微卫星标记
微卫星标记及其在实验动物中的应用
2005年8月第15卷 第4期中国比较医学杂志CHINESE JOURNA L OF COMPARATIVE ME DICINE August ,2005V ol.15 N o.4综述与专论微卫星标记及其在实验动物中的应用宋国华,刘田福(山西医科大学实验动物中心,太原 030001) 【摘要】 微卫星序列广泛存在于各类真核基因组中,是一种简单序列重复(simple sequence repeats ,SSR )。
由于它具有多态性高、结果稳定可靠等特点,因此是一种十分理想的分子标记,在遗传图谱构建、数量性状位点(QT L )定位、标记辅助选择、遗传多样性评估、遗传监测等领域都有着重要的应用价值。
【关键词】 微卫星重复;动物,实验【中图分类号】Q95-331 【文献标识码】A 【文章编号】167127856(2005)0420244205Application of Microsatellite in Laboratory AnimalS ONG G uo 2hua ,LI U T ian 2fu(Laboratory Animal Center of Shanxi Medical University ,T aiyuan 030001,China )【Abstract 】 Microsatellites ,simple sequence repeats (SSR ),are distributed throughout the eukary ote genomes.Withabundant number ,highly polym orphic character ,reliable outcome ,microsatellites are useful tools for gene mapping construction ,localization of quantitative trait loci ,marker assisted selection ,genetic diversity detecting ,genetic m onitoring and others.【K ey w ords 】 Microsatellite repeats ;Animals ,laboratory[作者简介]宋国华(1973-),女,硕士,研究方向:实验动物遗传学。
微卫星分析讲解
3核苷酸重复有10种类型。
每个微卫星DNA 都由核心序列和侧翼序列组成, 其核心序列呈串联重复排列,侧翼 序列位于核心序 列的两端,为保守的特异单拷贝序列。
PCR扩增后的等位微卫星可以用多种方法检测,如放 射性同位素、银染、荧光标记。
我们使用的 T1 载体是 3000bb,太长的片段不易连接。
6、接头连接里面的接头是商业化接头还是贵公司设计合成的,依据是 是我们自己制备的。同问题 3,根据内切酶所切还是互补序列 一样。
沸煮
8、 解链 15lPCR 产物。 98℃沸煮 5-10min, 迅速冰浴 1 min, 48℃水浴 1-5min,迅速冰浴 1 min。这个步骤是否有问题,每步的目的是?
已知序列:先用SSR hunter扫描SSR位点, 再根据得到的序列设计引物进行后列设计引物 进行后续实验。
实验报告主要内容
文字性实验报告:包含实验试剂耗材、步骤、实验条件、 体系、引物序列、统计结果等;
各位点筛选多态性的PDF图;
2、引物设计合成及筛选
荧光引物标记:选取一对引物中的一条,合成寡核苷 酸链后在5’端合成上荧光素,FAM、HEX、TMR、ROX 标准组合;
设计与合成:荧光引物的标记效率和纯度对后期试验 至关重要,我们按照法医身份鉴定试剂盒和基因诊断 领域的标准来制备荧光引物;
筛选:我们利用M13(荧光/通用引物,18bp,在5’端 添加荧光标记,将M13互补序列添加到一条普通引物 的5’ )加尾法提供筛选服务
测序原始数据(序列和峰图均去掉载体序列);
PDF图及对应的excel表(微卫星分析);
ssr分子标记原理
ssr分子标记原微卫星DNA又叫简单重复序列,指的是基因组中由1~6个核苷酸组成的基本单位重复多次构成的一段DNA,广泛分布于基因组的不同位置,长度一般在200bp以下。
研究表明,微卫星在真核生物的基因组中的含量非常丰富,而且常常是随机分布于核DNA中。
微卫星中重复单位的数目存在高度变异,这些变异表现为微卫星数目的整倍性变异或重复单位序列中的序列有可能不完全相同,因而造成多个位点的多态性。
如果能够将这些变异揭示出来,就能发现不同的SSR 在不同的种甚至不同个体间的多态性,基于这一想法,人们发展起了SSR标记。
SSR标记又称为sequence tagged microsatellite site,简写为STMS,是目前最常用的微卫星标记之一。
由于基因组中某一特定的微卫星的侧翼序列通常都是保守性较强的单一序列,因而可以将微卫星侧翼的DNA片段克隆、测序,然后根据微卫星的侧翼序列就可以人工合成引物进行PCR扩增,从而将单个微卫星位点扩增出来。
由于单个微卫星位点重复单元在数量上的变异,个体的扩增产物在长度上的变化就产生长度的多态性,这一多态性称为简单序列重复长度多态性(SSLP),每一扩增位点就代表了这一位点的一对等位基因。
由于SSR重复数目变化很大,所以SSR标记能揭示比RFLP高得多的多态性,这就是SSR 标记的原理。
RAPD 技术是建立在PCR (Polymerase Chain Reaction)基础之上的一种可对整个未知序列的基因组进行多态性分析的分子技术。
其以基因组DNA为模板, 以单个人工合成的随机多态核苷酸序列( 通常为10 个碱基对) 为引物, 在热稳定的DNA 聚合酶( Taq 酶) 作用下, 进行PCR 扩增。
扩增产物经琼脂糖或聚丙烯酰胺电泳分离、溴化乙锭染色后,在紫外透视仪上检测多态性。
扩增产物的多态性反映了基因组的多态性。
/////////////////////////////////////////////生物的基因组中,特别是高等生物的基因组中含有大量的重复序列〔14〕,根据重复序列在基因组中的分布形式可将其分为串联重复序列和散布重复序列。
SSR标记的原理步骤
SSR:微卫星DNA又叫简单重复序列,指的是基因组中由1~6个核苷酸组成的基本单位重复多次构成的一段DNA,广泛分布于基因组的不同位置,长度一般在200bp以下。
研究表明,微卫星在真核生物的基因组中的含量非常丰富,而且常常是随机分布于核DNA中。
微卫星中重复单位的数目存在高度变异,这些变异表现为微卫星数目的整倍性变异或重复单位序列中的序列有可能不完全相同,因而造成多个位点的多态性。
如果能够将这些变异揭示出来,就能发现不同的SSR在不同的种甚至不同个体间的多态性,基于这一想法,人们发展起了SSR标记。
SSR标记又称为sequence tagged microsatellite site,简写为STMS,是目前最常用的微卫星标记之一。
由于基因组中某一特定的微卫星的侧翼序列通常都是保守性较强的单一序列,因而可以将微卫星侧翼的DNA片段克隆、测序,然后根据微卫星的侧翼序列就可以人工合成引物进行PCR扩增,从而将单个微卫星位点扩增出来。
由于单个微卫星位点重复单元在数量上的变异,个体的扩增产物在长度上的变化就产生长度的多态性,这一多态性称为简单序列重复长度多态性(SSLP),每一扩增位点就代表了这一位点的一对等位基因。
由于SSR重复数目变化很大,所以SSR标记能揭示比RFLP高得多的多态性,这就是SSR标记的原理。
? 与其它分子标记相比,SSR标记具有以下优点:(1)数量丰富,覆盖整个基因组,揭示的多态性高;(2)具有多等位基因的特性,提供的信息量高;(3)以孟德尔方式遗传,呈共显性;(4)每个位点由设计的引物顺序决定,便于不同的实验室相互交流合作开发引物。
因而目前该技术已广泛用于遗传图谱的构建〔11,12,18,19,33〕、目标基因的标定〔8,9,21,22,26〕、指纹图〔22〕的绘制等研究中。
但应看到,SSR标记的建立首先要对微卫星侧翼序列进行克隆、测序、人工设计合成引物以及标记的定位、作图等基础性研究,因而其开发费用相当高,各个实验室必须进行合作才能开发更多的标记。
微卫星DNA标记
1微卫星DNA标记的发现1974年,Skinner等在研究寄居蟹的基因组时发现了微卫星DNA的重复序列。
此后,在人、动物和酵母的基因组中都发现了类似大量的简单重复序列。
直到1986年,Ail等首次用合成的微卫星寡核苷酸作为探针用于人的指纹分析,这时才得到重视。
1988年,Jeffreys等人做了进一步的研究并使之发展成为新的遗传分子标记系统。
1989年,Litt等[1]扩增到了人类基因组微卫星序列,从而创造了“微卫星(microsatellite)”这个名称。
2微卫星DNA的结构微卫星DNA又称简单重复序列(simplesequencere-peats,SSR)或短串联重复序列(shorttandemrepeats,STR),是指以少数几个核苷酸(一般是1~6个)为单位串联重复的DNA序列。
这些重复序列的重复次数和重复程度在不同的生物体内高度变化,并且随机分布于真核生物基因组中。
普遍认为,在染色体上,除着丝粒及端粒区域外,其他区域也广泛散在分布有微卫星位点。
Weber根据微卫星核心序列排列方式的不同,将其分为完全(无间隔)、不完全(有非重复单位的碱基间隔)和复合型(2个或更多重复单位彼此毗邻连续出现)微卫星3种类型。
3微卫星DNA标记的优缺点3.1优点①分布广泛。
微卫星DNA广泛且均匀地分布于真核生物基因组中。
②多态性丰富。
由于微卫星在不同个体中的重复单位数目变异大,因而造成其长度具有高度的多态性,使其可以包含大量丰富的信息。
③简易高效安全性。
微卫星检测方法简便且效率高,单个位点检测时间很短,一般不超过24h,并可以多个位点同时进行检测。
微卫星标记没有任何表型效应,因而不存在对家畜个体的有害或次级效应。
④保守与通用性。
微卫星侧翼序列的保守性以及物种间某些染色体区段的共线性,某一物种的微卫星引物可以应用于相近物种。
⑤共显性遗传。
微卫星标记的等位基因遵循孟德尔共显性遗传,因而易区分纯合型和杂合型。
3.2缺点①建立和筛选基因文库,进行克隆和测序,都是非常繁琐、耗时的工作。
微卫星分析讲解
我们使用的 T1 载体是 3000bb,太长的片段不易连接。
6、接头连接里面的接头是商业化接头还是贵公司设计合成的,依据是 是我们自己制备的。同问题 3,根据内切酶所切还是互补序列 一样。
沸煮
8、 解链 15lPCR 产物。 98℃沸煮 5-10min, 迅速冰浴 1 min, 48℃水浴 1-5min,迅速冰浴 1 min。这个步骤是否有问题,每步的目的是?
目的是让 DNA 完全变性成单链 DNA,利于杂交。
1-5min, 98℃
9、杂交体系中的探针是根据 DNA 吗 不是,还有非目的 DNA。
11、菌落用的是何种菌 大肠杆菌的 TOP10 菌株。
12、TP -M13-SSR 程序中为何有两个不同的循环,目的是 前 35 个循环让引物结合扩增目的片段,后 10 个循环与 TP -M13 结合。
1、在接头连接反应中,核酸内切酶:Sau3AI,
5’
TGTAAAACGACGGCCAGT-FAM/HEX
微卫星扩增引物的来源:
直接应用已发表的微卫星DNA引物
使用近缘物种的引物
通过筛选DNA序列数据库,或筛选克隆的简 单重复序列,借助计算机软件进行引物—最好最根本的方法(引物开发)
2、目前样品是否有剩余,大概剩余多少,都哪些样品有剩余 叶片和 DNA 均有剩余,可以给您返样。
3、选用 Sau3AI 酶是否有依据 Sau3AI 能切出 4 碱基粘性末端,我们使用的接头序列是与该粘性末端匹配的,
识别 4 碱基的内切酶位点比 5 或 6 碱基的位点要多(依据概率计算) ,可以把基因组打断, 但又不会打得很碎。 也可以使用其他 4 碱基内切酶替换, 但接头序列也要与之改变。 文献中 常用的内切酶有 Sau3AI、EcoRI、Rsa I 等。
微卫星DNA标记技术在养猪业中的应用
10 kb 的 DNA 序列中就会出现一个微 取质粒后利用载体插入位点两端的已知
微卫星 DNA 的长度一般为 200 bp
卫星序列 [3]。
序列设计引物,再测定插入片断的序列, 左右,很容易进行 PCR 扩增。PCR 扩
2 微卫星DNA标记的特点
即可知道某一微卫星位点及其侧翼序列 增的高度灵敏性、高度特异性及操作简
设定的连锁遗传距离越大,则找到一个 对其进行操作和利用。
状位点 (QTL) 间的连锁分析 [J]. 农业生
与生产性状主效基因连锁的标记位点的 3.3 鉴定个体亲缘关系或品系间的
物技术学报 , 1994,(2):17-24.
可能性就越大。利用 QTL 微卫星标记 遗传结构
[7] M a t t a p a l l i l M J . A n a l y s i s o f
串联序列 [1],其中最常见的是 2 个碱基 一种是对于已经发现的微卫星 DNA,可 递给下一代,并且等位基因间呈共显
的双核苷酸重复ห้องสมุดไป่ตู้即 (TG)n 和 (CA)n, 在数据库中直接寻找合适的引物,对基 性遗传,容易区分出纯合型和杂合型。
每个微卫星 DNA 的核心序列结构相同, 因组进行 PCR 扩增和测序来分析微卫星 这使其在物种起源、遗传图谱、连锁
卫星 DNA 多态性的研究可在生产中选 产物表现多态,而在马和人中则未扩增 是不均衡的,这些基因中有的是主效基
取数个与生产性能相连锁的微卫星标 出多态产物。龚明川 [8] 利用 16 对鼠微 因,有的是辅助基因。微卫星在染色体
记,在这些位点上对所研究的品种或品 卫星位点的引物,以家兔的基因组为模 上是随机分布的,如果某一微卫星位点
与某些功能基因或 QTL 间的连锁关系,
种群遗传学中微卫星DNA标记的应用-分子生物学论文-生物学论文
种群遗传学中微卫星DNA标记的应用-分子生物学论文-生物学论文——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印——微卫星广泛存在于真核生物基因组中,一般由1~6个碱基组成重复片段,因为其种类多、分布广及重复次数在个体间具有高度的变异性呈现高度的多态性、共显性,所以微卫星DNA标记已经成为种群遗传学中被广泛应用的分子标记。
下面由学术堂为大家整理出一篇题目为种群遗传学中微卫星DNA标记的应用的分子生物学论文,供大家参考。
原标题:微卫星DNA标记应用前景浅议摘要:微卫星广泛存在于真核生物基因组中,一般由1~6个碱基组成重复片段,因为其种类多、分布广及重复次数在个体间具有高度的变异性呈现高度的多态性、共显性,所以微卫星DNA标记已经成为种群遗传学中被广泛应用的分子标记。
就微卫星的结构、功能及其形成机制方面在特定基因定位,种群遗传结构分析、种群内亲缘关系界定、物种进化分析等方面的应用进行阐述。
关键词:微卫星;物种进化;基因图谱;亲子鉴定分子标记是以个体之间的遗传物质内核苷酸序列变异为基础的遗传标记,是DNA水平上遗传多态性的直接的反映。
微卫星标记是继RFLP、AFLP之后的一种新的遗传标记。
微卫星标记已被广泛应用于保护遗传学研究的各个领域,包括种群遗传多样性评估、种群遗传结构分析、遗传图谱构建、基因定位和亲子鉴定等。
1 微卫星标记的发现20世纪70年代,生物科学家Litt[1]等在研究寄居蟹基因组DNA 时发现其基因组中存在许多不同碱基的重复序列。
在后续研究中,发现人、动物和酵母基因组中均存在大量类似的重复单元并于1988年将此重复序列作为新的遗传标记并应用于人类,创造出微卫星(Microsatellite)的名称。
2 微卫星的结构微卫星又称简单重复系列(Simple SequenceR e p e a t s,S S R)或简单串联重复序列多态性(S h o r tTandem Repeat Polymorphism,STRP),这些位点由短的重复串联序列(1~6 bp)组成。
微卫星标记及其在动物遗传育种中的应用
涉及 D N A结 构 , 通常与表型无关 , 这 种 方 法 可在 较 短 时 间 内 ,使 用非 常 低廉 的费用 检 测 出 1 个 群 体 的 全 部 有 害基 因。家 畜 中用 分 子遗 传 学 基 因技 术 研 究 发 现 的遗传 缺 陷 , 多 数是使 用 微卫 星标 记发 现 的。
示 动 物所 带 遗传 信 息 的 内容 ,准 确确 定 Q T L在 基 因
星序列存在 困难 ; 微卫星位点的获得较为繁琐 , 花费 较 大 ,须 进 行基 因文 库构 建 ,分 子 杂 交 等一 系 列 工
作, 分 析 成本 高 , P C R扩 增 产物 在 检测 过程 中常 出现 “ 影 子 带 ”和一 些 没有 被 扩增 的无 效基 因 , 都 会 给 鉴
检 测 动物 个 体基 因型 ,统 计 出动 物 群 体水 平 上 微卫
星座位等位基因的数 目及频率 ,并结合分子遗传学 和数量遗传学原理 ,计算 出各个 品种的平均遗传杂 合 度 和彼 此 间 的遗 传 距离 ,然后 进 行 多个 品种 群 间 的聚类分析 , 从而初步评估该 品种的遗传多样性 , 品 种间的亲缘远近和遗传分化关系。 杂 种 优 势 的大小 在 一 定 程度 上 取 决 于亲 本 间遗 传差异的大小 , 即遗传距离。有人用 D N A多态性测 定 品种或 品系间的差异 ,并据此得 出遗传距离 比其
繁 育 改 良
微 卫 星 标 记 及 其 在 动 物 遗 传 育 种 中 的 应 用
孙庆 华 陈 小兵 2
( 1 . 黑龙 江省杜 尔伯 特 蒙 古族 自治县 畜牧 兽 医兽 医局 黑龙 江杜 尔伯特 1 6 6 2 0 0 ,
2 . 黑龙 江 省杜 尔伯特 蒙古族 自治县职 教 中心 黑龙 江杜 尔伯 特 1 6 6 2 0 0)
微卫星分子标记开发方法
微卫星分子标记开发操作指南1、250ng DNA酶切(DNA必须比较纯)反应体系:ddH20 17.25µL10X buffer R 2.5µLMseⅠ(10U/ µL ) 0.25uL( 2.5U)DNA(50ng/µL) 5µL总反应体系25µL, PCR仪内37℃ ,3h酶切,65℃,15分钟失活。
电泳检测:1.5%的琼脂糖,150V 电泳20min,点样量约9µL-10µL,剩余的15µL用于连接。
2、酶切后的产物连接。
反应体系: ddH20 8.8µLMseⅠ接头1uM (3µL) 即1pmol/µL0.405nmol/μl = 405 pmol/μlT4 buffer 3µLT4 DNA ligase(5U/ µL) 0.2µL(1u)酶切后DNA 15 µL总反应体系30µL, PCR仪内37℃ ,2h或21℃,过夜连接,65℃10min失活。
MseⅠ接头5’-TACTCAGGACTCAT-3’/ 5’-GACGATGAGTCCTGAG-3’O=100µL 10pmol/µL接头:10µL 100pmol/µL+90µLddH23、连接的产物用灭菌蒸馏水稀释10倍(10µL酶切产物+90µL水)4、稀释的连接产物预扩增。
反应体系:无菌水 9.6µLTaq DNA聚合酶 buffer 1 X 2µLMgCl2 1.5mM 2µLMseⅠ-N primer 120ng 1µLdNT Ps 200uM 0.2µLTaq DNA聚合酶0.4U 0.2µL稀释的连接产物 5 µL 5µL总反应体系20µL。
微卫星标记简述
微卫星标记的简述微卫星标记(microsatellite),又称为短串联重复序列(simple tandem repeats, STRs)或简单重复序列(simple sequence repeats),是均匀分布于真核生物基因组中的简单重复序列,由2~6个核苷酸的串联重复片段构成,由于重复单位的重复次数在个体间呈高度变异性并且数量丰富,因此微卫星标记的应用非常广泛。
微卫星位点通常通过PCR扩增,扩增产物通过电泳分析并根据大小分离等位基因进行检测。
PCR扩增后的等位微卫星可以用多种方法检测,如荧光标记、银染。
微卫星存在于大多数生物的基因组中,被广泛的应用于遗传杂交育种和绘制染色体遗传图谱等领域。
高度多态的微卫星还可以用来在人群进行个体识别。
实验步骤1. 客户收集标本(血液或组织等标本)并提取DNA。
2. 设计引物序列并扩增,琼脂糖电泳检测结果。
3. 合成荧光标记引物。
4. 进行PCR扩增,产物通过测序仪器电泳检测, 获得扩增片段大小。
5. 分析测序仪器读出的数据,给结果图谱。
微卫星DNA 也称简单串联重复序列( Simple Sequence Repeats,简称SSRs)或简单串联重复序列多态性(Short Tandem Repeat Polymorphism,简称STRP)。
微卫星DNA 是真核生物基因组重复序列中的主要组成部分,主要由串联重复单元组成,每单元长度在1-10bp 之间,1 个SSR 的总长度可达几十到几百个bp。
每个微卫星DNA 都由核心序列和侧翼序列组成,其核心序列呈串联重复排列。
侧翼DNA 序列位于核心序列的两端,为保守的特异单拷贝序列,能使微卫星特异地定位于染色体常染色质区的特定部位。
Weber 将微卫星分为3 类:单纯(pure) SSR、复合(compound) SSR,和间隔(interrupted) SSR。
所谓单纯SSR 是指由单一的重复单元所组成的序列,如(AT) n;复合SSR 则是由2 个或多个重复单元组成的序列,如(GT)n(AT)m;间隔SSR 在重复序列中有其它核苷酸夹杂其中,如(GT)nGG(GT)m。
水产生物微卫星标记技术研究进展及其应用
水产生物微卫星标记技术研究进展及其应用一、本文概述随着现代生物技术的飞速发展,微卫星标记技术(Microsatellite Markers)已成为水生生物学研究中不可或缺的工具。
本文旨在全面综述水产生物微卫星标记技术的最新研究进展,包括其在水生生物遗传多样性分析、种群遗传结构解析、亲缘关系鉴定、遗传图谱构建、基因定位以及辅助育种等多个领域的应用。
本文还将探讨微卫星标记技术在未来水产生物学研究中的发展趋势和潜在挑战。
我们将对微卫星标记技术的基本原理和特点进行简要介绍,以便读者对该技术有一个清晰的认识。
随后,我们将重点回顾近年来微卫星标记技术在各类水产生物(如鱼类、甲壳类、贝类等)中的研究应用,以及所取得的重要成果。
在此基础上,我们将分析当前研究中存在的问题和不足,并对未来发展方向进行展望。
通过本文的阐述,我们期望能为从事水产生物学研究的学者和技术人员提供有益的参考和启示,推动微卫星标记技术在水产生物学领域的应用和发展。
二、微卫星标记技术的基本原理和方法微卫星标记技术,也称为简单序列重复(Simple Sequence Repeats, SSRs)或短串联重复(Short Tandem Repeats, STRs),是一种基于DNA序列多态性的分子标记技术。
其基本原理是利用生物基因组中广泛存在的微卫星DNA序列,这些序列由1-6个碱基组成的重复单元串联而成,重复次数在不同个体或品种间存在差异,从而表现出多态性。
微卫星位点的筛选和引物设计:通过生物信息学方法,从已知的基因组序列中筛选出微卫星位点,然后利用这些位点的序列信息设计特异性引物。
PCR扩增:以基因组DNA为模板,利用设计的特异性引物进行PCR 扩增,扩增产物即为包含微卫星序列的DNA片段。
电泳检测和数据分析:将PCR产物进行凝胶电泳,根据DNA片段的大小差异进行分离,然后通过凝胶成像系统观察并记录结果。
通过对电泳图谱的分析,可以计算出微卫星序列的重复次数,从而得到不同个体或品种间的多态性信息。
微卫星标记与动物遗传育种(1)
M% 以上 3 种微卫星在基因组分布的比例随物种而
有差异 &
#
微卫星标记的检测方法 微卫星标记的检测方法有 5 种 ! 一是在微卫
星数据库中直接寻找合适的引物 % 进行 NOH 扩增 和测序 % 凝胶电泳分析 & 但其局限是 ! 所研究的基 因序列是已知的 % 不能反映整个基因组 & 另一种是
收稿日期 !5667"67"11 改回日期 !5667"16"52
[W. \M]MOM. 等利用 Q 个微卫星对 1 个比利时猪种
进行了研究 ! 得出了品种内的遗传差异和遗传关 系 " YMG 等认为微卫星比传统的血型 $ 蛋白质多态 座位更具有多态性 ! 由此计算出的杂合度在 0^:A
$"%
构建遗传连锁图谱 $ 构建高精度动物遗传连
锁图谱的目的就是要揭示动物所带遗传信息的内 容 ! 准确确定控制数量性状基因座位 >;<=? 在基因 组中的位置 ! 是 % 位置克隆 & 的首要一步 ! 借此来调 控改良家禽家畜 " 微卫星因前述优点而成为构建 动物遗传图谱的最优标记 ! 其基本思路是 # 以微卫 星为基础 ! 在基因组中每隔一定距离找一个多态 微卫星标记 " 当这些标记达到一定饱和度时 > 约每 隔 @0A/0 BC 一个 ! 并覆盖 D0 8 以上基因组 E 便可 由此绘制一个基本遗传图谱 " 目前 !猪 $牛 $ 绵羊和 鸡的遗传图谱已经制作出来 ! 其中大部分是微卫 星标记 " FG+HIJ 等发表的牛的遗传连锁图谱中含
%
结语 微卫星标记技术由于其数量大 " 分布广 " 分布
均匀 " 多态信息含量高等特点 ! 已广泛应用于动物 遗传育种实践 ! 但目前微卫星标记的应用也存在 着一定的不足 ! 首先是微卫星的获得较为繁琐; 阳 性 克隆筛选 "ABC 序列测定 " 多态性分析等一系列工 作 ’ 其 次 ! 微 卫 星 KID 扩 增 产 物 在 检 测 过 程 中 常 出现 ( 影子带 )Q 硝酸银染色 & 和波峰重叠 % 荧光自动 测序仪 & 现象 ! 给等位基因的判读带来困 难 ! 从 而 使研究结果出现偏差 $
微卫星标记名词解释 -回复
微卫星标记名词解释-回复
微卫星标记是一种分子生物学技术,通过特定DNA序列的扩增和分析,来检测和识别基因组中的缺失、重复、插入或转座等结构变异,以及进行基因型分析和个体识别。
该技术利用多态性的微卫星序列(即重复序列,通常由2-5个碱基组成)作为标记,在PCR扩增后通过凝胶电泳等方法来分析DNA样本的特征,比较不同个体之间的差异。
微卫星标记广泛应用于生物多样性研究、亲子鉴定、遗传连锁图谱构建、疾病基因定位、种群遗传学等领域。
微卫星荧光标记基因组扫描X
文章编号:100727847(2000)S020018206微卫星荧光标记基因组扫描Ξ邓 昊,何云贵,夏家辉(湖南医科大学医学遗传学国家重点实验室,中国湖南长沙 410078)摘 要:微卫星荧光标记基因组扫描为20世纪90年代发展起来的一项分子生物学技术,在基因定位、个体识别等方面有广泛的应用.文中对其原理、策略、分析方法及应用作了论述,并探讨了它的发展前景.关键词:微卫星;荧光标记基因组扫描;基因定位;分析方法中图分类号:Q78 文献标识码:AFluorecence 2based G enescan with Microsatellite MarkersDE NG Hao ,HE Y un 2gui XI A Jia 2hui(National Laboratory of Medical G enetics ,Hunan Medical University ,Changsha 410078,Hunan ,China )Abstract :Fluorescence 2based genescan with microsatllite markers is a m olecular 2biology technique which developed in 1990πs.It is used widely in the field such as gene mapping ,pers onal identifica 2tion.Here we dem onstrate its principle ,research strategy ,analysis methods ,applications and discuss the developing prospect.K ey w ords :microsatellite ;fluorescence based genescan ;gene mapping ;analysis method人类基因组计划已开展了近10年,1999年12月1日美、日等国科学家宣布,人类22号染色体的测序工作业已完成,其余染色体的大规模测序工作在近3年也已将完成.运用大规模测序的大量数据,将cDNA 与致病基因一一对应起来,将疾病定位到染色体某一位置后进行突变检测,不失为基因克隆的一条捷径.微卫星(Microsatellite )DNA 标记是简单重复的DNA 片段,每个重复单位一般1~6个碱基(bp ),重复次数10~20次左右,广泛存在于真核生物中[1].由于其种类多,高度多态,基本上呈平均分布并可用PCR 检测,具有共显性遗传特征,因而广泛用于遗传作图.近年来绝大部分基因定位和克隆都运用了微卫星荧光标记的基因组扫描分析技术.1 原理与策略微卫星DNA 在人基因组中平均每30kb 存在1个,人类基因组中以(C A/G T )n 重复序列 第4卷 第2期(专辑)2000年6月 生命科学研究Life Science Research V ol 14 N o 12(Suppl.)Jun 12000 Ξ收稿日期:2000206212基金项目:国家杰出青年基金资助项目(39525012);国家自然科学基金重大项目(39896200)作者简介:邓昊(19732),男,湖南长沙人,硕士研究生,从事细胞遗传学和分子遗传学研究;何云贵(19702),男,湖南湘乡人,博士研究生,从事细胞遗传学和分子遗传学研究;夏家辉(19372),男,湖南医科大学教授,中国工程院院士,博士生导师.最多,简称(C A )n ,重复次数约15~16次[2,3],C A 重复在人类基因组中超过50000个.三核苷酸重复和四核苷酸重复也较常见,但杂合度往往不及二核苷酸重复高.尽管人类基因数目相同,但不同种族,甚至不同个体之间许多位点的微卫星却千差万别,故可应用微卫星标记进行基因分型(genotyping ),即用荧光标记PCR 一条引物的5′2端,将扩增产物进行聚丙烯酰胺凝胶电泳,根据分离片段大小进行基因型分析.基因型分析后,通过一些计算即能判断某一微卫星等位片段是否与疾病存在连锁(如Lod 值),或存在传递不平衡(T DT ).目前许多生物试剂公司都推出了基因组扫描试剂盒,包括推出商业化的微卫星荧光标记———半自动基因分型引物,如Research G enetics 的Weber human linkage screening set version 6,医学遗传中心的Marsh field screening set 等.Perkin Elmer 公司首先推出ABI Prism T M Linkage Mapping Set Ver 2sion 110,包括325个微卫星位点,分子量内标T AMRE 标记,接着又推出包含400个微卫星位点的ABI Prism Linkage Mapping Set Version 2,包含了28个Panel ,每个Panel 由10多个位点的引物组成,分子量内标为ROX 标记.最近又推出间隔5cM 的高密度试剂盒.同一Panel 中的同一荧光标记引物扩增片段大小不重叠,相隔15bp 以上,这样多个位点可进行基因分型.这些引物分别由3种不同颜色(62FAM ,HEX ,NE D ,其中FAM 荧光强度为HEX 、NE D 的2倍)荧光标记引物5′端.可将每对引物分别按其最优条件扩增混合上样,也可将多对引物混合,采用T ouchdown 反应程序.该程序通过每个循环逐步降低退火温度,以便使每对引物均能在PCR 过程中达到最佳退火温度扩增出产物并使产物具有较高的特异性,同时取法国人CEPH 202作为阳性对照样品.PCR 产物在测序仪上进行变性聚丙烯酰胺凝胶电泳,收集软件,G ene Scan 软件和G enotyper 软件收集和分析,如确定等位片段大小,基因分型等.还可以用一系列相关软件如G enobase 和G enopedigree 进行后续工作处理.2 基因组扫描结果分析方法无论是单基因病还是多基因病的定位研究中,都可应用微卫星多态标记.目前分析方法可分为参数分析方法(对数优势记分法Log odds of score method ,Lods 法)和非参数分析方法(等位基因法,群体相关性分析),或分为家系连锁分析(Lods 法,等位基因法)和群体相关性分析.1)对数优势记分法:在假定有单个主基因存在的前提下,可运用Lods 法.Lod 值即两位点呈连锁的机率与不呈连锁的机率比的对数值,Lod 值等于3代表连锁的机率是不连锁的机率的1000倍.连锁分析是基于标志位点和疾病位点是否存在共分离,主要是根据生殖细胞减数分裂时染色体发生交换和重组的原理,如果多态标记与待定基因位于不同染色体上或同一染色体的较远位置,则它们向子代传递过程中将出现非连锁,即“连锁平衡”,反之,如果该标记与待定基因位于同一染色体且相距较近,则它们在传递过程中就不会自由分离,而呈现“共分离”(consegregation ),即“连锁不平衡”.两基因连锁程度以它们之间的遗传距离(重组百分率)表示.人类1cM 代表1%重组率,相当于106bp.家系连锁分析方法通过假定遗传模式来决定标记位点是否与疾病位点连锁.目前最常用的是Lods 法,即对数优势计分法,一般认为,Lods >1支持连锁,Lods <-2否定连锁,Lods >3肯定连锁,Lods 介于-2与3之间需增加家系材料.而最近Zhao 等[4]指出,GE NESC AN 如果涉及一个少量减数分裂的大量标记,建议用Lods >316.用M onte Cale 假设方法,M onte 实验示Ⅰ类错误随染色体长度、标记数和标本数变化.在通常50个有信息的减数分裂中,当50个标记均匀分散在一条染色体上91 第2期(专辑) 邓 昊等:微卫星荧光标记基因组扫描 02 生 命 科 学 研 究 2000年 (150cM为一条染色体平均长度),应用Lod值310估计染色体范围I类错误率为0100574,然而,对于更多的样本和更短的染色体,支持连锁的Lod值建议在310~316,这是基于接近I 型错误的基础上的.家系连锁分析优点是对连锁的判断能力强,能确定连锁程度,即遗传距离.缺点是需要完整的系谱材料,分析结果受遗传模型设定的影响,对遗传参数如基因频率,基因传递率,及外显率等的依赖性较强.2)等位基因法:也称受累亲属对(A ffected Relative Pairs)连锁分析.它与家系连锁分析不同,是一种非参数遗传统计方法(nonparametric linkage,NP L).NP L测试只用到了受累的个体,相对的测试力差一些,但不要求特定的遗传模式[5].传统的家系研究的连锁分析方法如Lods 法,需要确定性状或疾病的遗传方式,基因频率以及外显率,以便进行参数统计分析.受累亲属对设计运用非参数模型,它不需要了解疾病的遗传方式,基因频率以及外显率,就能进行关联或连锁分析.假如家庭中有两个以上生物学上有关的亲属,则收集所有受累成员的生物材料和有关信息.造成相同基因非随机同时存在的原因可以是后裔一致性(identical by de2 scent,I BD)法或是状态一致性(identical by state,I BS).受累同胞对(affected sib2pair)法是基于如果两个子代或同胞都有同样的疾病,则它们一定遗传了位于疾病基因附近的相同标记等位基因;如果一个多态性位点不与疾病位点连锁,则对子之间分享0,1,2个等位基因的概率分别是0125,015和0125,若存在连锁,则分享0个等位基因的对子数大为减少.此法需要获得配对患者的基因型,所以此法抽样对象为受累同胞对时,致力寻找受累同胞对中出现概率超过1/4的共享遗传标记.有时样本数不够,还可用受累亲属对补充:如祖孙、叔侄等.受累亲属对方法是对传统家系调查所采用的优势对数法有力补充.一般来说,等位基因共占法对系谱材料要求低,只需一代或二代的家系成员,可以在多基因病遗传方式不明确的情况下进行非参数连锁分析,得到错误连锁可能较少.统计学上认为可能有效检测到微效基因的作用,是一种新型特殊类型的关联研究,应用前景广泛.其弱点是对连锁的判断效能弱于家系连锁分析,不能计算重组分数,不能估算遗传距离.3)群体相关性分析:也称连锁不平衡分析,是在一定人群中寻找设置患者组和对照组,研究某一标记在两组中分配的不同,发现连锁不平衡.该法简单可行,不需设定遗传模式,能帮助确定候选基因在遗传病中的可能作用,适合在一些人口流动性小,相对同源的人群(如边远的山村、小岛).上述人群在遗传学上可看成隔离群,遗传背景和环境相同,患者亲源关系远(较家系连锁分析而言),因此,连锁不平衡作用大,定位基因所需遗传标记及研究的患者数较一般的人群相关性分析少.目前有Linkage和LIPE D等软件可进行两点和多点连锁分析.计算程序有Linkage[6], ME NDE L,MapMaker.多点连锁分析中,有两种基本的算法[7]:一是Elston2Stewart(ES)算法[8].在一个家系内,计算化的效应随个体数线性增加;二是Lunder2G reen(LG)算法[9].在此算法中,效应是随标记的位点数指数化增长的.ES算法通过LFPE D程序完成,在Linagke中更完善,而Fastlink则是一个快的Linkage版本.这用于大家系和少数量的环,然而,只能同时分析少量标记(5~6个).一个极有效的程序是VITESSE[10],但只能用于无环家系分析.ME NDE L 程序与LI NK AGE/FastLI NK类似,优点在于熟练处理有环家系,在参数选择上有更多选择项目以致ME NDE L比FastLI NK需更多的计算资料.LG算法有GE NEH UNTER,MapMakerCRI2M AP和GE NEH UNTER,能同时分析一条染色体上所有标记,然而家系大小限制在约12个非奠基者.MapMaker是为标记定位设计的,CRI2M AP 类似MapMaker 但被修订允许有限的疾病基因作图.ES 算法对于大家系少遗传位点有效而LG 算法用于大量位点小家系,目前无对大家系和大量位点的程序.遗传方式不明确可用非参数分析,目前有S 1A 1G 1E 软件包的SI BPA L 和ANA LY ZE.由Haseman 2Elston 制作的特殊程序可用同胞对分析,受累同胞对和不平衡分析,并能进行一定量的多个标记分析[11].虽然LI NK AGE 和ME NDE L 有新的版本可计算两个疾病位点的情况.我们可以分析两种不同遗传模式选Lod 值高的一种,这样能最小增加I 类错误而检测到真正的连锁[12].3 应用1995年Findlay 等[13]设计荧光引物是多样化的6个四核苷酸微卫星,通过釉质基因用来诊断性别.CETR 区的引物被用来决定囊性纤维变性(CF )状态,通过用DNA 测序仪分析,这种技术可用于产前和移植前诊断.小的或退化性样本的亲子鉴定,污染来源的检测.能估计单个单倍体精子和其他细胞的情况,所以在移植诊断中能检测二倍体和单倍体污染.越来越多的单基因病被定位和克隆,目前已定位1632种疾病,其中克隆954种(至1999年11月28日).虽然一部分通过特殊病例将疾病通过FISH 等方法进行基因定位[14],然而绝大多数基因定位都采用了微卫星荧光标记基因组扫描[15,16].McEv oy 等[17]应用PE373DNA 测序仪检测片段大小230bp ~215kb 微卫星等位片段.用非变性聚丙酰胺胶和荧光标记dUTP 的PCR 产物,小片段的标准有+/-014bp 标准差,大片段有+/-37bp 的标准差.在同一胶和不同胶上特别是片段超过2kb ,有较大误差,这种片段标准差异由PCR 荧光标记方法,荧光染料类型和掺与比例决定.Idury 等[18]用简单的试验发现208个中有大于80%的标记能进行精确分析,大约20%需要实验条件的特别处理.并讨论了不同标记的特性,包括PCR 产物大小不同和不确定重复长度,从实验水平对大规模基因组扫描可行性进行了摸索.K ay 等[19]报道一种在至少包括一个受累同胞对约481个家系中用两步基因组扫描法扫描骨关节炎易感位点.首先在297个家系中用覆盖23条染色体的跨距约12cM 的277个微卫星,在P <0.05情况下,连锁分析同16个标记有关,进入第二阶段,在其余184个家系对这16个标记进行扫描,结果证实在11q 条染色体上的标记有连锁证据,对这一区的精细扫描发现,在D11S901有最大的两点连锁2140(P =01004).在D11S1338和D11S35之间有最大多点Lod 值3115,对481家系196对受累姊妹对中,在D11S901有一个Lod 值为2154(P =01003)约在此标记近侧有12cM 范围内,而男性受累同胞对与11号染色体有连锁证据,这样将女性骨关节炎易感基因定位在11q.这种两步扫描法,对搜寻大量小家系的易感位点很有帮助.G schwend 等[20]用纯合子定位法研究23个范科尼贫血(一种有遗传异质性的隐性遗传病)家系,他们检测了引起贫血的一靠近D16S520(16q2413)的位点,虽然约65%的家系与D16S520连锁,但该小组也发现了有强的遗传异质性(P =01013),在D3S3050有最大NP L 值3146.隐性遗传病的基因定位往往需要多个近亲婚配,Peter 等[21]用一个6代阿拉伯以色列多个近亲结婚的家系,将脊椎肋骨成骨不全基因定位在19q13约8.5cM 范围内,他们采用的是纯合子定位法,同时也应用了P ooling 方法.P ooling 方法在基因组扫描中也有应用,这个方法利用似然性原理,即血缘家系中受累个体分享从共同祖先遗传的同一染色体区[22].而Shaw 等[23]将DNA 样本混合,进行引物标记荧光PCR 后电泳,再通过等位片段的峰高确定基因频率.Peter 等[24]则以纯合子定位法对19个芬12 第2期(专辑) 邓 昊等:微卫星荧光标记基因组扫描 22 生 命 科 学 研 究 2000年 兰家系研究,将脑白质病定位在3q27约7cM范围内.Curtis强调,当一个受累后代为纯合子,而父母中一个为杂合子时,T DT(transmission disequilibrium test)得出偏斜结论.Ikeda等[25]在16个家族性(颈动脉)中烟雾阴影病中进行基因组扫描,假定不知道该病遗传模式,发现该病定位在3p2612-p26.高血压、心血管、颅血管和肾疾病影响了1/4的美国人的健康,每年花费300亿美元.虽然在一些稀有高血压中发现遗传突变,包括liddle综合征,大量怀疑的候选基因和潜在的环境因素使大量原发性高血压复杂化.Xu等[26]用367个多态标记对常染色体进行扫描,研究的人群为20万,包括少数高影响的同胞对(207个不一致,258个高一致性,99个低一致性)和所有这些同胞的一个父母.最大Lod值大于210(非修订P<01001),这些区域包括5个标记位点.性别和囊性纤维变性在单细胞水平就可诊断,在单个细胞变异中,污染不能完全排除,特别是单细胞水平,DNA指纹能评价污染风险.单细胞高敏感性和高特异性,可能鉴别出扩增的细胞的来源高度.4 展望人类基因组计划测序工作正在进行,同时通过全面的cDNA文库增加基因数量.最近完成的啤酒酵母和线虫测序工程最多的问题是到底有多少测序资料能提供我们有用的信息,通过基因组扫描,对于单基因疾病定位如果家系较大已不成太大问题,用该技术进行多基因疾病定位已成为当前主流.疾病基因定位后,充分利用大规模测序结果进行分析和突变检测,不失为基因克隆的捷径.随着DNA测序仪自动化增高,基因组扫描将有更广泛的应用市场.至少有10个软件包用于动植物,利用标记检测和定位有数量线性关系的位点,其中6个软件是植物遗传学家发明或有他们参与发明的.Map Manger QT是一种通过回交、自交和重组系定位数量线性关系,Map Manger QT是map Manger Classic的升级版,用于定位孟德尔遗传疾病[27].针对复杂遗传模式的更完善和全面的软件包也在不断开发[28],目前对复杂疾病研究的两方面进展,一是候选基因相关性研究,二是单倍型分享或通过I BD作图.自动化程度增高和遗传标记的精确和有效性是高产出的荧光基因分型的保证.国内况少青等[29]也对多重PCR微卫星标记———半自动基因组扫描进行了摸索,不少公安厅已将该技术应用于法医学个体识别.微卫星荧光标记半自动基因扫描由于其检测位点广,日趋成熟的多重PCR可大量节省费用,将广泛用于基因定位、种源学研究、亲子鉴定、污染控制等.若特异荧光引物与基因扫描技术结合,将在微生物分型[30]、突变检测[31]、定量PCR[32,33]等方面有更大的发展空间.参考文献:[1] T ANTZ D.Hyperriability of simple sequences as a general s ource for polym orphic DNA markers[J].NucleicAcids Research,1989,17:676326771.[2] ChIE N C,BARTE L P L,STE N LAN R,et al.The tw o2hybrid system:A method to identify and clone genes for pro2teins that interact with a protein of interest[J].Proc Natl Acad Sci US A,1991,88:9578.[3] M A J,PT ASH NE M.A new class of yeast transcriptional activators[J].Cell,1987,51;1132119.[4] ZH AO L,PRE NTICE R,SHE N F,et al.On the assessment of statistical significance in desease2gene discovery[J].Am J Hum G enet,1999,64(6):173921753.[5] K RUG LY AKL,DA LY M J,REE VE2DA LYM P,et al.Parametric nonparametic linkage analysis:a unified multi2point approach[J].Am J Hum G enet,1996;58:134721363.[6] LATHROP G M ,LA LOUE 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鳗及其近交后代微卫星分子标记研究RAPD指纹方面的初步研究,但采用微卫星分子标记进行分析的研究还相对较少。
而微卫星分子标记方法在动植物育种上己经作为一种育种辅助标记广泛应用。
2遗传标记的发展及应用遗传标记(GelleticMarkers)是指与目标性状紧密连锁,同该性状共同分离可以明确反映遗传多态性的生物特征,是基因型特殊的可识别的表现形式,它是生物分类学、育种学、遗传学和物种起源与进化等研究的主要技术指标之一。
广义的遗传标记是指可遗传的并可检测的DNA序列或蛋白质,狭义的遗传标记概念只是指DNA分子标记(Parke:。
tal.,1998)。
理想的遗传标记一般必须达到以下几个要求: (1)具有高度的多态性;(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,要求分子标记的位点均匀分布于整个基因组;(6)选择中性,即无基因多效性;(7)检测片段简单、快速,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上所有要求(贾继增,1996;邱芳等,1998;赵淑清等,2000)。
遗传标记已作为一种辅助育种标记广泛应用于动、植物及其它领域。
从不同层次水平上看,它可分为形态学标记、细胞学标记、生化标记、分子标记四种2.1形态学标记形态学标记(MO甲hologicalmarkers)是指那些从表型上看显示遗传多态性的特征,即生物特征,如鱼的体高、体长、体色等。
由于形态学标记易观察、识别,因此它一直是选种、育种的重要标记,也是孟德尔遗传学创立的重要基础。
由自发突变或物理化学诱变均可获得具有特定优良性状的形态特征,通过人工选育工作使那些优良胜状稳定遗传下来,从而达到选育的目的和效果,自上个世纪80年代,我国科研工作者就开始采用形态学方法对鱼类种质资源鉴定进行研究,李思发等(1990) 对长江、珠江、黑龙江鳞、墉、草鱼种质资源进行了调查和研究。
但是形态学标记易受环境因素、自身发育、基因显隐性、形态学标记数量少等因素的影响,因此采用形态学标记进行研究所需要时间长,并且所得到的数据和结论不是非常准确可靠。
因此,目前育种工作者通常采用其它的分子标记与形态学标记一起进行研究工作。
2.2细胞学标记细胞学标记的研究目前通常是对细胞染色体组,染色体结构与组成,染色体数目等方面的研究。
细胞遗传学家发现染色体的变异会造成表型的变异,因而染色体第一章文献综述1引言鲍(场,咖thalmichthx:molitr动属鲤形目,鲤科,鳝亚科,是我国四大家鱼之一,广泛分布于黑龙江、长江和珠江流域,它具有食物链短、易饲养、成本低和能调节水质等优点,是我国淡水养殖的主要对象。
近年来,由于环境污染和缺乏科学的保种,制种,造成鲍生长缓慢,抗病力差及其它优良性状严重退化。
因此,获得抗病力强、生长快等具有优良经济性状的鲍新品系在养殖过程中成了首要任务。
但是由于维性成熟时间长,一般需要3~4年,采用常规选育方法需要很长时间才能达到选育目的。
雌核发育技术能快速建立纯系,要构建一个纯系只需要连续3~4代的单性发育世代就可以了。
因此采用人工雌核发育技术选育优良品种不但可以节省时间,而且可以节约大量的人力,物力和财力。
中国水产科学研究院长江水产研究所自1987年就开始了对鲍的人工雌核发育研究,以长江鳃为原始选育材料,迄今为止,已经连续诱导出了三代雌核发育维(潘光碧,1988;潘光碧等,2004)。
并在对人工雌核发育鲍与养殖鳞的形态学进行比较研究中发现,雌核发育鳞的生长性能优于普通维:在相同生长条件下,雌核发育鳝比标准鳃体重大10.6%~31.9%,平均大巧.6%;雌核组比普通鲍组体长增长快3.7%~25.3%,体重增长快6.7%~90.1%。
罗相忠等(2003)以雌核发育鳝各系与普通维进行生长对比实验,表明雌核发育鲍比普通鲍生长快,而且体型也比普通鲍肥厚。
这些研究结果证明:雌核发育鲍的生长性能优于普通鳗,这给选育工作带来了很大的潜力,同时也给选种育种工作者带来了希望。
人工雌核发育是采用人工操作方法促使失活的精子进入卵内与卵子结合,精子不参与遗传,只起诱导作用,卵子完全在雌核控制下发育成子代,子代的遗传物质全部来自母本,因此雌核发育产生的后代全部为雌性,只具有母本的性状。
但是由于人工操作,自然因素等其它因素的影响,人工雌核发育产生的后代出现少量雄性个体。
邹桂伟等(2004)用RAPD方法对人工雌核发育鳞遗传多样性分析发现雌核发育鳝后代含有少数与父本相同的特异性带,而母本没有。
张海发等(1995)对异精激发彭泽螂雌核发育产生的子一代及双亲进行RAPD分析,发现异育彭泽螂子一代中含有少数与父本相同而与母本相异的特异条带。
尖鳍鲤、须螂激发产生的异育彭泽螂后代与彭泽螂母本相似率分别为94.96%、94.70%;与尖鳍鲤、须螂父本相似率分别为23.46%、21.05%。
结果表明,从基因水平检验,彭泽螂已不再是完全的母性遗传,异育彭泽螂基因组DNA中可能带有部分异源父本基因组DNA。
对雌核发育维的研究,从遗传学角度来看,有助于了解雌核发育机理,了解群体遗传结构和遗传多样性情况。
目前对雌核发育鱼类的研究比较多,有形态学、同工酶、蛋白质、华中农业大学2007届硕士学位论文变异情况可以做为一种分子标记,可确定与性状相连锁基因所在的染色体和位置。
最常用的方法就是对染色体核型分析,由于不同物种在染色体数目和结构存在差异,从而造成细胞学标记具有丰富的多态性。
近年来,由于染色体显带技术与分子杂交技术的发展,使染色体变异分析发生了很大的突破,对生物体进行核型分析的研究也越来越多。
由于细胞学标记不受环境因素的影响,进化比较保守,因此细胞学标记广泛应用与生物起源和进化、系统分类、遗传多样性等方面研究。
但是由于它进化保守,变异缓慢,造成细胞学标记数目有限,因此找出多的细胞学标记需要大量的材料,需要花费大量的人力和财力进行培育材料,而且对一个物种单纯采用细胞学标记研究得出遗传多样性数据不是很准确。
Dai等(1989)对对虾染色体组型分析发现,对虾染色体大多是中部、亚中部着丝粒染色体,少数是亚端部着丝粒染色体。
2.3生化标记生化标记(Biochemicalmarkers)指采用电泳技术对生物大分子如蛋白质、酶进行分析的一种方法,由于不同种、属具有不同的基因型,从而在蛋白质水平反映生物的多样性。
它主要是指同工酶标记,同工酶是指具有同一功能但具有不同分子形式的一类酶,具有组织、发育及物种的特异性。
其基本原理是根据电荷性质及分子量的差异,利用蛋白质电泳和专门的染色反应显示出同工酶的不同形式,由于同工酶是基因的产物,生物在长期的进化过程中,基因在不断发生突变,从而造成该基因编码的蛋白质中氨基酸数目和结构的改变,进而在电泳中出现相对迁移率不同的条带,形成各种不同的酶谱,从而鉴别出不同的基因型(胡能书等,1985)。
由于其能稳定遗传、杂合体共显性、等位基因及基因频率可以直接计算、易于操作等特点,广泛应用于物种遗传多样性,遗传图谱构建,亲缘关系鉴定,基因定位,种质鉴定等领域研究。
李思发等(1990)对长江四大家鱼原种的10种同工酶的电泳分析表明,青鱼、草鱼、鳞、缩的乳酸脱氢酶(LDH)、苹果酸脱氢酶(MDH)及超氧化物歧化酶(SOD)条带清析稳定,重复性稳定,可以采用这几种同工酶谱作为四大家鱼种质鉴定标准。
众ut等(1999)用四种酶(葡萄糖磷酸变位酶、异柠檬酸脱氢酶、苹果酸磷酸酶和葡萄糖异构酶)来检测22个欧洲鳌龙虾不同种群的遗传变异,结果发现,这些群体之间变异程度较大。
邹桂伟等(1997)对大口站和贴鱼4种组织酷酶(EST)和苹果酸脱氢酶(MDH)比较研究发现其均能特异性表达且存在物种特异性,有些特异性条带可以作为区分这两个品系的同工酶标记。
但是由于同工酶标记只能检测到编码蛋白质的基因,对不编码蛋白质的基因无法检测,可利用的标记数目较少,同时实验结果受个体发育的影响,因此其应用受到一定程度的限制。
周裕华人工雌核发育鲍及其近交后代微卫星分子标记研究2.4分子标记分子标记技术是继形态学标记、细胞遗传学标记、生化标记后的一种新型标记技术,实现了从表型选择到基因型选择的飞跃。
20世纪80年代以来,随着分子生物学的快速发展,DNA重组技术的日趋完善,特别是PCR扩增技术和新的电泳技术的产生,使各种分子标记应运而生如:RApD、RFLP、SSR、AfLp等,由于分子标记具有:直接以DNA的形式出现;不受环境和其它因素的影响;多态性丰富;表现为中性标记;有许多分子标记为共显性;有些分子标记所需样品量少能够用来分析微量DNA和古化石等优点,因而广泛应用在生物起源进化、亲缘关系、基因图谱构建等各个领域研究。
2.4.1RFLP20世纪80年代,遗传学家Boestein发现了第一个DNA分子水平上的遗传标记,即限制性片段长度多态性(restdctionrra脚entlengthpolymo印hism,RFLP),其基本原理是利用限制性内切酶酶切不同个体基因组DNA后,产生不同长度的片段,再与同位素或非同位素标记的探针杂交,从而显示与探针含同源顺序的酶切片段在长度上的差异。
由于所检测的DNA序列中的碱基发生替换、重排、缺失、插入等,导致限制性酶切位点的改变,产生限制性片段的差异性,其为限制性片段多态性的原因。
RFLP标记呈孟德尔遗传、不受环境因素影响、是一种共显性标记、重复性好等这些优点使RF廿标记广泛应用于生物体间的遗传变异度分析、亲缘关系、遗传图谱构建,物种起源与进化分析。
在鱼类种质的研究中,目前多是进行mtDNA酶切,检测其多态性。
Knox等(1991)利用限制性片段长度多态性方法对养殖与野生的大西洋蛙群体的mtDNA酶切分析,从来区分这两个种群。
单淇等(2006)采用RFLP分子标记对采自江西瑞昌、湖南长沙的天然缩鱼群体以及天津宁河的人工繁殖缩鱼群体进行研究发现,缩鱼瑞昌群体和长沙群体可能是两个隔离的独立群体,亲缘关系比较远。
但其多态性与选用的内切酶有很大的关系,同时操作复杂,所需成本较高;另外,进行mtDNA的RF廿分析,由于mtDNA呈母性遗传方式,检测不到父本的遗传信息,因此,其应用也存在一定程度的限制。
2.4.2RAPD随机扩增片段长度多态性标记(RandomlyAmplifiedpolymo印hieDNA)即RApD。
RApD技术由Winiams和Welsh首先提出,是利用一个随机序列的寡核普酸作引物,通常为10个核昔酸,以生物的基因组DNA作模板进行PCR扩增反应,扩增产物经琼脂糖凝胶电泳、染色来检测DNA变异,由于基因中碱基片段发生丢失,突变等因素造成扩增序列在长度大小方面发生改变,从而造成扩增产物的多态性华中农业大学2007届硕士学位论文变异情况可以做为一种分子标记,可确定与性状相连锁基因所在的染色体和位置。