第2章 遗传图绘制

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；
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。
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。
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.
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
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
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。
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:
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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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。
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。
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。
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) 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。
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)
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
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。