分子生态学分子标记
分子标记与遗传图谱
分子标记与遗传图谱AFLP的原理是基于PCR技术扩增基因组DNA限制性片段,基因组DNA先用限制性内切酶切割,然后将双链接头连接到DNA片段的末端,接头序列和相邻的限制性位点序列作为引物结合位点。
限制性片段用二种酶切割产生,一种是罕见切割酶,一种是常用切割酶。
选择特定的片段进行PCR扩增,由于在所有的限制性片段两端加上带有特定序列的“接头”,用与接头互补的但3’端有几个随机选择的核苷酸的引物进行特异PCR扩增,只有那些与3’端严格配对的片段才能得到扩增。
再在有高分辨力的测序胶上分开这些扩增产物,用放射性法、荧光法或银染染色法均可检测之。
该技术包括三个步骤: DNA被限制性内切酶切割,然后与AFLP聚核苷酸接头 adapter 连接;利用PCR方法,通过变性、退火、延伸循环,选择性扩增成套的限制性片段,经过多次循环,可使目的序列扩增到0.5~1μg;利用聚丙烯酰胺凝胶电泳分离扩增的DNA片段。
利用一套特别的引物在不需要知道DNA序列的情况下,可在一次单个反应中检测到大量的片段。
由于AFLP扩增可使某一品种出现特定的DNA 谱带,而在另一品种中可能无此谱带产生;这种通过引物诱导及DNA扩增后得到的DNA多态性可作为一种分子标记;所以说AFLP技术是一种新的而且有很大功能的DNA指纹技术。
简单序列长度多态性 Simple Sequence Length Polymorphisms,SSLP 限制性片断长度或PCR产物长度因为小卫星或微卫星随机重复数量的变化形成的差异。
SSLP具有多等位性,有两种SSLP常用于作图:小卫星序列:又称可变串联重复,其重复单位为数十个核苷酸。
微卫星序列:或简单重复序列,其重复单位为1-6个核苷酸,由10-50个重复单位串联组成。
微卫星序列的应用比小卫星序列的应用普遍的多,原因有二:小卫星序列大多集中在染色体的端部;而微卫星序列在整个基因组中分布广密度高;微卫星序列PCR分析:PCR扩增的DNA长度少于300bp时,反应既快速又精确。
常用分子标记技术原理及应用
单链制备
通过加热或化学方法 将双链DNA变性为 单链。
凝胶电泳
将单链DNA在聚丙 烯酰胺凝胶上进行电 泳,并观察迁移率变 化。
结果分析
通过比较正常和突变 DNA的迁移率,确 定是否存在基因突变。
应用实例
遗传病诊断
SSCP技术可用于检测与遗传病相关的 基因突变,如囊性纤维化、镰状细胞 贫血等。
肿瘤研究
特点
高分辨率、高灵敏度、可重复性和可 靠性,能够检测出微小的基因组差异 ,广泛应用于遗传育种、生物多样性 保护、人类医学等领域。
分子标记技术的应用领域
遗传育种
通过分子标记技术对动植物进行遗传资源鉴定、品种纯度 鉴定、遗传连锁分析和基因定位等,提高育种效率和品质。
生物多样性保护
利用分子标记技术对物种进行遗传结构和亲缘关系分析, 评估物种的遗传多样性和濒危程度,为保护生物多样性提 供科学依据。
人类医学
分子标记技术在人类医学中用于疾病诊断、药物研发、个 体化医疗等方面,有助于提高疾病的预防、诊断和治疗水 平。
常用分子标记技术简介
RFLP(限制性片段长度多态性)
SSR(简单序列重复)
利用限制性内切酶对DNA进行切割,产生 不同长度的片段,通过电泳和染色检测多 态性。
利用串联重复的DNA序列多态性进行标记 ,通过PCR扩增和电泳检测多态性。
分子标记辅助育种
利用AFLP技术标记控制重要性状 的基因,辅助育种者快速筛选具 有优良性状的个体。
植物分子生态学研
究
利用AFLP技术分析植物种群遗传 结构、物种演化和生态适应性等 方面的研究。
04
SSR技术
原理
简单序列重复标记(SSR)是一种基于PCR的分子标记技 术,利用微卫星序列的重复单元进行扩增,通过检测等位 基因的长度多态性来识别基因组中的变异。
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。
生态学实验技术第三讲 分子生态学实验方法与技术
分子生态学的研究方法
主要包括两大类:
基于DNA层次的研究方法和基于蛋白质层次的研究方 法。
DNA层次的主要研究对象是线粒体DNA、叶绿体 DNA、核糖体DNA、基因组DNA;
• 蛋白质层次的研究多采用多位点等位酶技术。
有些酶(如ACP、EST、PER等)的结构尚不清楚。这些酶系 统的位点数目很多,酶谱相当复杂,酶谱的解释如无可靠的遗传 分析为基础,会产生多种可能的解释,其结果往往不可靠。
3 电泳胶的制备
酶电泳的介质有多种,最常用:淀粉凝胶和聚丙烯酰胺凝胶。 与聚丙烯酰胺比较,淀粉无毒,且显色效果和聚丙烯酰胺胶
酶是基因编码的产物,在电场中迁移率的改变可反 映酶蛋白的大小、构形和肽链氨基酸的序列变化,即编 码DNA 顺序上的变化,通过分析酶谱的变化可获得所需 的遗传信息。
在酶谱分析中,等位酶是常用的分析工具。 等位酶是同一基因位点的不同等位基因所编码的同 一种酶的不同形式,等位酶作为基因表达的产物间接反 映酶基因位点及等位基因的变化,是衡量遗传变异的重 要遗传标记。
分子标记的种类与历史
蛋白质:同工酶(等位酶):六十年代以来 核苷酸序列和片段:tRNA(1965) • 1980年以来:RFLP(限制性片段长度多态) • 1984年以来:SSR(短重复序列标记) • 1990年以来:RAPD(随机扩增长度多态) • 1993年以来:AFLP(扩增片段长度多态)
一 等位酶技术
基本过程包括:
DNA提取、限制性酶切、PCR扩增、分子杂交、基因构 建、DNA测序或指纹谱带测定。
目前,常用分子标记技术包括:
《分子标记的应用》课件
通过检测犯罪现场遗留的生物样本中的分子标记,为犯罪调查提供 证据和线索。
遗传疾病研究
利用分子标记研究遗传性疾病的发病机制和家族遗传规律,为法医学 中的遗传疾病分析提供支持。
THANKS
分子标记技术的种类
01
限制性片段长度多态性(RFLP)
利用限制性内切酶切割基因组DNA,产生不同长度的片段,再通过电
泳和 Southern 杂交技术检测多态性。
02
微卫星标记
利用串联重复的DNA序列在不同个体间的变异来标记基因组,具有高
度多态性和遗传稳定性。
03
单核苷酸多态性(SNP)
检测单个核苷酸位点的变异,是最常见和应用最广泛的分子标记之一。
通过分子标记技术,可以鉴定 家禽品种间的遗传差异,为品
种选育提供依据。
分子标记还可以用于研究家禽 繁殖和生长等重要经济性状的 遗传基础,为育种提供理论支
持。
通过分子标记辅助选择,可以 快速准确地选择具有优良性状 的个体,提高家禽生产效益。
分子标记在兽医学中的应用
分子标记在兽医学中主要用于动物疾病诊断、抗病育种 和药物研发等方面。
利用分子标记技术快速筛选具有潜在活性的药物候选物,提高药 物研发效率。
药物靶点发现
通过研究分子标记与药物反应的关系,发现新的药物作用靶点, 为新药研发提供方向。
药物疗效评估
利用分子标记监测药物治疗过程中的生物标志物变化,评估药物 疗效和安全性。
分子标记在法医学中的应用
身份鉴定
利用DNA分子标记进行个体身份鉴定,在法医鉴定、亲子鉴定等领 域具有重要应用。
种群遗传多样性分析
分子标记可以揭示种群内的遗传变异,了解种群的遗传结构、变 异水平和进化历史。
ISSR分子标记法
1、基因组DNA的提取,这个可以用试剂盒或者是传统的CTAB法,提取后的DNA经琼脂糖凝胶电泳,在凝胶成像系统下观测提取DNA的质量2、选取ISSR引物,并请生物公司合成3、利用合成的引物,和自己提取的DNA,进行PCR扩增4、ISSR最关键的便是PCR的扩增过程,在此过程中还要进行体系的优化、退火温度的筛选等,如果这些都可以了,便已经完成了整个实验的99%5、进行数据的分析ISSR(inter-simple sequence repeat)是Zietkeiwitcz等于1994年发展起来的一种微卫星基础上的分子标记。
其基本原理是:用锚定的微卫星DNA为引物,即在SSR序列的3'端或5'端加上2-4个随机核昔酸,在PCR反应中,锚定引物可引起特定位点退火,导致与锚定引物互补的间隔不太大的重复序列间DNA片段进行PCR扩增。
所扩增的inter SSR区域的多个条带通过聚丙烯酞胺凝胶电泳得以分辨,扩增谱带多为显性表现。
ISSR引物的开发不像SSR引物那样需测序获得SSR两侧的单拷贝序列,开发费用降低。
与SSR标记相比,ISSR引物可以在不同的物种间通用,不像SSR标记一样具有较强的种特异性;与RAPD和RFLP相比,ISSR揭示的多态性较高,可获得几倍于RAPD的信息量,精确度几乎可与RFLP相媲美,检测非常方便,因而是一种非常有发展前途的分子标记。
目前,ISSR标记已广泛应用于植物品种鉴定、遗传作图、基因定位、遗传多样性、进化及分子生态学研究中。
ISSR标记ISSR(inter-simple sequence repeat)标记是一种类似RAPD,但利用包含重复序列并在3’或5’锚定的单寡聚核酸引物对基因组进行扩增的标记系统,即用SSR引物来扩增重复序列之间的区域。
其原理具体是,ISSR标记根据生物广泛存在SSR的特点,利用在生物基因组常出现的SSR本身设计引物,无需预先克隆和测序。
分子生态学复习资料汇总
分子生态学名词解释等位酶:(Allozyme)同一基因位点的不同等位基因所编码的一种酶的不同形式。
突变:Genic mutation:基因突交是指基因组DNA分子发生的突然的、可遗传的变异现象。
从分子水平上看,基因突变是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。
替换:即一种核苷酸被另一种核苷酸所取代。
•碱基替换有两种类型:转换是发生在嘌呤之间(A和G)或密啶之间(C和T)的变换;颠换则指嘌呤和嘧啶的变换。
•转换比颠换更频繁。
PCR:(聚合酶链式反应)在生物体外,利用一小段DNA作为模板,在DNA聚合酶的作用下,将材料dNTPs复制成跟模板互补的DNA链。
PCR每个循环可分为三步:DNA变性、引物退火、新合成序列的延伸。
单亲遗传( uniparental inheritance):基因和遗传因子仅遗传自一个亲本。
该术语最常用于描述线粒体和质体基因组的遗传(包括叶绿体基因组cpDNA),以及有性繁殖生物中一些性染色体的遗传。
双亲遗传( biparental inheritance):基因与遗传因子遗传自两个亲本;仅适用于有性繁殖生物。
共显性标记:( co-dominant markers)可以区分杂合子与纯合子的分子标记。
显性标记:( dominant markers)难以区分纯合与杂合个体的分子标记。
限制性片段长度多态性(RFLP):一种显性分子标记技术,用一种或多种限制性内切酶,对整个基因组或预选的DNA片段进行消化,从而生成多条DNA 片段。
所获得的带型取决于相应的DNA序列的变异水平,因为每一个体中DNA序列的变异会影响限制性酶切位点的数量。
单核苷酸多态:( single nucleotide polymorphism, SNP )由单核苷酸替换所导致的两条DNA序列间的一个变异。
微卫星(microsatellite):一种DNA片段,由短的串联序列组成,通常以不超过5个碱基对的单元重复多次,如:在(AG),代表的微卫星片段中,序列AG重复了10 次。
微生物的分类方法
微生物的分类方法微生物是指肉眼无法看到的微小生物,主要包括原核生物和真核生物两大类。
原核生物主要包括细菌和蓝藻,真核生物则包括真菌、原生动物和微藻等。
对于微生物的分类,科学家们采用了多种方法,其中最常用的是基于形态学、生理学、生态学和分子生物学的分类方法。
下面将介绍这些分类方法的主要内容。
1.形态学分类:这是最早也是最基础的分类方法,主要根据微生物的形态特征进行分类。
例如,根据细菌的形状,可以将其分为球形细菌(如链球菌)、杆状细菌(如大肠杆菌)和螺旋细菌(如梅毒螺旋体)等。
此外,还可以根据真核微生物的细胞结构和生殖特征进行分类。
3.生态学分类:这种分类方法是根据微生物在自然界中的生活习性和分布情况进行分类。
例如,根据微生物生活的环境,可以将其分为土壤微生物(如放线菌)、水体微生物(如蓝藻)和肠道微生物(如乳酸菌)等。
此外,还可以根据微生物在生态系统中的作用,将其分为分解者、产生者和共生微生物等。
4.分子生物学分类:这种分类方法是根据微生物的基因组序列和分子结构进行分类。
利用分子生物学技术,可以通过测定微生物的DNA序列,比较不同微生物之间的遗传关系和相似性,从而将其分类到不同的系统发生树分支上。
此外,还可以利用分子标记的方法,如PCR和基因测序,快速鉴定微生物的种类。
除了以上分类方法外,还有一些更细致和专业的分类方法,比如对特定微生物群体进行研究的分类方法。
例如,对细菌进行分类可以使用质谱分析技术,对真菌进行分类可以使用菌株的生长特性和生殖结构等特征。
总的来说,微生物的分类方法是一个不断发展和完善的过程。
随着技术的进步和对微生物世界的深入了解,我们对微生物的分类将更加准确和精细,为微生物相关领域的研究和应用提供更好的支持。
2021推荐分子标记技术(ISSR)
法
CAPS是先扩增,再酶切扩增片段
微卫星DNA
Microsatellite,MS/Simple Sequence Repeat,SSR 短的,简单的串联重复序列;
基元是1-6个碱基(有的定义为1-5个碱基); 广泛存在于真核细胞整个基因组的不同位置上;
特点 高度多态性(微卫星DNA长度的多态性) ; 微卫星DNA两端多是高度保守的单拷贝序列; 共显性标记。
PCR 产物需经电泳分离、染色显示后才能进行谱带观察、 统计。琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳是目前通用 的两种电泳技术。一般采用1.5%-2%的琼脂糖凝胶电泳或 5%-8%的聚丙烯酰胺凝胶电泳。前者EB 染色紫外光下观 察、拍照;后者经银染可见光下观察记录,拍照。一般当 琼脂糖电泳分离效果不理想时采用聚丙烯酰胺凝胶电泳。 谱带统计分析采用相关软件NTSYS 或PAUG。
标 记 方 法
微卫星DNA(Microsatellite DNA),又称SSR(Simple sequence repeat)
扩 ISSR(Inter simple sequence repeat)
增
方 AP-PCR(Arbitrary primer PCR)
法
它主要有SCAR(Sequence characterized amplified region)
ISSR实验流程
DNA提取及检测 引物设计 PCR扩增 电泳检测
结果统计及分析
必须对扩增条件进行优化,包 括对Tag酶、引物浓度及其退 火温度、M g 2+浓度、模板浓 度等。
引物设计是 ISSR技术中最关键、最重要的一步。基因组中SSR 一般 为 2~6个寡聚核苷酸,用于ISSR的引物常为 5’或 3’端加锚定的二核 苷酸、三核苷 酸、四核苷酸重复序列,重复次数 一般为4~8 次,使 引物的总长度达到 16~18bp 。 5’或 3’端用于锚定的碱基数目一般为 1~4个,锚定的目的是引起特定位点退火, 使引物与相匹配 SSR的一 端而不是中间结合,从而对基因组中特定片段进行扩增、检测。由于 植物基因组中SSR最多的 是 (AT) n、(TA) n、(GA) n 、(CT) n等二核苷 酸重复序列 ,在选择 ISSR引物时,应以二核苷酸重复序列为主,少 选寡聚三核苷酸、四核苷酸引物。
植物种群生态学的研究方法和进展
植物种群生态学的研究方法和进展植物种群生态学是生态学的一个重要分支,它研究的是植物种群的组成、结构、分布及其与环境的相互关系。
随着科学技术的不断进步,植物种群生态学的研究方法也在不断发展和创新。
本文将介绍一些常见的植物种群生态学研究方法,并探讨该领域的一些进展。
一、样地调查法样地调查法是植物种群生态学研究中最常用的方法之一。
它通过在自然界选择一定大小的样地,对植物种群的组成、结构和分布情况进行详细记录和分析。
样地调查法可以得到较准确的植物种群数据,并能够定量描述植物种群的组成和结构特征。
同时,样地调查法还可以用于长期监测和比较不同地点或不同时间段的植物种群变化。
二、种子生态学研究种子生态学是植物种群生态学研究的重要方向之一。
它研究的是植物种子的产生、扩散、存活和复制等过程。
种子生态学的研究方法包括区域尺度的种子雨调查、种子存活和萌发实验、种子扩散模型的建立等。
种子生态学的研究可以揭示植物种群的繁殖策略和种群动态变化的机制,为植物保护和管理提供依据。
三、空间模式分析空间模式分析是植物种群生态学研究的一种重要方法。
它通过统计学和地理信息系统分析植物种群在空间上的分布格局和相关性。
空间模式分析可以帮助我们了解植物种群的空间分布规律,并揭示其形成机制和相互作用关系。
常用的空间模式分析方法包括点格局分析、点格局检验、空间自相关分析等。
四、分子生态学研究随着分子生物学和生物技术的快速发展,分子生态学在植物种群生态学研究中发挥着越来越重要的作用。
它运用分子遗传学和生物信息学技术,研究植物种群的基因流动、遗传结构和种群分化等问题。
分子生态学的研究方法包括分子标记技术、DNA测序、群体遗传分析等。
分子生态学的研究可以为植物种群的保护与管理提供重要的理论和实践依据。
植物种群生态学是一个广泛的研究领域,其中还有很多其他的研究方法和进展。
本文只是对一些常见的研究方法进行了简要介绍,读者可以根据自己的研究方向深入了解和应用相关方法。
分子生态学中的生物多样性研究
分子生态学中的生物多样性研究生物多样性是生命科学研究的一个重要方向。
随着基因组技术和分子生物学的发展,分子生态学成为研究生物多样性的新方法。
分子生态学是将分子生物学与生态学相结合,通过研究生物分子标记来揭示种群结构、种间亲缘关系以及生物地理分布的变化规律。
生物多样性研究的重点在于识别已知物种和发现新物种,阐明物种多样性的原因和机理。
分子生态学中的常用技术包括PCR扩增、基因测序、分子标记和系统发育分析等。
其中,分子标记是常用的方法之一。
分子标记指的是通过特殊基因序列或DNA片段的遗传变异来识别某个群体或物种的分子生物学标志。
分子标记可以反映物种的遗传多样性、种群结构和种间亲缘关系等。
常用的分子标记包括DNA微卫星、核糖体DNA、线粒体DNA等。
分析分子标记可以探究物种的遗传多样性,从而反映出不同环境下的生物多样性。
在生物多样性研究中,分子生态学的一个重要应用是研究物种的遗传结构。
物种的遗传结构是指在不同地理位置或环境条件下,同一物种的基因频率和遗传变异程度。
通过研究物种的遗传结构,可以了解一些在自然界中无法观测到的生物学特性,例如繁殖策略、生物地理分布和迁移模式等。
同时,遗传结构还可以为开展物种保护提供数据支持和途径。
分子生态学的另一个应用是识别物种。
物种的识别一直是生物分类学领域的一个重要问题。
在传统分类学中,物种主要是通过形态学特征被识别为不同的类群。
然而,传统的形态学分类法存在一定的局限性,例如相近物种间形态上的相似性非常高,很难分辨;同时,某些生物的形态变异很大,难以准确描述物种的特征。
基于分子生态学技术的物种识别方法,则可有效解决这些问题。
通过分析物种的基因序列信息,确定物种之间的系统发育关系,就可以识别物种并分析其演化历史。
最近几年,分子生态学在基因组学、环保、物种保护、自然资源管理等领域得到广泛应用。
这里我将结合自己的研究经验,介绍一下分子生态学在海洋生物多样性研究中的应用。
海洋生物多样性是现代生物学研究的重要领域之一。
生态学研究的新领域—分子生态学
生 态 学研 究 领域 中的简 单运 用 . 是 宏观 与微 观 而 的 有 机 结 合 , 是 围 绕 着 生 态 现 象 的 分 - 活 动 规 它 T -
律 这 个 中心进 行 的 . 含 了在 生物 形 态 、 传 、 包 遗 生
维普资讯
2O O2年 2月 第 B# 第 l期
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理生 殖 、 化等 各水平 上协 调适 应 的分子 机 理 。 进
2 分 子 生 态 学 研 究 的 内 容
学 》 19 于 9 2年 创 刊 ] 这 标 志 着 分 子 生 态 学 已 经 1, 成 为 生 态 学 的 一 个 新 分 支 学 科 。 它 是 生 态 学 和 分 子 生 物 学 相 互 渗 透 的 产 物 , 子 生 态 的 的 理 论 与 分
由此 可 见 , 子 生 态 学 并 非 是 生 态 学 技 术 在 分
飞 猛 进 的 发 展 , 其 是 聚 合 酶 链 式 反 应 ( CR) 尤 P 技 术 的 产 生 和 完 善 使 分 子 生 物 学 不 断 向 生 物 科 学 的 各 个 领 域 渗 透 } 随 着 分 子 生 物 学 理 论 和 技 术 向 伴 生 态 学 的 渗 透 和 发 展 , 个 由这 两 个 学 科 相 结 合 一
态 问 题 自然 环 境 中的 遗 传 交 换 。 2 2 分 子 种 群 生 物 学 .
分子生态学名词解释
一、翻译并解释名词:10x4分1.allele 等位基因一个位点的序列变异.2.Effective population size Ne 有效种群大小在一个具有相等性比、随机交配的理想种群中表现出与特定统计全部成体数目规模相对应的真实的种群杂合性随时间丧失的速率相同的个体数.3.F-statistics F 统计检验用于评估个体间、亚种群间和整个种群间杂合性的分布的统计方法,被广泛应用于定量亚种群的遗传分化.4.Genetic load 遗传负荷相对于理论最佳值来说降低了的基因型适合度.5.Hardy-Weiberg equilibrium哈温平衡当所有等位基因频率是已知的时候,在一个大的随机交配种群中的纯合子和杂合子的预期比例.假设没有迁移、突变或选择作用,哈温平衡定律则认为等位基因频率从一个世代到下一个世代应该保持不变.6.Bottleneck effect瓶颈效应种群的规模大为缩小,随后常常有一个种群的恢复.7.Selection sweep选择扫荡.课件:Occurrence of a beneficial mutation,Only individuals carrying the mutation reproduce,‘Population bottleneck’,Mainly affects linked loci.8.IAM 无限等位基因模型其中突变不是以可预料的方式一个接一个发生,而大多数突变是像产生SNP单核苷酸多态性那样出现的.9.Linkage disequilibrium LD 连锁不平衡.术语表:Linkage equilibrium 连锁平衡:由重组促成的情形,其中遗传位点在繁殖期相互独立分离.当两个位点上的等位基因一起分离时,如他们在同一个染色体上的物理位置太接近时,则发生不平衡.百度:连锁平衡:不同的各在人群中以一定的出现.在某一群体中,不同座位上某两个出现在同一条染色体上的高于预期的随机频率的现象,称连锁不平衡 linkage disequilibrium .由于 HLA 不同的某些经常连锁在一起遗传,而连锁的基因并非完全随机地组成单体型,有些基因总是较多地在一起出现,致使某些单体型在群体中呈现较高的,从而引起连锁不平衡.10.Metapopulation复合种群种群再分为多个同类群,至少其中的一些偶尔灭绝,随后通过从其他同类群迁入再建立种群.11.Microsatellite微卫星带有单序列通常为2-,3-或4-核苷酸重复多次的遗传位点.12.MtDNA 线粒体DNA存在于线粒体中的环状染色体.13.Non-synomous mutation非同义突变由一个三联密码变化使特定氨基酸改变的突变.14.PCR聚合酶链式反应用寡核苷酸引物和耐热的DNA聚合酶扩增大量DNA序列的一种方法.15.SNP单核苷酸多态性在DNA序列中一个特殊位点上出现不同核苷酸碱基的等位基因.16.RFLP限制性片段长度多态性用限制性酶和凝胶电泳鉴定DNA序列多态性的方法.17.Transition转换一个嘌呤核苷酸被另一个嘌呤核苷酸替代,或一个嘧啶核苷酸被另一个嘧啶核苷酸取代的突变.18.Transversion颠换一个嘌呤核苷酸被另一个嘧啶核苷酸取代或相反过程的突变.19.Molecular ecology分子生态学课件:分子生物学是应用分子生物学的原理和方法来研究生命系统与环境系统相互作用的生态机理及其分子机制的科学.它是生态学与分子生物学相互渗透而形成的一门新兴交叉学科,其研究内容包括种群在分子水平的遗传多样性及遗传结构,生物器官变异的分子机制、生物体内有机大分子对环境因子变化的响应、生物大分子结构、功能演变与环境长期变化的关系以及其它生命层次生态现象的分子机理等.分子生态学的理论和方法对传统学科有巨大的促进作用,同时,对解决诸如转基因、克隆技术应用中的生态安全、环境与人类健康等重大问题将产生深刻的影响.20.Functional ecological and evolutionary genomicsFEEG生态和进化基因组学21.PhylogeographicPhylogeographiy 亲缘地理学研究调控系谱世系的地理分布的原理和过程的科学.22.Monophyly 单系类群中的所有个体是从同一个祖先来的,并且从这个祖先来的所有存活的后代都在这个类群中.23.Intron 内含子真核生物的结构基因间的非编码DNA序列.内含子被转录但它们的RNA拷贝在功能产生期间被切除.24.Introgression 渐渗杂交等位基因从一个种群或物种向另一个种群或者物种的扩散,而产生像种群间或物种间的近交或杂交这样的结果.25.Genetic drift 遗传漂变生物多样性导论:在有性生殖的群体中,每个世代的基因库是对上一个世代基因库的随机抽样和复制.在世代交替过程中,不同的等位基因遗传到下一代的偶然性对种群遗传结构有可能产生显着影响. Wright把这种由于配子产生及结合过程中的随机性导致的基因频率的波动称为遗传漂变genetic drift,也称随机漂变、遗传偏离或Wright效应.26.Haplotype 单倍体型源于同一染色体或染色体单倍体组的一套等位基因.27.ESUEvolutionary Significant Unit 进化显着单元分类学上对保护重要类群的一种尝试性定义.28.Metagenomics 宏基因组学百度:宏基因组学Metagenomics又叫微生物环境基因组学、元基因组学.它通过直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,构建宏基因组文库,利用基因组学的研究策略研究环境样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能.它是在微生物基因组学的基础上发展起来的一种研究微生物多样性、开发新的生理活性物质或获得新基因的新理念和新方法.其主要含义是:对特定环境中全部为生物的总DNA也称宏基因组,metagenomic进行克隆,并通过构建宏基因组文库和筛选等手段获得新的生理活性物质;或者根据rDNA数据库设计引物,通过系统学分析获得该环境中微生物的遗传多样性和分子生态学信息.29.CpDNA 叶绿体DNA存在于叶绿体内的环状染色体.30.Heterosis 杂种优势,杂合体优势杂合子比纯合子有较高的适合度的情形.31.Recombination 重组二倍体生物中减数分裂期间同源配对染色体间的DNA交换.32.rRNA 核糖体RNA核糖体中的RNA分子…………33.SNP 单核苷酸多态性在DNA序列中一个特殊位点上出现不同核苷酸碱基的等位基因.34.Sympatric speciation 同域发生物种形成生活在同一地区的个体中形成的新物种.35.Vicariance 地理隔离种群或物种被环境事件,如山脉形成造成的物理隔离注:描黄部分为术语表中无相关解释的,仅供参考.分子生态学简答题1. 什么是分子生态学, 分子生态学的主要研究内容是什么教材的定义:分子生物学是应用分子生物学的原理和方法来研究生命系统与环境系统相互作用的生态机理及其分子机制的科学.它是生态学与分子生物学相互渗透而形成的一门新兴交叉学科.研究内容:包括种群在分子水平的遗传多样性及遗传结构,生物器官变异的分子机制、生物体内有机大分子对环境因子变化的响应、生物大分子结构、功能演变与环境长期变化的关系以及其它生命层次生态现象的分子机理等.分子生态学的理论和方法对传统学科有巨大的促进作用,同时,对解决诸如转基因、克隆技术应用中的生态安全、环境与人类健康等重大问题将产生深刻的影响.2. 什么是宏基因组学,其主要研究过程如何宏基因组学Metagenomics又叫微生物环境基因组学、元基因组学.它通过直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,构建宏基因组文库,利用基因组学的研究策略研究环境样品所包含的全部微生物的遗传组成及其群落功能.宏基因组学的研究过程:对特定环境中全部为生物的总DNA也称宏基因组,metagenomic进行克隆,并通过构建宏基因组文库和筛选等手段获得新的生理活性物质;或者根据rDNA数据库设计引物,通过系统学分析获得该环境中微生物的遗传多样性和分子生态学信息.3. 什么是生态和进化基因组学,其主要研究内容如何研究环境条件与基因组结构、功能、动态及进化相互关系的学科.4. 什么是亲缘地理学,其研究内容是什么研究调控系谱世系的地理分布的原理和过程的科学.5. 什么是数量性状数量性状有那些类型数量性状又称为适应性性状,通常由互相影响的多个基因控制,并会明显受到环境的影响.在足够大的群体中,数量性状的分布基本符合正态规律.数量性状的类型:连续型、阈值型、间断型或离散型连续型:数量性状的表现为连续分布,群体中个体数足够多时,连续型数量性状基本符合正态分布,如:身高、体重、奶牛产奶量等.阈值型数量性状:此种数量性状的表现会受到潜在风险因素的影响,具有最低或最高阈值,例如:生物的性成熟年龄,疾病的易感率等.间断型数量性状:只能用离散的数值或数组表示其表现型的数量性状,如动物每胎产仔个数、果蝇足上的刚毛数等.6. 影响种群等位基因频率变化的进化过程有哪些种群进化的主要动力有:突变、遗传漂变、选择、基因的迁移基因流动.突变:生物核酸序列上碱基种类或数目发生改变,导致新等位基因产生或原有等位基因丧失.遗传漂变:由于进行有性生殖的生物的配子形成过程具有随机性,亲代的部分遗传信息在通过配子传递给子代时会由于这种不确定性而丢失,导致部分等位基因在整个种群的下一代中频率降低甚至消失.遗传漂变现象在小种群中表现尤其明显.选择:外部自然环境对种群等位基因的选择往往是定向的,若等位基因所控制的形状不能使生物较好地适应生存环境,自然选择就会逐步淘汰这些等位基因.基因流动:种群内个体在不同种群之间进行迁移时,会造成不同种群之间等位基因的混合.整体而言,大规模的种群之间个体迁移能够调和等位基因频率分布的不均衡现象,有利于提高种群等位基因多样性.7. 什么叫选择扫荡是如何产生的A selective sweep is the reduction or elimination of variation among the nucleotides in neighboring DNA of a mutation as the result of recent and strong positive natural selection.A selective sweep can occur when a new mutation occurs that increases the fitness of the carrier relative to other members of the population. Natural selection will favour individuals that have a higher fitness and with time the newly mutated variant allele will increase in frequency relative to other alleles. As its prevalence increases, neutral and nearly neutral genetic variation linked to the new mutation will also become more prevalent. This phenomenon is called genetic hitchhiking.A strong selective sweep results in a region of the genome where the positively selected haplotype the mutated allele and its neighbours is essentially the onlyone that exists in the population, resulting in a large reduction of the total genetic variation in that chromosome region.选择扫荡或选择性清除:种群中产生了能够提高个体适合度的有利变异后,该有利变异以及与之连锁的中性和近中性变异的等位基因频率逐渐提高,从而导致其他等位基因频率的降低乃至丧失,最终造成种群遗传多样性整体显着降低的现象.当种群中产生了可提高个体适合度的新变异即有利变异时,选择性扫荡就可能发生.携带了这种有利变异的个体在自然选择中更具优势,拥有更高繁殖成功率,因此随着时间推移,该有利变异在同位点等位基因中的频率逐渐提高,并且与其可连锁遗传的其他中性和近中性等位基因频率也会相应提高.强烈的选择性扫荡作用会导致基因组整体遗传多样性的大幅降低乃至丧失,因为它往往会最终导致种群中只剩下具有少数几种有利突变基因型的个体.8. 什么是瓶颈效应产生瓶颈效应的原因有哪些规模较大、具有高度遗传多样性的种群,由于干扰等因素导致种群个体数量急剧减少后,虽然个体数目可以在后来逐渐恢复至原来的水平,但由于大量个体丧失而同时导致的种群遗传多样性的损失却再也无法恢复.导致瓶颈效应产生的原因:破坏性自然灾害、传染病、大规模捕杀或采集、栖息地的破坏等均可造成种群数量急剧减少,从而导致瓶颈效应.9. 什么是FST,怎样用FST 衡量种群分化程度FST 是用于衡量种群分化程度的F-统计方法所用的统计量之一,定义为:T S ST H H F -=1 ,其中:HS 为亚种群期望杂合度,HT 为整个种群的期望杂合度.它反映的是一个大种群内部各个亚种群之间的分化程度.FST 取值范围为:0≤FST <1若FST=0,则有HS=HT,原种群无分化现象;若FST→1,则有HS→0,表示亚种群杂合度极低,原种群已发生高度分化.10. 举例说明常用的分子标记及其在分子生态学研究中的应用.常用分子标记有:RFLP Restriction fragment length polymorphism限制性片段长度多态性SSLP Simple sequence length polymorphism简单序列长度多态性AFLP Amplified fragment length polymorphism扩增片段长度多态性RAPD Random amplification of polymorphic DNA随机扩增的多态性DNAVNTR Variable number tandem repeat可变数目串联重复序列Microsatellite polymorphism, SSR Simple sequence repeat简单重复序列多态性微卫星SNP Single nucleotide polymorphism简单核苷酸多态性STR Short tandem repeat短串联重复序列SFP Single feature polymorphism单一特征多态性DArT Diversity Arrays Technology多样性阵列技术RAD markers Restriction site associated DNA markers与DNA相关的限制性位点分子标记分子标记的应用:研究动植物交配机制、遗传漂变、亲缘地理学、种群生态学、保护生物学、宏基因组学研究例如微生物群落组成与功能的研究等.分子标记的特点:普遍性、稳定性、高度多态性、可遗传性、可区分由于遗传和生存环境导致的相似性区分同源性与相似性;对于绝大多数种类难以进行培养的微生物,可利用分子标记,直接建立环境样品中的微生物宏基因组文库,以便研究环境中微生物群落的组成、结构与功能.此外,分子标记还是基因组学分析的重要工具.11. 什么叫适应,适应性状有哪些特点定义:使生物个体对其生境适应性提高的现象.适应性状:又称为数量性状,其表现型一般由多个基因共同控制,并且受环境影响较明显.补充:群体很大时,数量性状的表型分布规律基本为正态的.12. 什么叫突变突变有那些种类定义:生物核酸序列上核苷酸种类的改变或少数几个核苷酸的插入或缺失现象.突变种类:按突变发生机制,可以分为碱基替换Substitution、插入与删除Indels碱基替换:又称错误配对.分为转换一种嘌呤替换为另一种嘌呤,或一种嘧啶替换为另一种嘧啶和颠换嘌呤和嘧啶之间的替换替换不改变核苷酸数目,可能导致对应密码子和氨基酸的改变.按突变结果,可以分为:同义突变或沉默突变、错义突变对应氨基酸改变、无义突变对应的密码子变为终止子,使转录停止.插入与删除:即在DNA新链合成时,由于复制错误,在新链中添加或遗漏了若干个核苷酸.这将导致新链核苷酸数目改变,造成密码子读取顺序随之发生变化,又称为移码突变.按突变发生场所,亦可分为体细胞突变与生殖细胞突变.分子生态学论述题回答参考思路1. 举例说明分子生态学在解决经典生态学问题中的优势和局限是什么经典生态学的研究层次:个体、种群、群落、生态系统.个体生态学:个体的形态结构、生理功能、生态习性多样性及分布;种群生态学:种群组成与结构、种群动态出生与死亡、迁移、种群行为交配机制、种间关系等;群落生态学:群落的物种组成与结构、群落动态群落演替、群落稳定性;生态系统生态学:生态系统的组成与结构生产者、消费者、分解者、生态过程物质循环、能量流动、信息传递※分子生态学的直接研究对象是生物大分子如核酸序列、蛋白质.优势:从分子生态学的主要研究手段方面考虑,分子生态学的最大特点是应用分子生物学原理和技术手段,上述研究方向,哪些可以应用局限性:起步相对较晚,缺乏原始数据没有建立完善的数据库,因此进行基础性研究仍存在一定难度.2. 举例说明分子生态学方法在微生物学中的应用.1宏基因组学:提取环境样品中的全部微生物基因组信息,构建环境微生物群落的宏基因组文库.传统研究方法:微生物培养;仅能培养约1%的微生物种类2分子标记技术:进行微生物的分类学研究.使用微生物的16SrRNA中的可变序列,利用PCR技术、凝胶电泳、放射自显影的方法对环境品种的微生物进行遗传序列鉴定,可以有效地进行微生物的分类学研究.传统分类学通过对生物个体表性特征的鉴别进行分类,对于个体及其微小的微生物,传统方法显然是不适合的.3基因工程与微生物育种:利用生物突变原理,对微生物进行诱变育种;利用基因工程技术培育杂交菌种等.3. 从种群遗传学和保育生物学角度来说明小种群为什么易于灭绝、遗传漂变、瓶颈效应、奠基者效应、近交现象4. 人类谱系地理学证据如何表明人类起源于非洲如何解释用线粒体和Y-染色体来推断人类最近共同祖先进化时间上的差异科学家利用遵循母系遗传的线粒体DNA和遵循父系遗传的Y染色体片段作为分子标记,对采集自世界各地的人类样本进行了遗传序列比对,分析出样本之间遗传序列的差异情况,并根据分子钟原理和系统发育树的建立原理,得到了人类的大致谱系发育图.大量这方面的相关研究表明,除非洲外的其他区域采集到的样本都曾来源于共同的祖先同一个谱系,而只有在非洲采集到的样本中,发现有的样本不属于上述共同的谱系,因此科学家推断,人类可能更早起源于非洲,后通过迁移扩散分布于世界各地.进化时间差异:用线粒体DNA估计出的人类母系祖先出现的时间为距今约20万年前,早于用Y染色体估计出的人类父系祖先出现时间为距今约6~14万年<=¥▽¥=>.产生差异的主要原因:线粒体DNA和Y染色体的突变速率不同,线粒体DNA的突变速率更快.建议大家背题的时候,遇到不懂的地方自己查找一下有关的资料.论述题只需要建立清晰的条理,明白地表达自己的观点即可,因此建议:对上述四个问题,请大家选择自己容易理解的角度,尽可能完全弄懂.考试时有得写才是最重要的_:37∠_。
分子生态学中的遗传多样性研究
分子生态学中的遗传多样性研究随着人类社会的不断发展,环境问题日益显著,生态保护和恢复成为人们关注的重点。
而分子生态学作为一门新兴的学科,正在逐渐发展起来,并对生态保护和恢复提供了新的思路和方法,其中遗传多样性研究是分子生态学中的一项重要领域。
遗传多样性指的是同一物种个体之间的基因差异的程度,是指随机基因漂变和自然选择的结果,可以反映生态系统的稳定性和适应性。
在分子生态学中,通过对物种内和物种间遗传多样性的分析,可以深入了解一个生态系统的演化和生态适应机制,为保护和恢复生态系统提供科学依据。
分子生态学通过从基因水平探究生态问题,研究多个遗传标记来反映物种的遗传多样性。
其中最常用的方法之一是核酸分子标记技术。
核酸分子标记是指从DNA或RNA等分子层面分析物种个体间的区别和相似性的技术方法。
具体来说,普遍采用的方法有随机扩增DNA多态性分析(RAPD)、限制性片段长度多态性分析(RFLP)、核酸序列相关性分析(RAPD)、微卫星标记分析(Microsatellite)、单核苷酸多态性(SNP)等。
其中,微卫星标记分析可以从精细的角度反映物种的遗传多样性。
微卫星是一种频繁重复的DNA序列,在遗传学和进化生物学研究中因其高度多态性和误差率低的优点被广泛应用。
通过分析微卫星标记的多态性,可以深入了解物种内部的遗传结构和物种间的遗传分化和亲缘关系。
因此,微卫星标记分析成为了分子生态学中最重要和最常用的研究方法。
除了微卫星标记分析之外,SNP分析在分子生态学中也具有广泛的应用价值。
SNP是在基因组中发现的常见DNA序列变异,是基因组中的常见多态性标记。
SNP的遗传多态性更为固定,使其在遗传鉴别和亲缘关系研究中具有良好的可重复性和重构性。
同时,SNP也是人类和动植物分子遗传研究以及基因药物安全性评估等领域的重要工具。
以华南虎为例,其濒临灭绝现状极为严峻。
用微卫星分析研究表明华南虎已发生明显的遗传分化,与其他虎亚种相互分离。
分子生态学的名词解释
分子生态学的名词解释分子生态学是研究生物群落和生态系统中分子信息的学科,主要探究生物间相互作用、物种多样性、生态过程等方面的分子机制。
分子生态学是生态学领域中的一项重要分支,综合运用了生态学、分子遗传学、生物化学、分子生物学等多个学科的知识和方法。
在分子生态学中,常见的名词包括:1. 分子标记 (molecular marker):指用于遗传分析的分子数据,可以是基因片段、DNA 序列、蛋白质序列等。
分子标记可以用于遗传多样性分析、种群结构分析、遗传变异分析等。
2. 遗传多样性 (genetic diversity):指在一个群体中,不同个体之间的基因型差异和遗传背景的多样性。
遗传多样性是评估物种和保护物种的重要手段之一。
3. 物种多样性 (species diversity):指在一个生态系统或群落中,不同物种的数量和比例。
物种多样性是评估生态系统健康和生态平衡的重要指标。
4. 生态过程 (ecological process):指在生态系统或群落中,物种之间相互作用和生物群落演变的过程。
生态过程是生态系统或群落动态和演化的基础。
5. 相互作用 (interaction):指不同物种之间的相互作用,包括竞争、捕食、共生等。
相互作用是物种间相互影响的过程,也是生态系统中物种数量和分布的重要因素。
6. 群落 (community):指由多个相互作用的物种组成的生态系统或群落。
群落是生态系统的基本单位,也是生态结构和功能的基础。
7. 遗传变异 (genetic variation):指在一个群体中,不同个体之间的基因型差异和遗传背景的多样性。
遗传变异是物种进化和适应性的基础。
8. 进化 (evolution):指生物种群的基因频率和基因型频率随时间变化的过程。
进化是物种演化的基础,也是物种适应性和多样性的来源。
9. 保护 (conservation):指采取措施,保护野生动植物及其生态系统,维护生态平衡和生物多样性。
分子生态学
同工酶
同工酶:是指一类底物相似或完全想通的酶蛋白,即催化同一种反应 而结构不同的一簇酶。 不同的同工酶,可以用凝胶电泳技术将它们分开,染色后,显示同工 酶谱 酶蛋白分子组成差异反应调控表达这些酶蛋白的基因的差异。
例:利用同工酶技术来研究种群遗传变异
表 果蝇5个种群在18个酶座位下的多态性水平和杂合度
SSR 标记特点: (1)数量丰富,广泛分布于整个基因组; (2)具有较多的等位性变异; (3)共显性标记,可鉴别出杂合子和纯合子; (4)实验重复性好,结果可靠; (5)由于创建新的标记时需知道重复序列两端的序列信息,因此其开发 有一定困难,费用也较高。
实时定量PCR技术
是指在PCR反应体系中加入荧光基团,利用荧光信号积累实时监测整 个PCR进程,最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。
(2)典型的AFLP分析,每次反应产物的谱带在50-100条之间,所以一次
分析可以同时检测到多个座位,且多态性极高; (3)表现共显性,呈典型孟德尔式遗传;
(4)分辩率高,结果可靠;
(5)目前该技术受专利保护,用于分析的试剂盒昂贵,实验条件要求较高。
SNP(单核苷酸多态性)
SNP:个体间基因组 DNA序列同一位置单个核苷酸变异 (替换、插入或缺 失)所引起的多态性。
最重要的功能: 可以让我们了解某个特定表型的性状发生与其调控基 因的表达之间的关系。 由于RNA仅在基因表达时转录,样本中RNA的量可以代表基因表达量。 RNA→反转录成cDNA→用实时定量PCR测定cDNA含量
相对于其它分子标记,更多用于生物对环境的分子适应机制的研究
分子生态学
分子标记
分子标记概念广义分子标记(molecular marker)是指可遗传的并可检测的DNA序列或蛋白质。
狭义分子标记概念只是指DNA标记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间的差异代数类型概念原理优点缺点主要应用第一代RFLP 限制性片段长度多态性限制性内切酶能识别并切割基因组DNA分子中特定的位点,如果因碱基的突变、插入或缺失,或者染色体结构的变化而导致生物个体或种群间该酶切位点的消失或新的酶切位点的产生,那么利用特定的限制性内切酶切割不同个体的基因组DNA,就可以得到长短、数量、种类不同的限制性DNA片段,通过电泳和Southern杂交转移到硝酸纤维素膜或尼龙膜上,选用一定的DNA标记探针与之杂交,放射自显影后就可得到反映个体特异性的DNA限制性片段多态性图谱。
1.标记广泛存在于生物体内,不受组织、环境和发育阶段的影响。
2.RFLP 标记的等位基因是共显性的,不受杂交的影响,可区分纯合基因与杂合基因。
3.可产生的标记数目很多,可覆盖整个基因组。
1.标记技术需要酶切, 对DNA 质量要求高;RFLP 的多态性程度偏低。
2.分子杂交时会用到放射性同位素,对人体和环境都有害。
3.探针的制备、保存和发放也很不方便。
4.分析程序复杂、技术难度大、费时、成本高。
1.遗传学图的构建结合RFLP连锁图,任何能用RFLP探针检测出的基因及其DNA片段都可以通过回交,快速有效地进行转移。
2.基因定位利用RFLP技术能够准确地标记定位种质中的目标基因,结合杂交,回交及组织培养等技术就可以快速有效的将所需目标基因的DNA片段引入栽培品种中,实现品种改良。
3.遗传多态性分析运用RFLP技术可以尽可能多地保存那些在已知位点上有异态的品系,以求最大程度地保持品种的多样性。
细胞质遗传研究RFLP技术是对DNA序列自然变异的直接检测,只需选择适当的限制性内切酶或DNA探针作分子标记,因而对植物不同种属或杂种后的细胞质遗传变异及基因型的鉴定具有较高的灵活性和灵敏性,从而能较好地应用于细胞质遗传的研究。
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。
snp分子标记的原理及应用解读课件_概述说明
snp分子标记的原理及应用解读课件概述说明1. 引言1.1 概述SNP(Single Nucleotide Polymorphism)是指基因组中存在的单核苷酸变异,是一种常见的遗传变异形式。
由于SNP在基因组中广泛存在且具有高度稳定性,因此被广泛应用于生物多样性研究、遗传疾病研究和农业育种等领域。
本文旨在介绍SNP分子标记的原理及其在生物学领域的应用。
首先,我们将详细解释SNP分子标记的原理,包括SNP的定义、形成原因以及检测方法概述。
随后,我们将探讨SNP分子标记在生物多样性研究、遗传疾病研究和农业育种中的应用。
最后,本文将通过实例分析与讨论来展示SNPs在人类进化研究、种子质量评估和作物抗性育种中的应用案例,并对未来SNP分子标记研究方向进行展望。
1.2 文章结构本文共包括五个主要部分。
除了本引言外,第二部分将介绍SNP分子标记的原理,包括对SNP的定义、形成原因以及检测方法的概述。
第三部分将探讨SNP 分子标记在生物多样性研究、遗传疾病研究和农业育种中的应用。
第四部分将通过具体案例分析来展示SNPs在人类进化研究、种子质量评估和作物抗性育种中的应用。
最后,第五部分将总结文章的主要观点,并对未来SNP分子标记研究方向进行展望。
1.3 目的本文旨在全面介绍SNP分子标记的原理及其在生物学领域的应用。
通过对SNP 的定义和形成原因的解析,读者可以深入了解SNP这一遗传变异形式。
接下来,我们将详细描述SNP检测方法以及其在生物多样性研究、遗传疾病研究和农业育种方面的应用。
通过具体案例分析,读者可以更好地理解SNPs在不同领域中的实际应用价值。
最后,我们将对当前SNP分子标记研究领域存在的问题进行剖析,并对未来可能出现的发展方向提出展望。
这样,读者可以完整而系统地了解SNP分子标记的原理及应用,并进一步探索其在生物学研究和实践中的潜力。
2. SNP分子标记的原理:2.1 SNP的定义:SNP(Single Nucleotide Polymorphism)指的是基因组中单个核苷酸发生变异的现象。
天然异交率的测定方法
天然异交率的测定方法天然异交率是指在自然条件下,由异交所形成的后代与自交所形成的后代之间的差异。
测定天然异交率的方法有多种,下面将介绍几种常用的测定方法。
一、自然观察法自然观察法是指通过观察自然条件下的种群杂交后代的比例来测定天然异交率。
这种方法适用于一些野生物种,可以通过观察野生种群中的个体表型来判断其是否为杂交后代。
例如,对于植物来说,可以观察其花朵、果实等特征是否表现出杂种特征,从而推断其天然异交率。
二、分子标记法分子标记法是通过分析物种的遗传标记来测定天然异交率。
这种方法利用分子生物学技术,如PCR(聚合酶链反应)、电泳等,对物种的DNA或RNA进行分析,从而确定个体的遗传背景。
例如,可以通过分析种群中的微卫星标记、SNP标记等,来测定物种的天然异交率。
三、交配实验法交配实验法是通过在实验室中进行人工杂交实验来测定天然异交率。
这种方法通常需要选取具有不同基因型的个体进行人工杂交,然后观察其后代的表型和遗传背景,从而确定天然异交率。
例如,可以选择具有不同基因型的果蝇进行杂交实验,然后观察其后代的性状是否表现出杂种特征,从而推断天然异交率。
四、生态学调查法生态学调查法是通过对自然环境中的物种进行调查和观察,来测定天然异交率。
这种方法通常需要对物种的种群结构、繁殖方式和遗传背景等进行调查,从而推断天然异交率。
例如,可以通过对鸟类的配对行为、巢穴选择和后代生存等进行观察和记录,来推断其天然异交率。
测定天然异交率的方法有自然观察法、分子标记法、交配实验法和生态学调查法等。
每种方法都有其适用的场景和限制,选择合适的方法来测定天然异交率可以更加准确地了解物种的遗传背景和繁殖方式,对于进一步研究物种的进化和适应性具有重要意义。
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(4)DNA样品需要量少,引物价格便宜, 成本较低;
(5)实验重复性较差,结果可靠性较低。
(二)AFLP标记 • Amplified Fragment Length Polymorphism(AFLP)
AFLP标记是扩增片段长度多态性的简称 是RFLP与PCR两项技术相结合的产物,AFLP技 术的主要步骤: DNA提取 有两种限制性内切酶酶切DNA 寡聚核苷酸接头的连接 对限制性酶切片段的 选择性扩增 扩增产物的电泳分析。由于不同
必都能表达在酶谱上; 3.大量的新鲜的活体素构造表示活体取样可 能遇到困难; 4.可能有非遗传性的或人为的带干扰酶谱解释; 5. 同 一个体不同器官或不同发育时期酶的活性有时可能不一样。
同工酶与等位酶
推荐读物
• 王中仁.1996.植物等位酶分析.北京:科学 出版社
DNA分子标记
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:
•
过氧化物酶、脂酶、磷酸酶和肽酶等,其同工酶的数量、位置和四
级结构往往是可变的,虽然它们也常常也被用来检查遗传变异性,但这
些酶对种群遗传结构和系统发育的分析可能是无用的,因为它们的同源
性往往不能肯定。
二倍体的基因型与酶型的关系
等位酶分析的应用
• 1. 了解自然种群的遗传结构; • 2. 探查种群的交配系统和交配类型; • 3. 探查种群间的分化程度; • 4. 交系分析; • 5. 分子生态学其它应用.
英文缩 写
RFLP
STS RAPD
AFLP
SSR SNP
几种主要的DNA分子标记
英文名称
中文名称
Restriction fragment Iength polymorphism
Sequence tagged site
限制性片段长度多 态性
序列标签位点
R andom amplified polymorPhic DNA
来编码的同工酶,即造成同种酶多种分子形式的原因在于编码它
们的是同一位点上不同的等位基因。这类特殊的同工酶叫做等位
基因同工酶(allele isozyme),简称等位酶(allozyme)。利用同工
酶变异作为基因组变异的指标.
•
同工酶与等位酶
等位酶分析的过程
材料的采集
研磨和酶的提取
酶的保存
淀粉凝胶制备
Amplified frangment length Polymorphism
Simple sequence repeat
随机扩增多态性 DNA
扩增片断长度多态 性
简单序列重复
Simple mucleotide polymorphism
单核苷酸多态性
几种主要的DNA分子标记
(二)RFLP标记:称为限制性片段长度多 态性,是指用某一种限制性内切酶来切 割来自不同个体的DNA分子上,内切酶 的识别序列有差异,即是由限制性酶切 位点上碱基的插入、缺失、重排或点突 变所引起的。这种差异反映在酶切片段 的长度和数目上。
(1)是以Southern杂交技术为核心的分子标记, (如RFLP),这类分子标记被称为第一代分 子标记。
(2)是以PCR技术为核心的分子标记,(如 STS、RAPD、AFLP、SSR)等,这类分子标 记被称为第二代分子标记;单核苷酸多态性 (SNP)标记被称为第三代分子标记 。它也是 以PCR技术为基础的分子标记技术。
电泳
凝胶切片
酶的组织化学染色
数据分析
酶谱的记录与分析
同工酶与等位酶
酶谱照片——二倍体
同工酶与等位酶
酶谱照片——多倍体
同工酶的遗传学分析
•
1 酶蛋白的结构 我们常选来作遗传分析的酶都是单体酶、二聚
体酶或四聚体酶。因为它们的酶谱比较少,容易分析。对大多数酶的遗 传学控制已了解得相当清楚,所以这就允许我们从凝胶上的带谱作出遗 传学的推断。
分子生态学
• 参考书:
• 1..《Molecular Ecology 》(Second Edition) ( Freeland J. R., Kirk H. and
Petersen S.), 2011, Wiley-Blackwell.
• 2. 《分子生态学》(Bee T.J.C., Rowe G.)(张军丽等译),中山大学出版社, 2009。
等位酶分析方法的优缺点
• 优点: • 1. 等位酶的遗传和表达遵循孟德尔定律,便于遗传学分析; • 2. 量化, 可实验,可重复; 3. 不容易饰变; • 4. 取材和样品制备简单易行; 5. 结果明解,可比性强. • 缺点: • 1. 有限种类的酶分析会带来一定的偏差; 2. 所先酶的所有基因未
• 3.《生物多样性译丛(三)》
•
中国科学院生物多样性委员会。科学出版社,1997
• 4《植物分子生态学》
•
阮成江,何祯祥,周长芳。化学工业出版社,2005
同工酶
•
1. 同功酶(Isozyme): 是指同一种酶的多种分子形式,这些
不同的分子形式具有相同或相似的底物,催化相同的反应。
•
2. 等位酶(Allozyme):由同一基因位点上受不同等位基因
B RFLP标记在等位基因之间是共显性的, 因此在配制杂交组合时不受杂交方式的 影响。
C 在非等位的RFLP标记之间不存在上位 效应,因而互不干扰
D RFLP标记起源于基因组DNA的自身变 异,在数量上几乎不受限制
E DNA需要量大,检测技术繁杂,难以 用于大规模的育种实践中。在植物分子 标记辅助育种中需要将RFLP转换成以 PCR为基础的标记。
RFLP标记是发展最早的DNA标记技术。
RFLP技术主要包括以下基本步骤:
DNA提取
用限制性内切酶酶切DNA 、
用凝胶电泳分开DNA片段
把DNA片段
转移到滤膜上 利用放射性标记的探针杂交
显示特定的DNA片段(Southern杂交)和结果
分析。
• 特点
A 无表型效应,RFLP标记的检测不受环 境条件和发育阶段的影响。
RAPD
Hale Waihona Puke (三)RAPD标记 RAPD标记的基本原理是利用合成的随机引物 (一般为10个碱基)对基困组DNA进行PCR扩 增 ,然后电泳检测PCR产物的多态性。
RAPD标记的主要特点有:
(1)不需DNA探针,设计引物也无须知道 序列信息;
(2)显性遗传(极少数共显性),不能鉴 别杂合子和纯合子;