molecular marker 分子标记精讲
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分子标记及辅助育种技术
分子标记的类型：
第一类是以分子杂交为核心的分子标记技术，包 括RFLP、DNA指纹技术等； 第二类是以PCR为核心的分子标记技术，包括 RAPD、简单序列重复标记SSR、序标位STS、 序列特征化扩增区域SCAR等； 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。
AFLP标记PAGE电泳结果
AFLP标记的主要特点：
（1）由于AFLP分析采用的限制性内切酶及选择性碱基种
类、数目很多，所以该技术所产生的标记数目是无限多
的； （2）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；
rr
r2
MM类型的分子标记所代表的目标基 因型及其频率
选择的正确率随 重组率的增加而 迅速下降。重组 值越小，其错选 率越低。
如果要求至少选到 一株目标基因型的 概率为P，则必须选 择具有标记基因型 MM的植株至少为：
n＝log（1-P）/log（1-p） 式中p＝（1－r）2
对基因组中其他部分（即遗传背景）选择，称为 背景选择（background selections）。背景选 择的对象几乎包括了整个基因组，因此，这里牵 涉到一个全基因组选择的问题，在分离群体中， 由于在上一代形成配子时同源染色体之间会发生 交换，因此每条染色体都可能是由双亲染色体重 新组装的杂合体。
分子标记的特点：
（1）直接以DNA的形式表现，表现稳定 （2）数量多
（3）多态性高
（4）表现为中性，不影响目标性状的表达； （5）许多标记表现为共显性的特点，能区别 纯合体和杂合体。 （6）成本不太高
RFLP标记
植物基因组DNA上的 碱基替换、插入、缺失
或重复等，造成某种限
制性内切酶酶切位点的 增加或丧失，从而产生 限制性片断长度多态 性。
供体
M R
受体
m r
目标基因与DNA标记间的遗传距离位p
亲本中DNA标记的带型 M—抗性标记 R—抗性基因 m—感病标记 r—感病基因 F1杂种中DNA标记的带型 在F2分离群体中分子标记类型 即MM,Mm,mm
M
m
R
r
利 用 MAS 的 遗 传 基 础 （以 RFLP 为 例）
RR Rr
(1-r)2 2r(1-r)
等。。。。。。。
分子标记辅助选 择的遗传学基础
标记辅助选择的主要方面是对目标基因的选择，有 人称之为前景选择（foreground selection）。
前景选择的可靠性主要取决于标记与目标基因间连
锁的紧密程度。若只用一个标记对目标基因进行选
择，则标记与目标基因间的连锁必须非常紧密，才
能够达到较高的正确率。
S107CTGCATCGTG S108GAAACACCCC
S109TGTAGCTGGG
S110CCTACGTCAG S111CTTCCGCAGT S112ACGCGCATGT RAPD引物扩增电泳检测结果
RAPD标记的主要特点：
（1）不需DNA探针，引物设计无须知道序列信息； （2）显性遗传（极少数共显性），不能鉴别杂合子 和纯合子；
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。
RAPD标记
S104GGAAGTCGCC S105AGTCGTCCCC
S106ACGCATCGCA
（3）技术简便，不涉及分子杂交和放射性自显影等
技术；
（4）样品需要量少，来自百度文库物价格便宜，成本较低；
（5）实验重复性较差，结果可靠性较低。
AFLP标记
EcoR I / Mse I酶切
连接 接头 EcoRI接头
C
MseI接头
A A N N
PCR 预扩增
N N C
选择性 PCR
聚丙烯凝胶 电泳和硝酸 银染色检测
较高。
简单重复间序列（ISSR）标记
SNP标记
SNP密度高，分布广，平均约每1000对碱基出现 一个SNP。 两个无关个体间约有300万个SNPs。
其它分子标记技术
DAF (DNA amplification fingerprinting，DNA扩增指纹)
AP-PCR (arbitrary primer PCR) SCAR (sequence characterized amplified region，序列 特异性扩增区) STS (sequence tagged site，序列标签位点)、 SSCP (single strand confirmation polymorphism，单链 构象多态性)、 CAPS (cleave amplified polymorphic sequence)。
目标基因的标记筛选（gene tagging）是进行 分子标记辅助选择（MAS）育种的基础。用于 MAS育种的分子标记须具备三个条件：
①分子标记与目标基因紧密连 锁 ②标记实用性强，重复性好， 而且能够经济简便地检测大 量个体。 ③不同遗传背景选择有效。
DNA提取 基 用DNA限制性内切酶消化 本
凝胶电泳分离，转移到滤膜上
步
Southern杂交
骤 放射性自显影或酶学检测
RFLP标记的特点
A 无表型效应，不受环境条件和发育阶段的影响。
B
C
等位基因之间是共显性的，在配制杂交组合时不受
杂交方式的影响。 在非等位的RFLP标记之间不存在上位效应，因而互
分子标记的优越性
1.克服性状表现型鉴定的困难 2.允许早期选择 3.控制单一性状的多个（等位）基因的利用 4.允许同时选择多个性状 5.可进行性状非破坏性评价和选择 6.从育种进程考虑，可加快育种进程，提高 育种效率
开展分子标记辅助选 择应具备的主要条件
A：与目标基因紧密连锁的分子 标记 B: 简便快捷的标记检测方法
（4）分辩率高，结果可靠；
（5）目前该技术受专利保护。
（简单重复序列） SSR标记
SSR标记的主要特点：
（1）数量丰富，广泛分布于整个基因 （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
分子标记的类型：
第一类是以分子杂交为核心的分子标记技术，包 括RFLP、DNA指纹技术等； 第二类是以PCR为核心的分子标记技术，包括 RAPD、简单序列重复标记SSR、序标位STS、 序列特征化扩增区域SCAR等； 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。
AFLP标记PAGE电泳结果
AFLP标记的主要特点：
（1）由于AFLP分析采用的限制性内切酶及选择性碱基种
类、数目很多，所以该技术所产生的标记数目是无限多
的； （2）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；
rr
r2
MM类型的分子标记所代表的目标基 因型及其频率
选择的正确率随 重组率的增加而 迅速下降。重组 值越小，其错选 率越低。
如果要求至少选到 一株目标基因型的 概率为P，则必须选 择具有标记基因型 MM的植株至少为：
n＝log（1-P）/log（1-p） 式中p＝（1－r）2
对基因组中其他部分（即遗传背景）选择，称为 背景选择（background selections）。背景选 择的对象几乎包括了整个基因组，因此，这里牵 涉到一个全基因组选择的问题，在分离群体中， 由于在上一代形成配子时同源染色体之间会发生 交换，因此每条染色体都可能是由双亲染色体重 新组装的杂合体。
分子标记的特点：
（1）直接以DNA的形式表现，表现稳定 （2）数量多
（3）多态性高
（4）表现为中性，不影响目标性状的表达； （5）许多标记表现为共显性的特点，能区别 纯合体和杂合体。 （6）成本不太高
RFLP标记
植物基因组DNA上的 碱基替换、插入、缺失
或重复等，造成某种限
制性内切酶酶切位点的 增加或丧失，从而产生 限制性片断长度多态 性。
供体
M R
受体
m r
目标基因与DNA标记间的遗传距离位p
亲本中DNA标记的带型 M—抗性标记 R—抗性基因 m—感病标记 r—感病基因 F1杂种中DNA标记的带型 在F2分离群体中分子标记类型 即MM,Mm,mm
M
m
R
r
利 用 MAS 的 遗 传 基 础 （以 RFLP 为 例）
RR Rr
(1-r)2 2r(1-r)
等。。。。。。。
分子标记辅助选 择的遗传学基础
标记辅助选择的主要方面是对目标基因的选择，有 人称之为前景选择（foreground selection）。
前景选择的可靠性主要取决于标记与目标基因间连
锁的紧密程度。若只用一个标记对目标基因进行选
择，则标记与目标基因间的连锁必须非常紧密，才
能够达到较高的正确率。
S107CTGCATCGTG S108GAAACACCCC
S109TGTAGCTGGG
S110CCTACGTCAG S111CTTCCGCAGT S112ACGCGCATGT RAPD引物扩增电泳检测结果
RAPD标记的主要特点：
（1）不需DNA探针，引物设计无须知道序列信息； （2）显性遗传（极少数共显性），不能鉴别杂合子 和纯合子；
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。
RAPD标记
S104GGAAGTCGCC S105AGTCGTCCCC
S106ACGCATCGCA
（3）技术简便，不涉及分子杂交和放射性自显影等
技术；
（4）样品需要量少，来自百度文库物价格便宜，成本较低；
（5）实验重复性较差，结果可靠性较低。
AFLP标记
EcoR I / Mse I酶切
连接 接头 EcoRI接头
C
MseI接头
A A N N
PCR 预扩增
N N C
选择性 PCR
聚丙烯凝胶 电泳和硝酸 银染色检测
较高。
简单重复间序列（ISSR）标记
SNP标记
SNP密度高，分布广，平均约每1000对碱基出现 一个SNP。 两个无关个体间约有300万个SNPs。
其它分子标记技术
DAF (DNA amplification fingerprinting，DNA扩增指纹)
AP-PCR (arbitrary primer PCR) SCAR (sequence characterized amplified region，序列 特异性扩增区) STS (sequence tagged site，序列标签位点)、 SSCP (single strand confirmation polymorphism，单链 构象多态性)、 CAPS (cleave amplified polymorphic sequence)。
目标基因的标记筛选（gene tagging）是进行 分子标记辅助选择（MAS）育种的基础。用于 MAS育种的分子标记须具备三个条件：
①分子标记与目标基因紧密连 锁 ②标记实用性强，重复性好， 而且能够经济简便地检测大 量个体。 ③不同遗传背景选择有效。
DNA提取 基 用DNA限制性内切酶消化 本
凝胶电泳分离，转移到滤膜上
步
Southern杂交
骤 放射性自显影或酶学检测
RFLP标记的特点
A 无表型效应，不受环境条件和发育阶段的影响。
B
C
等位基因之间是共显性的，在配制杂交组合时不受
杂交方式的影响。 在非等位的RFLP标记之间不存在上位效应，因而互
分子标记的优越性
1.克服性状表现型鉴定的困难 2.允许早期选择 3.控制单一性状的多个（等位）基因的利用 4.允许同时选择多个性状 5.可进行性状非破坏性评价和选择 6.从育种进程考虑，可加快育种进程，提高 育种效率
开展分子标记辅助选 择应具备的主要条件
A：与目标基因紧密连锁的分子 标记 B: 简便快捷的标记检测方法
（4）分辩率高，结果可靠；
（5）目前该技术受专利保护。
（简单重复序列） SSR标记
SSR标记的主要特点：
（1）数量丰富，广泛分布于整个基因 （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