分子遗传学作业

分子遗传学作业

利用分子遗传学方法举例说明一般分子生物实验遗传研究的基本操作流程

教师：张老师

利用分子遗传学方法举例说明一般分子生物实验遗传研究的基本操作流程

一，分子遗传学

分子遗传学(molecular genetics)是指在分子水平上研究基因的结构与功能，以及遗传信息传递的学科。包括DNA的复制、RNA 的复制和转录、翻译以及其调控等。主要由正向遗传与反向遗传构成。其中正向遗传是指通过生物个体或细胞的基因组的自发突变或人工诱变，寻找相关的表型或性状改变，然后从这些特定性状变化的个体或细胞中找到对应的突变基因，并揭示其功能。例如遗传病基因的克隆。反向遗传学是指人们首先是改变某个特定的基因或蛋白质，然后再去寻找有关的表型变化。例如基因剔除技术或转基因研究。简单地说，正向遗传学是从表型变化研究基因变化，反向遗传学则是从基因变化研究表型变化。

二，突变体的筛选

简单的说是指通过特定选择性培养基（抗穗发芽培养基）培养植株然后选择出抗穗发芽突变体植株，让其继续生长繁殖，收取种子的过程。

三，遗传分析

简单的说是指将上述与筛选得到的抗穗发芽植株进行农艺性状的调查（株高，小穗数调查等）然后进行数据的处理级关联分析。

四，遗传群体的构建

简单的说是选取上诉抗穗发芽材料和一个极为相反的材料也就是极端材料杂交得到F1，然后将其自交得到F2群体即分离群体，或者让其自交5-6代得到高代群体即近等基因系群体。

五，遗传图谱的构建

简单的说利用一定的杂交方法（如;早期单倍体杂交发，表形分

析法，细胞学分析法）和分子生物学分析法（如，RFLP、AFLP、RAPD、STS、SNP、EST、SSR标记方法等）将基因定位在定的特定的

染色体区段上的过程。

六，图位克隆

图位克隆(Map - based cloning) 又称定位克隆(positional cloning) 1986 年首先由剑桥大学的Alan coulson 提出,用该方法

分离基因是根据目的基因在染色体上的位置进行的,无需预先知道基

因的DNA顺序,也无需预先知道其表达产物的有关信息,但应有以下

两方面的基本情况:一是有一个根据目的基因的有无建立起来的遗传

分离群体,如F、DH、BC、RI 等。二是开展以下几项工作:1) 首先

找到与目标基因紧密连锁的分子标记;2)用遗传作图和物理作图将目

标基因定位在染色体的特定位置;3) 构建含有大插入片段的基因组

文库(BAC库或YAC);4)以与目标基因连锁的分子标记为探针筛选基

因组文库;5) 用获得阳性克隆构建目的基因区域的跨叠群;6) 通过

染色体步行、登陆或跳跃获得含有目标基因的大片段克隆;7) 通过

亚克隆获得含有目的基因的小片段克隆;8) 通过遗传转化和功能互

补验证最终确定目标基因的碱基序列。其原理是根据功能基因在基

因组中都有相对稳定的基因座，再利用分子标记技术对目的基因进

行精确定位的基础上，用与目的基因紧密连锁的分子标记筛选DNA

文库，从而构建目的基因区域的物理图谱，再利用此物理图谱通过

染色体步移逐步逼近目的基因或通过染色体登陆的方法，最终克隆

目的基因并通过遗传转化实验可以研究目的基因的功能。

七，基因功能的分析

简单的说是借助于生物信息学的方法（如BLAST,GOFigure等）、生物学实验手段的方法（如：基因失活是功能分析的主要手段，转

座子突变库的构建，内含子的归巢突变，基因的超表达用于基因功

能的检测。反义RNA功能和人工合成构建反义RNA等。）和某些特

殊方法（如：噬菌体展示,酵母双杂交，开放阅读框序列标签等）用

已知功能的基因找出未知功能基因的分析方法。

八，

以上研究流程，其中二到五这几个标题的研究属于正向遗传学研范畴，六属于反向遗传学的研究范畴，而七的些技术属于正向遗传学的研究范畴，有些属于反向遗传学的研究范畴。

以上2-7个标题即是分子遗传学为手段去研究生物学一般实验的基本操作流程。我以标题的形式列出不易看出它们之间的联系，但实质上这些操作步骤都是分子遗传学研究由浅到深的研究过程。

九，参考文献及举例说明

利用比较分子遗传学研究小麦穗发芽

利用模式植物和动物遗传系统研究已经增强了人们对基因组如何调节表型规律的了解，在植物分子遗传学研究中，拟南芥已经被证明为一种非常有用的模式植物，有很多已经被表明了的重要的农艺基因都利用了拟南芥作为模式，大量拟南芥中许多与种子发育和发芽有关的突变体的探索与调查标明这种资源是可以利用的，利用比较分子遗传学方法，去鉴定候选位点可能在穗发芽（PHS）的规律和研究中发挥着重要的作用，讨论特殊的例子包括脱落酸敏感因子3（ABI3）和AUS3位点，编码一种包括高度保守的DNA连接蛋白，这种蛋白最初被表明是玉米中的VP-1转录因子，以及可能应用这个基因家族去操纵PHS，或者通过标记辅助育种或者转基因的方法。

利用模式植物和动物系统去研究遗传学和分子生物学已经加速着鉴定、了解和探索基因功能的过程，从DNA结构的阐明到最近出版的完整的少数的模式真核生物DNA序列（包括酵母、蠕虫、果蝇和人的基因组序列）这仅仅用了不到50年的时间，这些序列为后基因组学提供了基础，最终会使生命成长与发育过程中完整基因功能的了解，对于开花植物，在最近的30年里，拟南芥被用来作为一种广泛的在植物分子遗传学一直到最终的近期出版的完整核基因组序列的模式。拟南芥在分析植物分子遗传学中被证明是有用的，有4个共同作用的原因，它非常适合作为分子遗传研究的模型，都因为它的生长习惯以及它的相对小的基因组大小，后一个特点使人们相对快的获得它完整基因组序列，第三，有大量相互关联的资源，包