4结构基因组学讲述

PCR－RFLP
• 将PCR产物术用于RFLP分析，即PCR-RFLP。 • 该技术先用1对引物特异性扩增基因组的某一高变
区，然后用限制性内切酶消化PCR产物，电泳检测 多态性。
PCR－RFLP的应用
√MstⅡ酶切位点
••• ••• CCT GAG GAG ••• ••• ••• ••• CCT GAG GAG ••• •••
Pro Glu Glu ••• ••• CCT GAG GAG ••• ••• ••• ••• CCT GTG GAG ••• •••
Pro Val Glu
••• ••• CCT GTG GAG ••• ••• ••• ••• CCT GTG GAG ••• •••
PCR-RFLP
×MstⅡ酶切位点消失
❖ 不受时间和环境的限制 ❖ 遍布整个基因组，数量无限 ❖ 不影响性状表达 ❖ 自然存在的变异丰富，多态性好 ❖ 共显性，能鉴别纯合体和杂合体
遗传作图的标记
Set the flags on the genomes
染色体上的基因和DNA顺 序均可作为路标, 路标 具有物理属性,他们由特 定的DNA顺序组成. 路标 位于染色体上的位置是 固定的, 不会更改的,因 而提供了作图的依据
（1）形态标记
➢ 形态性状：株高、颜色、白化症等，又称表 型标记
➢ 控制性状的其实是基因，所以形态标记实质 上就是基因标记。
态标记的特征： ➢ 数量少 ➢ 很多突变是致死的 ➢ 受环境、生育期等因素的影响
（2）细胞学标记
❖ 明确显示遗传多态性的染色体结构特征和数 量特征：
染色体的核型 染色体的带型 染色体的结构变异 染色体的数目变异
• 用途：通过该图谱可分清各基因或分子标记之间 的相对距离与方向，如靠近着丝粒或端粒
• 注意：该图谱的构建是以位于同一染色体相邻的2 个基因或遗传标记的重组率为基础，因而需要有 参考家系和分子遗传标记或基因作为研究基础
一、遗传图谱与遗传标记
• 遗传图谱 • 采用遗传分析的方法将基因或其他DNA序列标定
• 一个生物体基因组的最终图就是它的全部DNA序 列
结构基因组学ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ要任务
基因组作图
遗传图谱（连锁图谱） 物理图谱 转录图谱 序列图谱（分子水平的物理图谱）
遗传图谱
遗传图谱（连锁图谱）
• 概念：指基因或分子标记在染色体上的相对 位置与遗传距离，用厘摩（cM）表示。
• cM含义：1cM的遗传距离表示在100个配子中 有1个重组子。在哺乳动物中，遗传图谱上 1cM的距离大约相当于物理图谱上1000000 bp。
第四章 结构基因组学
重点
• 基因组学的基本概念、基因组作图与测序 的原理和方法。
结构基因组学
1、概念和目的 2、基因组作图
遗传图谱 物理图谱 转录图谱 序列图谱
3、基因图谱
概念和目的
• 以全基因组测序为目标的基因结构研究弄清基因 组中全部基因的位置和结构，为基因功能的研究 奠定基础。
• 其目的是建立高分辨的遗传图谱、物理图谱、转 录图谱和序列图谱。
❖ 优点：不受环境影响 ❖ 缺点：数量少、费力、费时、对生物体的生
（3）生化标记
❖ 又称蛋白质标记，就是利用蛋白质的多态
性作为遗传标记。如同工酶 ❖ 优点：数量较多，受环境影响小 ❖ 缺点：受发育时间的影响、有组织特异性
、只反映基因编码区的信息
夏腊梅同工酶谱照片
（4）DNA分子标记
简称分子标记，以DNA序列的多态性作为遗传标记 随着分子生物学的发展，相继建立了RFLP、TRS、SNP 等多种分子遗传标记检测技术，开创了遗传标记研究 的新阶段。 优点：
在染色体上构建连锁图。 • 什么是遗传标记？ • 有可以识别的标记，才能确定目标的方位及彼
此之间的相对位置。
• 遗传图谱：通过遗传重组所得到的基因线性排列 图称为遗传连锁图。它是通过计算连锁的遗传标 记之间的重组频率,确定它们的相对距离（cM)。
• 物理图谱：是利用限制性内切酶将染色体切成数 个片段，根据重叠序列把片段连接成染色体，确 定遗传标记之间物理距离[碱基对(bp)或千碱基 (kb)或兆碱基(Mb)]的图谱。
的同源性，在一定的条件下可以相互杂交。
4.微卫星DNA
• 又称简单序列重复（simple sequence repeat， SSR）
• 是高度重复序列，广泛存在于真核生物基因组， 重复单位的核心序列为2-6bp。
微卫星遗传标记的原理
以微卫星DNA标记两侧特异性序列设计专一引 物，通过PCR技术扩增微卫星片段，扩增产物 经变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离，不同个体间 因核心序列的重复次数不同而产生DNA多态性
• 选择在VNTR特异序列上没有酶切位点的限制性内切 酶将动物总基因组DNA切成不同长度的片段；
• 以VNTR中特异序列作为探针，进行Southern杂交； • 由于不同个体的串联重复序列的数目和位置不同，
形成的杂交谱带具有个体的特异性，人们称为DNA 指纹图谱。
3.小卫星 DNA
• 小卫星重复单位的核心序列为15-76bp • 近缘物种和个体间的小卫星核心序列有着一定
要构建构建遗传图谱，需要寻找基因组不同 位置上的特征标记（遗传标记）。包括： （1）形态标记 （2）细胞学标记 （3）生化标记 （4）DNA分子标记
二、标记的多态性
所有的标记都必须具有多态性 ❖ 花色：白色、红色 ❖ 身高：高、矮 ❖ 血型：A、B、O型 ❖ 淀粉：糯、非糯
所有多态性都是基因突变的结果！
12
3
正常 杂合 异常
2. TRS
• 真核生物基因组中的可变串联重复序列 • （variable number tandem repeated
sequence， VNTR）有两类:小卫星和微卫星， 两者具有高度的变异性。
VNTR示意图
1 2 3
VNTR变异的原理示意图
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3
A
BC
DNA指纹图谱原理
三、分子标记类型
• RFLP（第一代）：限制性片段长度多态性 • TRS（第二代）：串联重复序列标记 • SNP（第三代）：单核苷酸多态性 ……
1. RFLP的原理
• 利用限制性内切酶消化基因组DNA，形成大 小不等、数量不同的分子片段，
• 酶切位点的改变，会使得RFLP谱带表现出 不同程度的多态性.