第2章 遗传图绘制

大肠杆菌遗传作图
大肠杆菌的遗 传图绘制主要 采取结合转移 方法。通过转 移供体染色体 片段与受体细 菌同源DNA发 生重组与交换， 可绘制遗传遗 传图。遗传图 图距以转移时 间计算，图距 单位为分钟。
大肠杆菌遗传图
大肠杆菌遗传图, 环状DNA, 图距单位min, 长100 min.
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Polymorphic Information Content的计算
PIC的计算公式(由Bostein提出):
n
PICi = 1-Σ Pij2
j=1
Where PICi is the polymorphic information content of a marker i;
Pij is the frequency of the jth pattern for marker i and the summation extends over n patterns (累加), 即抽样检测时样品为多态的 机率.
例子
n
PICi = 1-Σ Pij2 j=1
标记 C 有两个等位型，1个等位性在群体中的 频率为30%, 另一个为70%
标记C的多态性频率为： PICc = 1- (0.32 + 0.72) = 1- (0.09 + 0.49) = 0.42
分子 标记 遗传 图绘
制
遗传分析确定某一分子标记与遗传病基因位置的连锁关系： D: 正常等位基因；d:突变等位基因；M1，M2：位于同一等 位基因座的分子标记。如果分子标记与疾病基因共分离，表 明这两位点属于同一连锁群。
RFLP, AFLP, RAPD
2) 第二代分子标记, 重复顺序多态性:
Simple sequence length polymorphisrns, SSLPs Variable number of tandem repeats, VNTR Simple tandem repeats, STR Single sequence repeats, SSR
SSR多态性标记的优点
1）在基因组中分布均匀； 2）可用DNA测序凝胶直接显示，检测
方便； 3）杂合子DNA多态性表现共显性； 3）群体中SSR标记的多态性信息量高。
PNAS 79:6564, 1982
SNP标记及其特点
1) DNA单链的每个碱基位置可有4种选择：A, T, C, G，即4种可能的多态性。因此SNP可由核苷酸 代换产生；
高通量检测SNP 的技术方法，如MALDI-TOF、 DNA Chip以及DNA测序、动态特异等位基因 杂交（dynamic allele-specific hybridization)。
群体多态性组成频率(PIC)
1)杂合性(heterozygosity) 在一个群体中等位基因位点杂合个体占总样本 的比例,与等位形式多少有关。
2) 人类基因组平均600bp含一个SNP，密度高，分 布均一；
3) 人类基因组SNP总量大于500万； 4) 紧密连锁的SNP可组成单倍型(Haplotype)，便
于构建进化树 ；
5) SNP的缺点：需要DNA测序或芯片杂交确定，
费用较高。
如何检测 SNP
SNP检测的实验手段 经典方法采用PCR-单链构 象多态性（PCR-SSCP）分析、RFLP、 dHPLC和HA等，必须通过凝胶电泳等进行分 析。
2)多态性信息量(polymorphic information content, PIC) PIC用来表示群体中某一位点多态性的程度:
PIC 值小于0.25表示群体的多态性较低， PIC 值处于0.25-0.5 之间属于为中度多态性， PIC 值大于0.5为高度多态性。
3) 分子标记按多态性频率大小排列: SNP＞SSR ＞RFLP
为何要绘制遗传图和物理图？
1)基因组太大,必需分散测序,然后将分 散的顺序按原来位置组装,需要图譜 进行指导。
2)基因组存在大量重复顺序,会干扰排序, 因此要高密度基因组图。
3)遗传图和物理图各有优缺点,必须相互 整合校正。
基因组测序的研究路线
分子标记与基因组作图
1）目标 基因组测序的基本策略是将整个基因组 分割成一些小片段分别测序, 然后将测序的片 段进行组装, 使其回归到原来的位置。
Locus: 座位是经典遗传学中常用的概念, 系指染 色体上经遗传分析确定的某个位置, 它们 可以是基因、DNA顺序或分子标记，单具 体物理位置不确定。因此locus系指遗传单 元在染色体所占据的相对位置。
Site: 位点是指基因组物理图上某一确定的DNA 顺序。
遗传作图标记
1) 第一代分子标记,单一顺序多态性:
2）标记 为了确保分散的DNA片段正确归位, 必 须寻找一批标记,它们在染色体上的位置是已 知的、唯一的、确定的, 并位于不同的测序片 段之中。这些标记可以指导DNA克隆准确地 锚定到染色体的确切位置。
基因 组测 序的 策略
-
由下至 上(左)
-
由上至 下(右)
全基因组鸟枪法测序和基于克隆物理图的测序都 必须要有高密度的分子标记。
RFLP的特点
1) 处于染色体上的位置相对固定; 2) 同一亲本及其子代相同位点上的多态
性片段特征不变; 3) 同一凝胶电泳可显示等位区段不同多
态性片段, 表现为共显性. 4) 需要用Southern杂交检测显示.
第二代分子标记---SSR
1) 可变排列的简单重复顺序, 即重复次数不一, 在染色体的同一座位重复顺序拷贝数不同。
第2章 遗传图绘制
什么是遗传图?
遗传图(Genetic Map):
通过遗传学方法, 以遗传图距(cM) 为单位绘 制的染色体上基因或标记之间相对位置的 连锁图。
什么是物理图?
物理图(Physical Map):
通过DNA克隆，细胞原位杂交或DNA测序等方法 将DNA克隆或DNA分子标记锚定在染色体的确 定空间位置上而绘制的连锁图。物理图是一种 实物图，有确定的物理距离，如碱基对数目。
2) SSR的类型: 小卫星序列(minisatellite), 重复单位较长 微卫星序列(micrisatellite), 重复单位较短, 注: 在1-6个核苷酸之间, 是常用的分子标记。
如何检测
SSR
在SSR多态性位 点DNA序列 两侧存在保守 的顺序。根据 这些序列可设 计成对引物扩 增，经测序凝 胶电泳分辨， 检测不同SSR 分子标记。
3) 第三代分子标记, 单核苷酸多态性:
Single nucleotide polymorphisms, SNP
第一代分子标记---RFLP
RFLP: Restriction Fragment Length Polymorphism
限制性片段长度多态性Leabharlann Baidu
最早发现的DNA分子标记--RFLP
同源染色体的相同位置含有同源DNA区段，它们之间可能存在某些碱 基序列的差异。这些差异如果发生在限制酶识别的位置，在进行限 制酶酶切时，就会产生长短不一的片段。
分子标记
基因组路标(landmarker)
标记1 标记2
标记3
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,它们由特定的 DNA顺序组成. 路标位于 染色体上的位置是固定的, 唯一的,不会更改的,因而 提供了作图的依据。基因 组路标就是DNA分子标记。
座位(locus)与位点(site)