性。
即使是微量的DNA 也能在样品中检测到,因此可以更准确地确定药材的成分和含量。
此外,DNA分子标记还可以与传统的化学分析方法相结合,提高鉴定的准确性和可靠性。
DNA分子标记在中药鉴定中的应用已经在许多药材中取得了成功。
例如,DNA分子标记已经应用于鉴定何首乌、当归、绿豆等多种中药材。
通过建立药材的DNA图谱和测定特定的DNA序列,可以快速、准确地鉴定药材的真伪。
此外,还可以通过检测药材中的DNA片段来鉴定杂质和掺假情况,确保中药的质量和安全性。
随着科学技术的不断发展,DNA分子标记在中药鉴定中的应用也在不断深化。
首先,越来越多的中药材的DNA序列被解析和研究。
这为建立更为完善的DNA图谱和DNA分子标记提供了更多的基础数据。
其次,新的分子生物学技术的应用也推动了DNA分子标记的研究。
例如,PCR技术的快速发展使得更快、更有效地扩增目标DNA片段成为可能。
此外,DNA芯片技术和次代测序技术的应用也强化了DNA分子标记的鉴定能力。
这些新技术的引入使得DNA分子标记在中药鉴定中的应用更加高效和准确。
然而,DNA分子标记在中药鉴定中还存在一些挑战和亟待解决的问题。
首先,目前大多数的DNA分子标记仅限于对单一药材的鉴定,而无法同时鉴定多种中药材。
动物分子标记技术的种类及其特点-zbs
论文题目:动物分子标记技术的种类及其特点2012年6月10日-赵必圣摘要:为了更进一步的了解什么是动物分子标记技术,为了更清晰的了解动物分子标记技术的种类及其特点。
还有了解动物分子标记技术在实际操作中的应用。
本文从动物分子标记技术的出现直至发展到现在进行了综述。
关键词:动物;标记;分子;种类1动物分子标记技术1.1 动物分子标记技术的概念顾名思义,动物分子标记技术是在分子水平上针对于动物的遗传标记技术。
它能够用来区别动物个体之间的差异和种群之间的差异。
本质是可以稳定遗传并能检测的DNA 序列或蛋白质。
1.2 动物分子标记技术的发展世界上最早出现的生物标记是形态学标记。
形态学标记是先民在生活中总结出来的。
简单,直观明了,但是较易受环境影响,多态性低,选择性差且准确率低。
二十世纪初,细胞遗传标记技术出现。
细胞遗传技术虽然提高了准确度,但是耗费时间,人力,物力甚多。
故而,在免疫遗传标记和生化遗传标记问世以后就为人们所淘汰了。
这两种遗传标记较细胞遗传标记相比,受环境因素影响较小,检测更容易了许多,但仍有许多不足之处。
直到二十世纪七十年代,分子遗传标记的出现才使遗传标记的研究跨入新天地,开启了新的纪元。
2 理想的分子遗传标记所谓理想的分子遗传标记即具有遗传多态性高;检测方式简洁明了,自动化程度高;遗传共显性。
在实践过程中人们目前还没有发现类似的分子遗传标记。
目前,所有已知的分子遗传技术都具有一定的不足。
3 动物分子标记技术的种类随着生物科学技术的不断发展相继出现了多种分子遗传标记技术。
主要有RFLP、RAPD、AFLP、SNP、CAPS等。
3.1 限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphism,RFLP)RFLP是利用限制性内切酶将DNA切成大小、数量不一的小片段。
经过凝胶电泳的分离后与克隆DNA通过Sonthern杂交之后在经过放射性同位素显影技术显影。
分子标记的发展及分子标记辅助育种
分子标记的发展及分子标记辅助育种分子标记是一种分子生物学技术,利用分子标记可以对生物体进行精确的鉴定和分类,从而为种质资源的收集、保存和利用提供了科学依据,也为育种研究提供了有力的工具。
在过去的几十年里,分子标记在植物和动物育种中的应用得到了快速的发展,并取得了显著的成果。
分子标记的发展始于20世纪80年代初,当时人们发现了一种短序列的DNA片段可以在不同个体之间显示出遗传多样性,这是由于这些DNA片段的序列差异引起的。
这些DNA片段被称为分子标记,通过对它们进行分析可以对个体之间的遗传关系和遗传多样性进行研究。
最早被应用的分子标记技术是限制性片段长度多态性(RFLP),它通过酶切基因组DNA并利用凝胶电泳分析鉴定目标DNA片段。
随着技术的不断进步,研究者们开发了更多的分子标记技术,如随机扩增多态性DNA(RAPD)、简单重复序列(SSR)、单核苷酸多态性(SNP)等。
这些技术的应用使得分子标记研究更加快速、精确和可行,并且具有较高的标记密度和遗传显著性。
分子标记辅助育种是一种利用分子标记技术辅助繁殖和选育目标生物种的育种方法。
通过对目标性状的分子标记进行检测和分析,可以提高育种效率和精确性。
分子标记可以用来鉴定和筛选出具有良好性状的亲本,进行遗传多样性分析,生成遗传地图,以及进行分子辅助选择等。
分子标记辅助育种可以节省时间和人力,并且提高了育种的预测能力和成功率。
在植物育种中,分子标记辅助育种已经取得了显著成果。
例如,通过利用分子标记鉴定具有抗病性的基因或性状,育种者可以选择更适应特定环境或具有更好品质的材料,从而加速育种进程。
此外,分子标记辅助选育还可以用于配制亲本材料,避免不受欢迎的亲缘关系交配,从而提高杂交育种的成功率。
在动物育种中,分子标记辅助育种也得到了广泛应用。
例如,通过对动物基因组进行分子标记分析,可以提高畜禽在繁殖、营养和抗病等方面的性能。
另外,分子标记辅助选择还可以用于肉用动物的品质评估和选育,对于提高畜禽产品的品质和市场竞争力具有重要意义。
分子标记及其应用研究的新进展
分子标记及其应用研究的新进展随着物种数量的快速增加和物种之间的关系逐渐复杂化,如何有效的鉴定、分类和研究这些生物体的特征成为了生物学研究的重要课题之一。
分子标记是一种基于生物分子形态和功能的标志物,其具有分子生物学特征,能够反映整个生物体系发育历史上的关系和演变过程,因此是现代生物学研究中不可或缺的工具。
本文将探讨分子标记研究的新进展以及其在生物学研究中的应用。
一、分子标记的种类和常用分类方法分子标记种类多样,其中常用的包括基因序列、蛋白质序列、核酸序列、微卫星等,还有DNA指纹技术、DNA芯片技术、SNP鉴定技术等。
在分类上,主要可分为分型标记和基因标记两类。
分型标记用于确定物种之间遗传性状的差异,常用的分型标记包括RAPD(随机扩增多态性DNA)、AFLP(扩增片段长度多态性)、SSR(微卫星)、ISSR(插入缺失扩增多态性序列)、SRAP(序列相关的扩增片段)等,它们以拟南芥、玉米、大麦、水稻等植物物种为主要研究对象。
而基因标记则是指那些能够显式或隐式的遗传的分子标记,例如限制性片段长度多态性(RFLP, Restriction Fragment Length Polymorphism)、单序列重复(SSR, Simple Sequence Repeats)以及单核苷酸多态性(SNP, Single Nucleotide Polymorphism)等标记。
二、分子标记进展1. SSR标记在遗传关系的研究中,SSR标记是最常用的分子标记之一。
其具有高度多态性、遗传稳定性,能够反映出物种内、群体间的遗传多样性,已具有广泛的应用价值。
最新的SSR标记研究显示,SSR标记可以不仅用于物种之间及个体群体的遗传差异的鉴定,还可以用于自然选择以及人为选择在作物、畜禽和人类之间的比较研究。
SSR标记也可以在生态学、遗传学、生物多样性以及系统学研究中起到不可替代的作用。
2. SNPs标记SNP标记是一类单核苷酸多态性标记,由于其数量众多,便捷性高、数据产生速度快等原因,越来越受到广大研究人员的青睐。
分子标记技术及其进展
(接封3)[15]T ischer E ,M itchell R ,Hartman T ,et al .The human gene for vascular en 2dothelia growth factor ,multiple protein forms are encoded through alternative zx on splicing[J ].J.Biol.Chem ,1991,266:26031-260371[16]K lagsbrun M ,Dam ore PA.Regulators of angiogenesis [J ].A nnu.R ev.Physiol ,1991,53(2):217-2391[17]毛春明,杨晓1TG F -β在创伤愈合中的作用[J ].军事医学科学院刊,2001,25(3):232-2351[18]Bicknell R ,and Vallee BL.Angiogenesis stimulates endothelial cell prostacydin secretion by activation of phospholipase A2[J ].Proc.N atl.A 2cad.Sci .US A ,1989,86:1573-15771[19]Brogi E ,Wu T ,et al .Indirect angiogenic cytokines upregulate VEG F and bFG F gene expression in vascular sm ooth muscle cells ,whereas hypoxia upregu 2lates VEG F expression only[J ].Circulation ,1994,90:649-6521[20]M as on JC ,Lidington E A ,Ahmad SR ,et al .bFG F and VEG F synergisti 2cally enhance endothelial cytoprotection via decay -accelerating factor induction [J ].Am J Physion ,2002,282:C578-5871[21]Papetti M ,Herman IM.M echanisms of normal and tum or -derived angio 2genesis [J ].Am J Physiol ,2002,282:947-9701[22]Sem orre PV ,G uerrin M ,Cholle P ,et al .Vasculotropin -Veg f stimulates retinal capillary endothelial cell through an autocrine pathway [J ].I nveset oph 2th almol V is Sci ,1994,35:3303-34001[23]龚晓敏,江时森1血管新生和动脉粥样硬化[J ].中国循环,2001,5(2):91-931收稿日期:2001-10-21;修回日期:2002-01-15作者简介:王志林(1976-),男,硕士生。
DNA分子标记在中药鉴定中的应用及发展趋势分析
DNA分子标记在中药鉴定中的应用及发展趋势分析中药作为中国传统草药治疗的瑰宝,具有独特的药理作用和疗效,被广泛应用于临床实践和药物开发中。
然而,由于中药的复杂性和多样性,中药鉴定一直是一个复杂而困难的问题。
传统的中药鉴定方法主要依靠外观特征、理化性质、薄层鉴定和化学成分鉴别。
然而,这些方法存在着一定的局限性,往往无法解决中药的复杂性和多样性问题。
近年来,DNA分子标记在中药鉴定中得到了广泛的应用,并且呈现出了良好的发展前景。
DNA分子标记技术能够通过鉴别和分析中药植物的DNA序列来确定中药品种的真实性和纯度。
DNA分子标记的主要方法包括PCR、限制酶加性片段长度多态性(RFLP)、序列相关标记(SSR)、随机扩增DNA (RAPD)、增强型DNA扩增(AFLP)和DNA条形码等。
通过这些方法,可以从中药材中直接提取DNA,通过核酸杂交、PCR扩增、电泳分析等技术,快速准确地鉴定中药材的真实性。
DNA分子标记在中药鉴定中的应用具有许多优势。
首先,DNA分子标记能够在分子水平上对中药进行鉴定,不受外界环境的影响,准确度更高。
其次,DNA分子标记不仅可以确定中药品种的真实性和纯度,还可以对混淆品种进行鉴别,有助于保护中药材的质量和安全。
此外,DNA分子标记还可以用于中药材的品种鉴定、种质资源保护和遗传分析等领域,为中药的开发和保护提供有力的科学依据。
然而,DNA分子标记在中药鉴定中仍然存在一些挑战和问题。
首先,由于中药植物的遗传多样性和基因组复杂性,不同基因序列的选择以及标记技术的适应性需要进一步优化和改进。
其次,标本库的建立和管理是DNA分子标记在中药鉴定中的关键问题,需要收集和整理大量的中药植物样本,并建立完整的DNA序列数据库。
此外,鉴定方法的标准化和规范化也是DNA分子标记在中药鉴定中亟待解决的问题。
未来,DNA分子标记在中药鉴定中的发展趋势将主要体现在以下几个方面。
首先,随着高通量测序技术的发展和应用,将更多地应用于中药材的遗传多样性分析和基因组学研究。
DNA分子标记技术研究进展
DNA分子标记技术研究进展遗传标记在遗传学的建立和发展过程中有着举足轻重的作用,随着遗传学的进一步发展和分子生物学的异军突起,遗传标记先后相应地经历了形态标记、细胞学标记、生化标记和DN A分子标记四个发展阶段。
前三种标记都是以基因表达的结果为基础的,是对基因的间接反映;而DNA分子标记则是DNA水平遗传变异的直接反映,它具有能对各个发育时期的个体、各个组织、器官甚至细胞作出―中性‖以及操作简便等特点。
正是这些特点,奠定了它极其广泛的应用基础。
DNA分子标记本质上是指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异的特异特DNA片段[1]。
DNA分子标记大多以电泳谱带的形式表现生物个体之间DNA差异,通常也称为DNA的指纹图谱。
在过去10多年中,分子标记技术得到了突飞猛进的发展,至今已有几十种分子标记技术相继出现,并在基因库构建、基因克隆、基因组作图、基因定位、作物遗传育种、植物亲缘关系鉴别等各个研究领域得到了广泛的应用。
1.第一代分子标记1.1 RFLP标记技术1980年Botesin提出的限制性片段长度多态性(Restriction fragment length polymorphism s ,RFLP)可以作为遗传标记,开创了直接应用DNA多态性的新阶段,是最早应用的分子标记技术[2]。
RFLP是检测DNA在限制性内切酶酶切后形成的特定DNA片段的大小,反映DNA分子上不同酶切位点的分布情况,因此DNA序列上的微小变化,甚至1个核苷酸的变化,也能引起限制性内切酶切点的丢失或产生,导致酶切片段长度的变化。
RFLP标记的等位基因具有共显性的特点,结果稳定可靠,重复性好,特别适应于构建遗传连锁图。
但是,在进行RFLP分析时,需要该位点的DNA片段做探针,用放射性同位素及核酸杂交技术,既不安全又不易自动化。
另外,RFLP对DNA多态性检出的灵敏度不高,RFLP连锁图上还有很多大的空间区[3]。
1.2 RAPD标记技术为了克服RFLP技术上的缺点,Williams等[4]于1990年建立了随机扩增多态DNA(Rando mamplified polymorphic DNA ,RAPD)技术,由于其独特的检测DNA多态性的方式使得RAPD技术很快渗透于基因研究的各个领域。
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第15卷第1期黑龙江八一农垦大学学报 15(1):39~43 2003年3月 J.of Heilongjiang August First Land Reclamation University Mar. 2003文章编号:1002-2090(2003)01-0039-05DNA分子标记及其进展 王凯1,韦善忠2,罗江2,肖翠红1,刘振华1(1.黑龙江八一农垦大学, 密山 158308; 2.黑龙江浓江农场) 摘要:本文概述了DNA分子标记技术的发展过程、种类、基本原理、特点及其进展。
关键词:DNA;分子标记 中图分类号:Q349.55 文献标识码:ADNA Molecular Markers and Their AdvancesWANG Kai,WEI Shan-zhong,LUO Jiang et al.Abstract: The development process ,categories, basic principles, characteristics and advances of DNA molecular marker technology were summarized in this paper.Key words: DNA;Molecular marker0 前言 DNA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——形态标记、同工酶标记、细胞标记相比,DNA分子标记具有的优越性有:大多数分子标记为共显性,对隐性的农艺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[1、2]。
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,广泛应用于作物遗传育种、基因组作图、基因定位、植物亲缘关系鉴别、基因库构建、基因克隆等方面[3、4]。
1 基于DNA—DNA杂交的分子标记技术 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,主要有RFLP和VNTR。
1.1 限制性片段长度多态性(Restriction Fragment Length Polymorphism, RFLP) RFLP出现最早,也称为第一代DNA分子标记,其原理是检测DNA在限制性内切酶酶切后形成的特定大小的DNA片段。
由于不同来源DNA的特定的限制性内切酶酶切位点分布不同,每一种DNA与限制性内切酶酶切所产生的片段大小都是特异的,从而产生多态性[5]。
RFLP的等位基因具有共显性特点。
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[6]。
RFLP技术的缺点主收稿日期:2002-11-11 作者简介:王凯(1973-),男,助理农艺师,黑龙江八一农垦大学毕业,现从事食用菌的科研工作。
40 黑龙江八一农垦大学学报第15卷要是克隆可表现基因组DNA多态性的探针较为困难,实验操作较繁琐,检测周期长,成本费用高[1]。
1.2 串联重复变异值(Variable Number of Tandem Repeats, VNTR) 真核生物DNA存在大量的串联重复序列的高变异区,可采用VNTR标记技术区分小卫星或微卫星序列的差异。
VNTR基本原理与RFLP大致相同,但要求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的序列的完整性,也可使卫星序列所在片段含有较少无关序列,通过电泳可充分显示不同长度重复序列片段的多态性。
分子杂交所用DNA探针核苷酸序列也必须是小卫星或微卫星序列[2,3]。
VNTR一次可检测到基因座位数达十几个,但也存在实验操作繁琐、检测时间长、成本高的缺点[4]。
2 基于PCR技术的分子标记技术2.1 随机引物的PCR标记 常用的随机引物PCR标记有RAPD、AP-PCR、DAF、ISSR等,其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。
2.1.1 随机扩增多态性DNA(Random Amplified Polymorphism DNA,RAPD) RAPD基本原理是利用随机引物(一般为8~10 bp)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[7,8]。
RAPD的优点是:技术简单,检测迅速;只需少量的DNA样品;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;成本较低。
RAPD存在的缺点:是显性标记,不能鉴别杂合子和纯合子;存在共迁移问题,不能分开长度相同但碱基序列不同的DNA片段;稳定性和重复性差[3]。
2.1.2 任意引物PCR(Arbitrary PrimedPCR,AP-PCR) 与RAPD技术类似,所使用的引物较长(10~50 bp),引物首先在低严谨条件下与模板DNA退火,然后进行高严谨退火条件的循环,再采用凝胶电泳分析PCR产物。
AP-PCR技术稳定性比RAPD好,但揭示多态性的能力比RAPD低[1,8]。
2.1.3 DNA扩增指纹(DNA Amplified Fingerprints, DAF) DAF是一种改进的RAPD分析技术,所使用的引物浓度更高,长度更短(一般 5~8bp),与模板DNA随机结合的位点更多,扩增得到DNA条带更多,检测多态性的能力更强[1]。
2.1.4 简单序列重复区间(Inter-Simple Sequence Repeats, ISSR) ISSR标记技术利用真核生物基因组中广泛存在的SSR序列设计与其结合的引物,对两个相距较近、方向相反的SSR序列间的DNA区段进行扩增。
一般在引物的3'或5'端加入2~4个嘌呤或嘧啶碱基,对SSR座位筛选,使最终扩增出的ISSR片段不致太多,ISSR技术所用PCR引物长度在20个核苷酸左右,可采用与常规PCR相同的反应条件,稳定性比RAPD好,在所用两端引物中,可以一个为锚定引物,另一个为随机引物[3,9]。
ISSR标记技术呈孟德尔式遗传,具显性或共显性。
2.2 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(通常为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。
2.2.1 序列标志位点(Sequence-tagged Site, STS) STS标记是根据单拷贝的DNA片段两端序列,设计一对特异引物,扩增基因组DNA产生一段长度为几百bp的特异序列,通过分析其多态性,界定基因组的特异位点。
本分析结果稳定可靠,可作为比较遗传图谱和物理图谱的共同位标[10]。
2.2.2 简单重复序列(Simple Sequence Repeats, SSR) SSR标记是利用真核生物基因组中存在的大量重复序列(微卫星序列)设计引物,通过PCR扩增串联的重复序列,依据微卫星寡核氨酸的重复次数在同一物种不同基因型间的差异,揭示长度多态性[11,12]。
SSR具有以下优点:检测快速、信息量大;一般检测到的是一个单一的多等位基因位点;第1期王凯等:DNA分子标记及其进展 41 微卫星为共显性遗传,可鉴别杂合子和纯合子;所需DNA量少。
SSR标记必须依赖测序设计引物,所以开发成本高、工作量大[3]。
2.2.3 序列特异扩增区域(Sequence Characterized Amplified Region, SCAR) 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PAPD片段相对应的单一位点鉴别出来[13]。
SCAR标记是共显性遗传,待检DNA间的差异可直接通过有无扩增产物来显示。
SCAR标记方便、快捷、可靠,可以快速检测大量个体,结果稳定性好,重现性高[1]。
2.2.4 单引物扩增的反应(Sigle Primer Amplification Reaction, SPAR) SPAR技术是与RAPD技术相似的标记技术,使用在SSR基础上设计的一个引物与SSR之间的间隔序列进行特异性结合,通过PCR技术扩增SSR之间DNA序列,凝胶电泳分离扩增产物分析其多态性[3]。
ISTR(Inverse Sequence-tagged Repeat)技术是一种与SPAR技术非常相似的标记技术,所用引物是在反向重复序列(copia序列)基础上设计的,PCR扩增的是copia序列之间的DNA序列[1]。
2.2.5 DNA单链构象多态性(Single Strand Conformation Polymorphism,SSCP) SSCP是指等长单链DNA因核酸序列的差异而产生构象变异,在非变性聚丙烯胺中表现为电泳迁移率的差别。
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分成单链,再用凝胶电泳分离,根据条带位置变化来判断目的片段中是否存在突变。
SSCP结果判定是通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。
SSCP技术简单易行,仪器要求低。
但是,灵敏度低,并不能检测到所有的DNA突变;对环境温度敏感;由于单链DNA中会有多种热稳定性相近的构型,电泳中会呈现出多条条带[1,5]。
2.2.6 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。
ddF方法克服了SSCP分析时因DNA长度影响SSCP显示的困难,通过一种双脱氧核苷酸生产特异性的单链DNA,使其长度合适的DNA片段显示SSCP改变[3]。
2.2.7 内部转录间隔区(Internal Transcribed Spacers, ITS) 真核生物细胞的rDNA的重复片段中,ITS区进化速度较快,适合作遗传标记进行种群和同属近缘种群及种类的系统发育分析,在ITS两侧的18S、5.8S、28S编码区具有非常保守的区域,便于设计引物。