分子生物学第09章DNA分子标记技术
dna分子标记技术概述
DNA分子标记技术概述1. 引言DNA分子标记技术是现代生物学和医学领域中非常重要的一项技术。
它可以通过特定的标记方法，在DNA分子上进行特异性地标记，从而实现对DNA序列的检测、定位和分析。
本文将对DNA分子标记技术进行全面、详细、完整和深入地探讨。
2. DNA分子标记技术的原理2.1 标记物选择在进行DNA分子标记之前，需要选择合适的标记物。
常用的DNA分子标记物包括荧光染料、辣根过氧化物酶标记物、生物素标记物等。
这些标记物具有不同的优势和适用范围，可以根据具体实验需求来选择合适的标记物。
2.2 标记方法DNA分子标记方法有多种，常用的包括直接标记法和间接标记法。
直接标记法是将标记物直接连接到DNA分子上，常用于荧光标记。
间接标记法是通过先引入标记物、再进行特定的反应来实现标记，常用于酶标记和生物素标记等。
2.3 标记效率和准确性DNA分子标记技术的效率和准确性是衡量其优劣的重要指标。
高效率和准确性可以保证实验结果的可靠性和准确性。
因此，在选择标记物和标记方法时，需要考虑到其标记效率和准确性，以及对实验结果的影响。
3. DNA分子标记技术的应用领域3.1 DNA测序和基因组学研究DNA分子标记技术在DNA测序和基因组学研究中有广泛的应用。
通过标记技术，可以对DNA序列进行检测和定位，从而实现对基因组的研究和分析。
3.2 分子诊断和疾病检测DNA分子标记技术在分子诊断和疾病检测中起到关键作用。
通过标记技术，可以检测和分析与疾病相关的基因或基因突变，从而实现早期诊断和治疗。
3.3 人类遗传学研究DNA分子标记技术对人类遗传学研究具有重要意义。
通过标记技术，可以进行人类遗传多样性和遗传变异的研究，为疾病发生机制和个体差异提供重要的参考和依据。
3.4 动植物遗传改良DNA分子标记技术在动植物遗传改良中有广泛应用。
通过标记技术，可以进行动植物基因分型和基因定位，为遗传改良工作提供重要的科学依据和技术支持。
分子标记技术简介
分子标记技术简介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——形态学标记、生物化学标记、细胞学标记相比，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。
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，广泛应用于遗传育种、基因组作图、基因定位、物种亲缘关系鉴别、基因库构建、基因克隆等方面。
分子标记的概念有广义和狭义之分。
广义的分子标记是指可遗传的并可检测的DNA序列或蛋白质。
狭义分子标记是指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异的特异性DNA片段。
理想的分子标记必须达以下几个要求：(1) 具有高的多态性；(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) 检测手段简单、快速(如实验程序易自动化)；(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所有要求。
【分子标记的种类】一、基于分子杂交技术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。
①限制性片段长度多态性(Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP)1974年Grodzicker等创立了限制性片段长度多态性(RFLP)技术，它是一种以DNA—DNA杂交为基础的第一代遗传标记。
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。
分子标记技术原理、方法及应用
分子标记技术原理、方法及应用一、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。
形态学标记：主要包括肉眼可见的外部形态特征，如：矮秆、紫鞘、卷叶等；也包括色素、生理特性、生殖特性、抗病虫性等有关的一些特性。
优点: 形态学标记简单直观、经济方便。
缺点: (1)数量在多数植物中是很有限的; (2) 多态性较差，表现易受环境影响; (3)有一些标记与不良性状连锁; (4)形态标记的获得需要通过诱变、分离纯合的过程，周期较长细胞学标记：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。
(1)数量多，高多态性，信息量大(2)与生长发育无关，取材不受限制(3)能明确辨别等位基因(4)均匀分布于整个基因组(5)选择中性，不影响目标性状的表达(6)检测手段简单、快速(7)成本低廉(8)稳定，重复性好(9)共显性遗传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，一般依其所用的分子生物学技术大致可以分为三大类：第一类是以分子杂交为核心的分子标记，包括RFLP、DNA指纹技术等，这类分子标记被称为第一代分子标记；第二类是以PCR为核心的分子标记，包括随机扩增多态性RAPD、简单序列重复SSR、扩增片段长度多态性AFLP、序列标签位点STS等，为第二代分子标记；第三类是一些新型的分子标记，如：SNP标记、表达序列标签EST 标记等，也以PCR技术为基础，为第三代分子标记。
分子标记技术概述
分子标记技术概述现代生物技术是近几十年来发展起来的以现代生命科学为基础，利用生物体系和现代工程原理，集中多学科的新知识生产生物制品和创造新物种的综合科学技术。
随着分子生物学的快速发展，现代生物技术为作物育种提供了强有力的工具，分子标记辅助选择（MAS）是其中一项重要的技术手段，弥补了传统作物育种中选择效率低的缺点，加快了育种进程，为育种家广泛采用。
一、分子标记的定义与特点遗传标记（genetic marker）是指可追踪的染色体、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。
在遗传分析上遗传标记可用作标记基因，它具有两个基本特征，即可遗传性和可识别性，生物的任何有差异表型的基因突变型均可作为遗传标记。
传统的遗传标记主要包括形态标记、组织细胞标记、生化标记与免疫学标记等，这些标记都是基因表达的产物，易受生理状态、贮藏加工等多个因素的影响，具有较大的局限性。
Bostein 等（1980）利用限制性片段长度多态性（restriction fragment length polymorphism，RFLP）作为遗传标记分析的手段，开创了应用生物体DNA多态性发展遗传标记的新阶段。
分子标记是根据基因组DNA 存在丰富的多态性而发展起来的可直接反映生物个体在DNA水平上差异的一类遗传标记，它是继形态学标记、细胞学标记、生化标记之后发展起来的新型遗传标记技术。
广义的分子标记是指可遗传的并可检测的DNA 序列或蛋白质分子。
而通常所说的分子标记是指以DNA 多态性为基础的遗传标记，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，直接反映出生物个体或种群间基因组中某种差异的特异性DNA片段。
相对于传统的遗传标记，DNA 分子标记的优势在于：DNA 分子标记多为共显性标记，能够简单直观地分辨出纯合和杂合的基因型，对隐性性状的选择十分有利；多态性高，由于自然界中存在丰富的基因组变异，能够开发出几乎无限的DNA 分子标记；稳定性好，不受环境和生物生长与发育阶段的影响，任何时候任何组织的DNA 都可用于标记分析；由于DNA 分子标记是在DNA 水平上开发而来，表现为中性，不会与其他性状连锁，因此不影响目标性状的表达；检测手段简便、迅速，成本低。
dna分子标记技术
dna分子标记技术DNA分子标记技术是一种重要的生物技术手段，它在现代生命科学研究和医学诊断中扮演着至关重要的角色。
本文将全面介绍DNA分子标记技术，包括其原理、应用和未来的发展方向。
首先，我们来了解一下DNA分子标记技术的原理。
DNA分子标记技术是利用特定的标记物将DNA序列与其他分子或材料相结合，以实现对DNA的检测、分离和定位等操作。
常见的DNA分子标记技术包括荧光标记、放射性标记和酶标记等。
其中，荧光标记是最常用的方法之一，它通过将DNA与荧光染料结合，使DNA在荧光显微镜下呈现出明亮的荧光信号。
接下来，让我们来看一下DNA分子标记技术的应用领域。
DNA分子标记技术在生命科学研究中广泛应用于基因测序、基因组学、蛋白质组学等领域。
通过将DNA标记物与待研究的生物样品进行反应，可以快速准确地检测出目标基因的存在和表达水平。
此外，DNA分子标记技术在医学诊断中也有重要的应用价值。
例如，在肿瘤学中，可以利用DNA分子标记技术检测肿瘤相关基因的突变情况，为肿瘤的早期诊断和治疗提供重要依据。
然而，DNA分子标记技术仍存在一些挑战和限制。
首先，由于DNA 的序列多样性和长度差异，选择适合的标记物对不同的研究目的来说是一个复杂的过程。
此外，在分析复杂样品时，如组织和血液等，需要克服背景干扰和检测灵敏度的问题。
因此，在开发更加灵敏、快速、准确的DNA分子标记技术方面，仍需要进一步的研究。
对未来的展望来说，DNA分子标记技术具有巨大的发展潜力。
随着生物学和医药研究的不断深入，对DNA的分析和检测需求将不断增加。
因此，我们可以预见，随着技术的进一步创新和改进，DNA分子标记技术将发展成为更加成熟和可靠的工具，为生命科学研究和医学诊断提供更多的可能性。
综上所述，DNA分子标记技术是一项既生动又充满潜力的生物技术。
通过荧光标记、放射性标记和酶标记等方法，可以实现对DNA的快速、准确的检测和定位。
当前，DNA分子标记技术已经广泛应用于基因测序、基因组学和医学诊断等领域，但仍面临一些挑战和限制。
分子标记技术
1.2DNA分子标记的定义及特征
• 定义：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 • 特征：不受环境和其他因素的影响； 多态性几乎遍布整个基因组；不受基 因表达与否的影响，具有数量丰富、 多态性强及操作简单等特点
• 基于单核苷酸多态性的DNA分子标记 • SNPs（Simple Nucleotide Polymorphisms,单核 苷酸多态性） • 同一位点的不同等位基因之间常常只有一个或几 个核苷酸的差异，从分子水平上单个核苷酸的差 异进行检测具有重要意义 • 检测SNPs方法a.随机扩增DNA（RAPD）法 b.DNA芯片（DNA-chip）检测法
3.3 遗传连锁图谱的构建
• 连锁图谱（linkage map），又称遗传图谱（ genetic map ） 或 遗 传 连 锁 图 谱 （ genetic linkage map），是指基因或DNA分子标记在 染色体上的相对位置 • 绘制遗传连锁图的方法有很多，但是 DNA多 态性技术未开发时，鉴定的连锁图很少，随 着 DNA 多态性的开发，使得可利用的遗传标 志数目迅速扩增
• AFLP（Amplified Fragment Length Polymorphism,扩增片段长度多态性） • AFLP基本原理：对DNA限制性酶切片段进 行选择性扩增 • AFLP指纹呈孟德尔式共显性和显隐性遗传 • AFLP兼具RAPD与RFLP优点，有较高的稳 定性
对PCR扩增片段的限制性酶切来 揭示扩增区段的多态性——CAPS
DNA分子标记技术概述
作者简介:姚红伟(1981-),男,硕士研究生,研究方向:水产生物繁育。
E -mail :yao_317@doi :10.3969/j.issn.1004-6755.2010.07.020DNA 分子标记技术概述姚红伟1,张立冬1,孙金阳1,刘霄霞2(1.大连海洋大学生命科学与技术学院,辽宁大连116023;2.太原理工大学,山西太原030024)摘 要:综述了DNA 分子标记技术的类型及代表性分子标记技术的基本原理和优缺点,对常用分子标记技术进行了对比,并对其发展趋势进行了展望。
关键词:DNA ;分子标记;类型;原理;展望 1953年Wat son 和Crick 提出DNA 分子结构双螺旋模型,宣布了分子遗传学时代的到来。
1974年,Grozdicker 等人在鉴定温度敏感表型的腺病毒DNA 突变体时,利用限制性内切酶酶解后得到的DNA 片段的差异,首创了DNA 分子标记。
所谓分子标记是根据基因组DNA 存在丰富的多态性而发展起来的可直接反映生物个体在DNA 水平上的差异的一类新型的遗传标记,它是继形态学标记、细胞学标记、生化标记之后最为可靠的遗传标记技术[1]。
广义的分子标记是指可遗传的并可检测的DNA 序列或蛋白质分子。
通常所说的分子标记是指以DNA 多态性为基础的遗传标记[2]。
DNA 分子标记不受环境和发育阶段的影响,标记数丰富,可大大提高杂交育种的有效性和可靠性,而且在对杂种机理的认识、杂种优势的预测、目的性状的选择等方面已显示出不可比拟的优越性。
很多分子标记表现为共显性,能鉴别出纯合基因型和杂合基因型,能提供完整的遗传信息。
同时,许多以前无法开展的研究如环境因素的影响、数量性状的多重效应等在分子标记的帮助下已经开展。
1 D NA 分子标记技术的类型DNA 分子标记从它诞生之日起,就引起了生物科学家极大的兴趣,在经历了短短几十年的迅猛发展后,分子标记技术日趋成熟,现已出现的DNA 分子标记技术有几十种,部分分子标记技术所属类型如下。
分子标记技术
CAPACITY
RFLPs
HiSpeed sequ
DArT SNPs Multi-SSRs SRAP, TRAP SSRsAFLPs RAPDs
1985
1990
1995
2000
2 分子标记来源于DNA水平的突变
突变(Mutation)是指DNA水平的可遗传的变异，不
管这种DNA变异能不能导致可检测的表型或生化改 变，突变产生的变异是自然选择的基础，可遗传 的突变在群体中扩散从而产生多态性。
7. 近10年来，在人类基因组研究计划的 推动下，分子标记的研究与应用得到迅 速的发展。
分子标记的历史
第一代分子标记技术
RFLP （Restriction Fragment Length Polymorphism，限制性片段长度多态性）
第二代分子标记技术
RAPD（Random Amplified Polymorphic DNA，
RFLP
原理：
DNA
限制性内切酶酶切
电泳
转移到硝酸纤维素滤膜
同位素或非放射标记（如地高辛等）的探针杂交
胶片放射自显影，显示酶切片段大小
RFLP的应用
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。
都有害； ✓ 探针的制备、保存和发放也很不方便； ✓ 分析程序复杂、技术难度大、费时、成本高。
2.随意扩增多态性DNA标记—RAPD
Random Amplified Polymorphismic DNA
dna分子标记技术在甘薯遗传育种研究中的应用
dna分子标记技术在甘薯遗传育种研究中的应用DNA分子标记技术在甘薯遗传育种研究中的应用一、DNA分子标记技术的介绍DNA分子标记技术是一种在分子水平上识别和区分生物个体之间差异的技术。
它可以帮助科研人员更深入地了解生物的遗传变异和遗传演化，对于植物育种研究尤为重要。
DNA分子标记技术主要包括随机扩增多态性DNA标记 (RAPD)、简单重复序列(SSR)标记、单核苷酸多态性(SNP)标记等。
这些技术具有快速、准确和高效的特点，为甘薯遗传育种研究提供了重要的分子工具。
二、甘薯遗传育种研究中DNA分子标记技术的应用在甘薯遗传育种研究中，DNA分子标记技术被广泛应用于种质资源鉴定、遗传多样性分析、基因定位和分子标记辅助选择等方面。
种质资源是育种研究的重要基础，通过DNA分子标记技术可以准确地鉴定甘薯品种之间的遗传差异，为育种新品种提供了更多选择。
利用DNA分子标记技术进行遗传多样性分析，可以全面了解甘薯种质资源的遗传多样性和遗传结构，为合理利用种质资源提供了科学依据。
DNA分子标记技术还可以帮助科研人员在甘薯中定位关键性状的基因，探索其遗传规律和分子机制。
通过基因定位，可以加速甘薯育种过程，提高选择效率和育种精度。
更重要的是，DNA分子标记技术的应用还可以实现分子标记辅助选择，即在育种材料中直接以分子标记来选择目标性状，大大加快了育种进程。
三、个人观点和理解从我个人的角度来看，DNA分子标记技术在甘薯遗传育种研究中的应用极大地丰富和拓展了育种研究的手段和方法。
它提供了更加准确、快速和高效的分子工具，为甘薯新品种的培育提供了科学依据和技术支持。
这些技术的广泛应用也为甘薯遗传育种研究注入了新的活力和动力，加快了育种进程，促进了甘薯产业的发展和壮大。
四、总结回顾DNA分子标记技术在甘薯遗传育种研究中的应用，极大地促进了甘薯育种研究的深度和广度。
它为甘薯遗传多样性的鉴定、关键性状的基因定位和分子标记辅助选择等方面提供了重要支持，成为育种研究的得力助手。
分子标记技术优秀课件
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第三类是一些新型的分子标记，如：
★单核苷酸多态性（Single nuleotide polymorphism, 简称SNP标记）；
★表达序列标签（Expressed sequences tags, 简称EST标记）等。
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四、分子标记的特点
（1）直接以DNA的形式表现，在生物体的各 个组织、各个发育阶段均可检测到，不受季节、 环境限制，不存在表达与否等问题；
凝胶的处理： 脱嘌呤处理：0.25M HCl 变性处理：0.4M NaOH
DNA转移： 转移液：0.4M NaOH。
洗膜： 洗膜液：2xSSC缓冲液
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用于RFLP分析的探针（probe）是DNA片 段，长度约0.5-2.5kb。探针的来源有：基因组 的随机片段、cDNA 等。
探针以克隆的方式保存，以质粒（plasmid） 为载体，如pUC19等，通过大肠杆菌繁殖。
★扩展片段长度多态性标记（Amplified fragment length polymorphism, 简称AFLP标记）；
★序列标签位点（Sequence tagged sites, 简称STS标记）；
★序列特征化扩增区域（Sequence charactered amplified region, 简称SCAR标记）等；
EDTA （ didodium ethylenediaminetetraacetate）即乙二胺四乙酸。
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电泳
电泳用的凝胶由琼脂糖（agarose）制备， 琼脂糖的浓度通常为0.9-1.0%。
酶切后的DNA样品通过电泳，使DNA片段 分离,并按分子量的大小排列。
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第九章 分子标记
列；
用于转基因植物鉴定的含目的基因的BAC和YAC
克隆。
果蝇唾液染色体
荧光原位杂交
第二节 以PCR反应为核心的分 子标记
单引物PCR标记
类型
3’端具有选择性的双引物PCR标记
基于特异双引物PCR的标记
单引物PCR标记
•随机扩增多态性DNA标记（Random amplification polymorphism
限制性片段长度多态性
（restriction fragment length polymorphism,RFLP ）
类型
数目可变的串联重复多态性
（Varible number of tandem repeats，VNTR)
限制性片段长度多态性标记
(Restricton fragment length polymorphism, RFLP)
Chapter 9 Molecular Marker
分子标记概念的界定
广义的分子标记(molecular marker)是指可遗 传的并可检测的DNA序列或蛋白质。 蛋白质标记包括种子贮藏蛋白和同工酶（指由 一个以上基因位点编码的酶的不同分子形式） 及等位酶（指由同一基因位点的不同等位基因 编码的酶的不同分子形式）。 狭义的分子标记概念只是指DNA标记，而这个 界定现在被广泛采纳。 本章中也将分子标记概念限定在DNA标记范畴。
Southern印迹
在20世纪60年代，Southern首先发现卫星DNA由很多短 的重复片段串联在一起。 与此同时， Ham Simth 发现的Ⅱ型核酸内切酶。 southern纯化EcoRⅡ。 Southern用EcoRⅡ酶切卫星DNA，电泳后凝胶中出现了 梯状条带（ladder）。 他将5S rRNA基因组DNA通过一种或几种限制酶消化后， 通过琼脂糖电泳按照大小分离，然后将DNA经过原位变 性后，转移到硝酸纤维膜上，再与有放射性标记的5S rRNA杂交，通过放射性自显影确定了5S RNA基因在基 因组上的位臵。
分子标记技术
分子标记技术（图）2008-07-21 00:00 来源：互联网点击次数：1479 关键词：分子标记分享到：收藏夹腾讯微博新浪微博开心网标记育种是利用与目标性状基因紧密连锁的遗传标记，对目标性状进行跟踪选择的一项育种技术。
与育种有关的遗传标记主要有四种类型: 形态标记（morphological marker）、细胞标记（cytological markers）、生化标记（Biochemical marker）和分子标记（molecular marker）。
早在1923年，Sax等就提出利用微效基因与主基因的紧密连锁，对微效基因进行选择的设想。
但由于形态标记数目有限，而且许多标记对育种家来说是不利性状，因而难以广泛应用。
细胞标记主要依靠染色体核型和带型，数目有限。
同工酶标记在过去的二、三十年中得到了广泛的发展与应用。
作为基因表达的产物，其结构上的多样性在一定的程度上能反映生物DNA 组成上的差异和生物遗传多样性。
但由于其为基因表达加工后的产物，仅是DNA 全部多态性的一部分，而且其特异性易受环境条件和发育时期的影响；此外同工酶标记的数量有限，不能满足育种需要。
近年来，分子生物学的发展为植物遗传标记提供了一种基于DNA 变异的新技术手段，即分子标记技术。
与其它标记方法相比，分子标记具有无比的优越性。
它直接以DNA 形式出现，在植物体的各个组织、各发育时期均可检测到，不受季节、环境的限制，不存在表达与否的问题；数量极多，遍及整个基因组；多态性高，利用大量引物、探针可完成覆盖的分析；表现为中性，即不影响目标性状的表达，与不良性状无必然的连锁；许多标记为共显性，能够鉴别出纯合的基因型与杂合的基因型，提供完整的遗传信息一、常用的分子标记技术利用分子标记技术分析生物个体之间DNA 序列差别并用于作图的研究始于1980年。
经过十几年的发展，现在的DNA 标记技术已有十多种，主要有两大类。
（一）、基于Southern杂交的分子标记这类标记利用限制性内切酶酶切不同生物体的DNA 分子，然后用特异探针进行Southern杂交，通过放射性自显影或非同位素显色技术揭示DNA 的多态性。
DNA分子标记技术及其应用
DNA分子标记技术及其应用摘要：分子遗传标记是近年来现代遗传学发展较快的领域之一。
本文系统阐述了DNA分子标记的概念，以及RFLP、RAPD、ALFP、STS、SSR和SNP为代表的分子标记技术的原理和主要方法，并简单介绍了DNA分子标记技术的应用。
最后探讨了其进展以及存在的一些问题。
关键词：分子标记；应用分子遗传标记技术作为一种新的分子标记技术，在分子生物学特别是在分子遗传学的研究中得到了广泛的应用和发展，其所构建的遗传图谱具有高度的特异性。
与其它遗传标记相比较，DNA分子标记具有诸多优点，如：遗传稳定，多态性高，多为共显性，数量丰富，遍及整个基因组，操作简便。
这些优点使其广泛地应用于生物基因组研究、进化分类、遗传育种、医学等方面，成为分子遗传学和分子生物学研究与应用的主流之一。
1DNA分子标记的概念遗传标记是基因型特殊的易于识别的表现形式，在遗传学的建立和发展过程中起着重要作用。
从遗传学的建立到现在，遗传标记的发展主要经历了4个阶段，表现出了4种类型：1形态标记（Morphological Markers），指生物的外部特征特性,包括质量性状作遗传标记和数量性状作遗传标记；2细胞标记（Cytological Markers），主要指染色体组型和带型；3生化标记（Biochemical Markers），指生物的生化特征特性，主要包括同工酶和贮藏蛋白两种标记；4DNA分子标记（Molecular Markers）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。
前3种标记是对基因的间接反映,而DNA分子标记是DNA水平遗传变异的直接反映。
与其它遗传标记相比较，DNA分子标记具有诸多优点，如：遗传稳定，多态性高，多为共显性，数量丰富，遍及整个基因组，操作简便。
这些优点使其广泛地应用于生物基因组研究、进化分类、遗传育种、医学等方面。
目前，被广泛应用的DNA分子标记主要有RFLP（限制性片段长度多态性）、RAPD（随机扩增多态性DNA）、ALFP（扩增片段长度多态性）、STS（序列标记位点）、SSR（简单重复序列）和SNP（单核苷酸多态性）等。
《分子标记技术》课件
基因组选择
02
基于全基因组范围内的分子标记进行选择，能够更全面地评估
个体的遗传潜力和适应性。
基因编辑与基因组编辑
03
利用分子标记技术对目标基因进行精确编辑，实现定向改良和
创造新品种。
04
分子标记技术在生物多 样性研究中的应用
物种鉴定与系统分类
物种鉴定
利用分子标记技术对生物个体进行基因组分析，确定其物种归属，有助于解决形态学分 类上的难点。
基因定位
利用分子标记技术将基因定位到染色 体上，确定基因的位置和顺序，有助 于基因克隆和功能研究。
图谱构建
通过分子标记技术构建基因组图谱， 揭示基因组结构和变异，为基因组编 辑和基因治疗等应用提供基础。
分子标记辅助育种
标记辅助选择
01
利用分子标记技术检测个体的基因型，实现选择性繁殖，提高
育种效率和准确性。
生物多样性保护与利用
生物多样性保护
分子标记技术有助于监测生物种群动态，评 估生物多样性现状，为制定保护策略提供科 学依据。
生物多样性利用
通过分子标记技术，可以发掘具有重要价值 的生物资源，促进生物技术的研发和应用， 为人类社 展望
技术瓶颈与解决方案
技术瓶颈
特点
高分辨率、高灵敏度、遗传稳定性、 易于自动化等。
分子标记技术的应用领域
遗传育种
用于标记和选择具有优良性状的基因型，提 高育种效率。
亲缘关系鉴定
用于法医学、人类学等领域，鉴定个体间的 亲缘关系。
生物多样性研究
用于评估生物多样性、物种分类和系统发生 关系。
疾病诊断与预防
用于检测与遗传相关的疾病，为疾病预防和 治疗提供依据。
要点二
9植物DNA分子标记
RFLP标记缺点
（1）DNA需要量大。 （2）所需仪器较多 （3）技术较为复杂 （4）多数RFLP表现为二态性，提供的信息量较
低 （5）与内切酶选用密切相关
RAPD标记
• 1990年，美国杜邦公司科学家Williams推出。
• RAPD方法是在PCR技术基础上发展起来的， 它利用一系列单个随机引物（通常为10个核 苷酸），对所研究的基因组DNA进行PCR扩 增，引物与基因组DNA某一区段互补时，就 与其结合，就可对引物下游DNA进行合成， 即扩增。
进行Southern印迹转移操作，用特定的探针与 滤膜上的DNA杂交，经过放射自显影就能检测 到高等植物核DNA的RFLP。
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RFLP标记方法与步骤
EcoRI MseI
CORE 5 ´ -GACTGCGTACC
ENZ AATTC
EXT NNN-3 ´
5 ´ -GATGAGTCCTGAG TAA NNN-3´
AFLP的优缺点
• 优点：
（1）少量引物可获得较多标记，50~150条带
（2）多为显性标记或共显性标记，受环境影响 无复等位效应
小，
（3）带型清晰，具高分别率
基于分子杂交技术的分子标记技术
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。
dna分子标记原理与技术
PCR仪
✍ PCR反应五要素： 引物、酶、dNTP、模板和 Mg2+
✍ Taq DNA聚合酶
来源：水生栖热菌 Thermus aquaticus
特性：良好的耐热性 Mg2+依赖性 无校正功能
1.3.2 PCR引物设计
❶ 引物长度：15-30bp，常用为20bp左右。
发育时期特异性。且有些酶的染色方法和电泳技术有一定难度，因此 其实际应用受到一定限制。
同工酶与等位酶
✍同工酶与等位酶
电泳可区分的同一种酶（系统）的不同变化。
同工酶(isozyme)：广义是指生物体内催化相同反应而分 子结构不同的酶。催化相同的化学反应，但其蛋白质分 子结构、理化性质和免疫性能等方面都存在明显差异的 一组酶 。
中经常遇到的问题及解决方法。。
1.1 遗传标记的类型及发展
✍遗传标记(genetic markers)是研究生物遗传 变异规律及其物质基础的重要手段。遗传 标记主要有4种类型: ❶ 形态标记（morphological markers） ❷ 细胞学标记（cytological markers） ❸ 生化标记（biochemical markers） ❹ 分子标记（molecular markers）
例如最原始的脊椎动物七鳃鳗（Lamprey）只有一种 LDH肽链，进化到较高级的鱼类才有A、B两类肽链。
又如通过对地理分布不同的物种间某一同工酶谱的普 查可以推测物种的地理来源、分类等。
动、植物的遗传变异可通过子代和亲代同工酶谱的比 较来鉴别。法医学中也可用多种同工酶谱的分析来鉴 定亲子关系。
✍ DNA的功能
DNA的基本功能作为生物遗传信息复制的模 板和基因转录的模板，它是遗传繁殖的物质 基础。
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9.1 基于 Southern 杂交技术的分子标记 9.2 随机（或半随机）引物分子标记技术 9.3 序列标志位点技术 9.4 分子标记的应用领域
DNA分子标记的定义
DNA分子标记就是在同一物种不同个体间 DNA序列上的差异，某一特定的差异可以通过实 验的方法检测出来，测出来的特定差异就是特定 的DNA分子标记。利用不同的实验方法可以得到 许许多多的DNA分子标记，这些DNA分子标记 表明了这些个体间遗传物质上的差异。
3. 用不同探针可以探测出不同的RFLP标记，标记 的密度远远超过以性状为基础的图谱。
RFLP 的不足
虽然RFLP分子标记有这些优点，但实验步骤 较多，费工费时，费用也高，使其应用受到一定 的限制。
要使RFLP在指导遗传育种中发挥作用，还必 须将RFLP与已知性状联系起来，仅有RFLP标记 图使用价值不大。
RFLP 分析
换不同的限制性内切酶切割，配合不同 的标记探针，可以得到数目多得惊人的条带， 从而找到很多的分子标记。这些分子标记与 表型标记一样，可以用于遗传学的研究。但 分子标记没有显隐性之分，都是共显性的。
采用一种探针 作 6 个栽培品种的RFLP分析
RFLP所用探针的来源
RFLP分析的效率依赖于选择合适的探针。 由于用能探测重复序列的探针探测出的片段太 多，难以比较，所以探针一般来自单拷贝或低 重复序列。常用的RFLP探针主要来源于随机基 因组克隆和cDNA克隆。
RFLP所用探针的来源
由于基因组DNA中甲基化一般很少在表达 基因中发生，故用对甲基化敏感的限制酶切， 可得到长度为1～2kb的DNA片段，它 用 cDNA 克 隆 作 探 针 ， 最 好 制
RAPD （ randomly amplified polymorphic DNA）称为随机扩增DNA多态性。它是利用随 机引物（通常为10个核苷酸）对不同生物个体基 因组DNA进行PCR扩增，扩增产物经电泳分离， 溴化乙锭染色，显示出扩增产物的多态性。不同 个体间差异的条带可以作为分子标记。
MAAP技术比较
(Multiple arbitrary amplicon profiling)
AP-PCR：arbitrarily primed polymerase chain reaction
遗传标记的发展
形态标记→ 细胞学标记（染色体多态性）→ 蛋白质标记（同工酶，分子标记）→ DNA 标记（分子标记）
RFLP 分析
RFLP （ restriction fragment length polymorphism）称为限制性片段长度多态性。当用 某种限制性内切酶处理不同生物个体来源的DNA 时，由于个体间DNA序列的差异，所产生的切割 片段长度和数量可能不同，利用凝胶电泳可以将 这些片段分离并观察到差异，这种差异就是 RFLP。
RFLP
标 记 的 共 显 性
什么是多态性
多态性是在不同个体之间比较得到 的差异带，来自于一个个体本身的长短 不等的片段不是多态性。
RFLP 标记的优点
1. RFLP标记无表型效应，不受环境条件和发育阶 段的影响。因此可在特征性状远未出现之前就可 以知道其基因型。
2. RFLP标记在等位之间是共显性的，因此不受杂 交方式的影响。不管是正交、反交、回交，总是 在F1代中含有两亲本各一组染色体的片段之和。
VNTR差异带的检测
父
的 检 测 结
母 子 女 间
VNTR
果
VNTR应用举例
用33.15（探针名）进行白种人的DNA指纹分 析时，两个无血缘关系的个体具有相同DNA指纹 图谱的概率为3×10－11，而当把33.15和33.6两个 探针取得的结果综合分析时，两个个体指纹图谱 相同的概率更是降低到5×10－19。
可变数量串联重复（VNTRs）
在真核生物基因组中有小卫星和微卫星序列存 在，它们是短序列（核心序列）高度重复的序列， 在不同生物个体间，某一座位上的核心序列重复的 次数有很大差异，并且这些重复序列有多座位性， 因此形成了高度的多态性。用某种高度重复序列的 核心序列作探针，测定其RFLP，得到电泳后的杂交 图谱，这种图谱称为指纹图谱，可以用来鉴别个体、 亲子鉴定等。
RFLP 分析
RFLP产生的差异带可以作为分子标记，用于 遗传学的研究。
当 一 个 生 物 有 多 条 染 色 体 ， 且 DNA 分 子 很 大 时，用一种限制性内切酶切割出的DNA片段太多， 电泳后的条带无法分辨。
使用某一特定序列的标记探针，与电泳分离的 片段进行Southern杂交，再显示出杂交带，可以大 大减少被观察条带的数目，便于不同生物个体间的 比较和找出差异带。
VNTRபைடு நூலகம்例
The cause of the variation between individual genomes at microsatellites or minisatellites is that individual alleles have different numbers of the repeating unit.
两个不同油菜品系的RAPD
RAPD的特点
➢虽然对具体的一个引物而言其检测DNA多态性的位 点是有限的，但是当采用一组引物时，检测区域几乎 可以覆盖整个基因组，从而得到整个基因组DNA的多 态性。
➢RAPD的特点是操作简便迅速，不需要标记探针。只 要有一套随机引物就能对任何物种进行RAPD操作。
➢RAPD标记也必须与表型相联系才能发挥指导遗传育 种的作用。
For example, one minisatellite has a repeat length of 64 bp, and is found in the population with the following distribution:
7% 18 repeats 11% 16 repeats 43% 14 repeats 36% 13 repeats 4% 10 repeats