基因组学课件遗传图绘制
合集下载
基因组学ppt课件
锁图。这一方法包括杂交实验，家系分析。遗传图距 单位为厘摩(cM), 每单位厘摩定义为1%交换率。
2）物理作图（Physical mapping） 采用分子生物学 技术直接将DNA分子标记、基因或克隆标定在基因组
实际位置。物理图的距离依作图方法而异，如辐射杂 种（radiation hybrid）作图的计算单位为厘镭(cR), 限 制性片段作图与克隆作图的图距为DNA的分子长度， 即碱基对(bp, kb)。
散的顺序按原来位置组装,需要图譜 进行指导. - 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.
2)由于一些分子标记同基因座位紧密连锁，为靶基因 的图位克隆(map based cloning)提供了可能。
3)遗传图和物理图各有优缺点,必须相互整合校正.
5
二、遗传图与物理图
1）遗传作图（Genetic mapping） 采用遗传学分析方 法将基因或其它DNA分子标记标定在染色体上构建连
由于同源染色体同一区段DNA序列的 差异，当用限制酶处理时，可产生 长度不同的限制性片段。
14
什么是RFLP标记？(2)
Var. A
Var. B
EcoR I will not cut this squence 15
什么是RFLP标记？(3)
16
(二) RFLP methodology
Cutting DNA into smaller fragments by restriction enzymes
2）生化特征表型。如人类血型系列分 析。
10
基因标记并非理想的标记，因为： - 可用作标记的基因十分有限。许多
性状都涉及多基因。 - 用基因做标记将在遗传图中留下大
片的无标记区段，因为存在大量的 基因间区。
2）物理作图（Physical mapping） 采用分子生物学 技术直接将DNA分子标记、基因或克隆标定在基因组
实际位置。物理图的距离依作图方法而异，如辐射杂 种（radiation hybrid）作图的计算单位为厘镭(cR), 限 制性片段作图与克隆作图的图距为DNA的分子长度， 即碱基对(bp, kb)。
散的顺序按原来位置组装,需要图譜 进行指导. - 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.
2)由于一些分子标记同基因座位紧密连锁，为靶基因 的图位克隆(map based cloning)提供了可能。
3)遗传图和物理图各有优缺点,必须相互整合校正.
5
二、遗传图与物理图
1）遗传作图（Genetic mapping） 采用遗传学分析方 法将基因或其它DNA分子标记标定在染色体上构建连
由于同源染色体同一区段DNA序列的 差异，当用限制酶处理时，可产生 长度不同的限制性片段。
14
什么是RFLP标记？(2)
Var. A
Var. B
EcoR I will not cut this squence 15
什么是RFLP标记？(3)
16
(二) RFLP methodology
Cutting DNA into smaller fragments by restriction enzymes
2）生化特征表型。如人类血型系列分 析。
10
基因标记并非理想的标记，因为： - 可用作标记的基因十分有限。许多
性状都涉及多基因。 - 用基因做标记将在遗传图中留下大
片的无标记区段，因为存在大量的 基因间区。
基因组学__遗传作图物理图PPT演示课件
基本概念
基因组（Genome）：一个生物体、细胞器或病毒的 整套基因和染色体组成，即全部基因的总称（包括 所有的编码区和非编码区）
基因组学（Genomics）：以基因组分析为手段，对 所有基因进行基因组作图、核苷酸序列分析、基因 定位、时序表达模式和基因功能分析的一门科学。
分子遗传学的分支学科 提供有关生物物种及其细胞功能的进化信息 生命科学的前沿和热点领域
……
中
13
基本概念
蛋白质组学：
蛋白质组(Proteome)：在一种细胞内存在的全部蛋 白质。
蛋白质组学：研究细胞内所有蛋白质及其动态变化 规律的科学。
功能蛋白质组(Functional Proteome)：在特定时 间、特定环境和实验条件下基因组活跃表达的蛋白 质。功能蛋白质组是总蛋白质组的一部分。蛋白质 组和功能蛋白质组是生命科学的新的研究内容。
遗传距离是通过遗传连锁分析获得的，使用的DNA厘摩 标志越多，越密集，所得到的遗传连锁图的分辨率就越高
遗传图谱不仅是现阶段定位基因的重要手段，即使在人类 基因组全物理图谱建立起来之后，它依然是研究人类基因 组遗传与变异的重要手段
中
24
2.2遗传作图中使用的标记
遗传标记（Genetic Markers）：遗传图有特征性 的位置标记，用于表示基因组中特定顺序所在 的位置。这些标记按孟德尔方式遗传，标记位 点应是多态的 基因标记
中
14
基因组计划
模式微生物基因组计划 模式植物基因组计划 模式动物基因组计划 人类基因组计划
中
15
基因组计划 ？
获得全基因组序列：为基因组的全面测序提
供工作框架
构建基因组图：在长链DNA分子上寻找特征 性标记，根据分子标记将包括这些序列的克 隆进行连锁定位，绘制基因组图。
基因组（Genome）：一个生物体、细胞器或病毒的 整套基因和染色体组成，即全部基因的总称（包括 所有的编码区和非编码区）
基因组学（Genomics）：以基因组分析为手段，对 所有基因进行基因组作图、核苷酸序列分析、基因 定位、时序表达模式和基因功能分析的一门科学。
分子遗传学的分支学科 提供有关生物物种及其细胞功能的进化信息 生命科学的前沿和热点领域
……
中
13
基本概念
蛋白质组学：
蛋白质组(Proteome)：在一种细胞内存在的全部蛋 白质。
蛋白质组学：研究细胞内所有蛋白质及其动态变化 规律的科学。
功能蛋白质组(Functional Proteome)：在特定时 间、特定环境和实验条件下基因组活跃表达的蛋白 质。功能蛋白质组是总蛋白质组的一部分。蛋白质 组和功能蛋白质组是生命科学的新的研究内容。
遗传距离是通过遗传连锁分析获得的，使用的DNA厘摩 标志越多，越密集，所得到的遗传连锁图的分辨率就越高
遗传图谱不仅是现阶段定位基因的重要手段，即使在人类 基因组全物理图谱建立起来之后，它依然是研究人类基因 组遗传与变异的重要手段
中
24
2.2遗传作图中使用的标记
遗传标记（Genetic Markers）：遗传图有特征性 的位置标记，用于表示基因组中特定顺序所在 的位置。这些标记按孟德尔方式遗传，标记位 点应是多态的 基因标记
中
14
基因组计划
模式微生物基因组计划 模式植物基因组计划 模式动物基因组计划 人类基因组计划
中
15
基因组计划 ？
获得全基因组序列：为基因组的全面测序提
供工作框架
构建基因组图：在长链DNA分子上寻找特征 性标记，根据分子标记将包括这些序列的克 隆进行连锁定位，绘制基因组图。
基因组学课件遗传图绘制
处于染色体上的位置相对固定 同一亲本及其子代相同位点上的多态 性片段特征不变 同一凝胶电泳可显示不同多态性片段， 具有共显性特点
Mechanism of DNA cleavage by the restriction
enzyme BamHI
In a RFLP, alleles may differ in the presence or absence of a cleavage site in the DNA
+ 长毛耳男人 ：患者的耳廓上长有长而硬的毛。这种病在印 第安人中发现的较多，高加利索人，澳大利亚土人、日本 人、尼日利亚人中也有少数发现
体细胞杂交定位法
+ 体细胞杂交定位法(somatic cell hybridization) + 应用不同物种的细胞培养获 得 杂种细胞系
(hybrid cell line)，根据不同杂种细胞中保留 的极少数人的染色体与某些相关基因的对 应关系进行基因定位的方法
+ DNA标记
DNA标记
RFLP (Restriction fragment length polymorphisms, 限制性片段长度多态 性) 简单序列长度多态性（Simple sequence length polymorphisrns, SSLPs） 单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms, SNPs）
（1）限制性片段长度多态性(RFLP)
+ RFLP是指不同个体基因 组内的核苷酸序列因某 种原因产生碱基突变后 ，改变了某种限制性内 切酶的剪切位点，形成 了长度不等的限制性片 段
+ 限制性片段在人类不同 个体间呈现的多态性现 象称为限制片段长度多
Mechanism of DNA cleavage by the restriction
enzyme BamHI
In a RFLP, alleles may differ in the presence or absence of a cleavage site in the DNA
+ 长毛耳男人 ：患者的耳廓上长有长而硬的毛。这种病在印 第安人中发现的较多，高加利索人，澳大利亚土人、日本 人、尼日利亚人中也有少数发现
体细胞杂交定位法
+ 体细胞杂交定位法(somatic cell hybridization) + 应用不同物种的细胞培养获 得 杂种细胞系
(hybrid cell line)，根据不同杂种细胞中保留 的极少数人的染色体与某些相关基因的对 应关系进行基因定位的方法
+ DNA标记
DNA标记
RFLP (Restriction fragment length polymorphisms, 限制性片段长度多态 性) 简单序列长度多态性（Simple sequence length polymorphisrns, SSLPs） 单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms, SNPs）
（1）限制性片段长度多态性(RFLP)
+ RFLP是指不同个体基因 组内的核苷酸序列因某 种原因产生碱基突变后 ，改变了某种限制性内 切酶的剪切位点，形成 了长度不等的限制性片 段
+ 限制性片段在人类不同 个体间呈现的多态性现 象称为限制片段长度多
遗传学ppt课件第4章 遗传作图
无、凹 ccshsh
配子 测交子代(F1)
实得粒数
CSh CcShsh 有、饱
638
Csh cSh csh csh
Ccshsh ccShsh ccshsh 有、凹 无、饱 无、凹
总数
21379 21096 672
43785
百分比%
1.5
48.5 48.5
1.5
亲本组合=(21379+21096)/43785 ×100%=97.01% 重新组合=(638+672)/43785 ×100%=2.99% 结论:
不完全连锁F1不仅产生亲型配子，也产生 重组型配子。
4.1.6 交换与不完全连锁的形成
●问题提出：重组型的配子如何产生的？为什么 重组率总是少于50%？
回答这些问题，就必须从减数分裂过程中 非姊妹染色单体之间发生的交换谈起。
F1
交换
Sh C
sh c Sh C
Sh C sh c
sh c
CC Sh Sh
第4章 遗传作图
4.1 连锁遗传 4.2 基因组 4.3 遗传标记 4.4 RFLP标记 4.5 PCR标记 4.6 遗传图的构建 4.7 基因定位与分子标记辅助选择 4.8 原核生物的遗传作图
4.1 连锁遗传
4.1.1 连锁遗传的现象 性状连锁的遗传现象是贝特生（Bateson, W.）
等于1905年在香豌豆的两对性状杂交试验中首先 发现的。
↓ (仅有雄花序)babaTsts : babatsts(顶端有雌花序)
1:1 玉米雄穗上长果穗
• 环境对性别分化的影响
• 营养条件：如蜜蜂 雌蜂(2n) 蜂王浆 蜂王(有产卵能力) 雌蜂(2n) 普通营养 普通蜂(无产卵能力) 孤雌生殖 雄蜂(n)
第十一章遗传作图ppt课件
183个RFLP, 多态性不够高，杂合性（PIC）平均达 到 0 .3而且在染色体上分布不均匀，难以将一些罕 见的基因进行定位；对多基因病的定位也难以奏效,
STR位点已经达到8000个，平均 100kb－200kb有 一个 STR位点，杂合性（PIC）平均达到 0 .7, 这已经使得连锁分析的功能发挥到了极限。
AB Ab aB ab
独立遗传 孟德尔第二定律
(25)
(25)
(25) (25)
完全连锁 (50) (0) (0) (50)
不完全连锁
连锁遗传定律 (48)
(2)
(2) (48)
根据重组率计算遗传距离
2. 连锁分析
▪ 连锁发生的时期
减数分裂Ⅰ期,同源染色体复制后不分离 →双价体→重组
重组(recombination)或交换(crossingover):在双价体中,并列的同源染色体臂发 生机械断裂,彼此交换DNA区段,这一过程被 称为交换或重组.
/SNP/index.html
核苷酸杂交：
DNA芯片 动态等位基因特异的杂交
第三节 遗传作图的方法
1. 遗传学简介 2. 等位基因随机分离定律 3. 独立遗传定律 4. 完全连锁 5. 不完全连锁 6. 不完全显性 7. 共显性
Parents F1
如何进行遗传作图？
连锁遗传定律
Parents
♂
A B
A B
×
a b
a b
♀
F1
AaBb
AB Ab* aB* ab
F2
50% 0%
AB(50%)AABB -
0% 50% - AaBb
Ab(0%) -
-
-
-
《遗传图绘制》课件
药物研发
遗传图绘制有助于发现与药物分布、 活化等有关的基因变异等位基因，为 新药研发提供重要线索。
物种进化研究
物种起源和演化
遗传图绘制可以揭示物种的起源和演化历程，帮助我们理解 生物多样性的形成和演化机制。
生物进化理论
通过遗传图绘制，可以验证和发展生物进化理论，为进化生 物学研究提供有力支持。
生物多样性研究
物种分类和系统发育
遗传图绘制有助于确定物种之间的亲 缘关系和系统发育，为物种分类和生 物多样性研究提供科学依据。
生态平衡和保护
了解物种的遗传多样性和亲缘关系， 有助于制定更有效的生态平衡保护措 施，维护生物多样性。
04
遗传图绘制的展望
遗传图绘制技术的发展趋势
自动化和智能化
随着计算机技术和人工智能的不断发展，遗传图绘制将更加自动化和智能化，减少人工干预，提 高绘制效率和准确性。
促进生物技术发展
遗传图绘制是生物技术领域的重要应用之一，为基因组编辑 、基因治疗等新兴技术的研发和应用提供了基础。
遗传图绘制的流程
数据收集
收集相关个体的基因型或表型数据， 包括单倍型、突变位点、基因表达等 。
数据处理与分析
根据处理后的数据，利用计算机软件 绘制遗传图，展示基因之间的连锁关 系和遗传距离。
01
数据处理和分析的难度
随着数据量的不断增加，如何高效、准确地处理和分析数据成为遗传图
绘制面临的重要挑战。需要进一步发展数据处理和分析的技术和方法，
提高数据处理效率和分析准确性。
02
伦理和社会问题
随着遗传图绘制的广泛应用，涉及的伦理和社会问题也日益突出，如隐
私保护、数据安全、知识产权等。需要加强相关法律法规的建设和伦理
遗传图绘制有助于发现与药物分布、 活化等有关的基因变异等位基因，为 新药研发提供重要线索。
物种进化研究
物种起源和演化
遗传图绘制可以揭示物种的起源和演化历程，帮助我们理解 生物多样性的形成和演化机制。
生物进化理论
通过遗传图绘制，可以验证和发展生物进化理论，为进化生 物学研究提供有力支持。
生物多样性研究
物种分类和系统发育
遗传图绘制有助于确定物种之间的亲 缘关系和系统发育，为物种分类和生 物多样性研究提供科学依据。
生态平衡和保护
了解物种的遗传多样性和亲缘关系， 有助于制定更有效的生态平衡保护措 施，维护生物多样性。
04
遗传图绘制的展望
遗传图绘制技术的发展趋势
自动化和智能化
随着计算机技术和人工智能的不断发展，遗传图绘制将更加自动化和智能化，减少人工干预，提 高绘制效率和准确性。
促进生物技术发展
遗传图绘制是生物技术领域的重要应用之一，为基因组编辑 、基因治疗等新兴技术的研发和应用提供了基础。
遗传图绘制的流程
数据收集
收集相关个体的基因型或表型数据， 包括单倍型、突变位点、基因表达等 。
数据处理与分析
根据处理后的数据，利用计算机软件 绘制遗传图，展示基因之间的连锁关 系和遗传距离。
01
数据处理和分析的难度
随着数据量的不断增加，如何高效、准确地处理和分析数据成为遗传图
绘制面临的重要挑战。需要进一步发展数据处理和分析的技术和方法，
提高数据处理效率和分析准确性。
02
伦理和社会问题
随着遗传图绘制的广泛应用，涉及的伦理和社会问题也日益突出，如隐
私保护、数据安全、知识产权等。需要加强相关法律法规的建设和伦理
第二章遗传图绘制
– 并非所有等位基因可以通过常规实验予以区分
因此需要更有效的标记！
§2.2.2 DNA 标记 （DNA marker)
➢ 除基因外用于作图的DNA片段称为DNA标记
➢ DNA标记也需要等位型成员
➢ DNA标记的优点：数量多，容易识别，适合大规模 开展工作
➢ 包括三种类型：
1) 限制性片段长度多态性
第二章遗传图绘制
基因组测序为什么要绘图？
克隆重叠群法
minimal tiling path
全基因组鸟枪法
基 因 组 测 序 策 略
➢ 克隆重叠群法（clone contig approach)
先绘制高密度分子标记遗传图和大分子DNA克隆重叠群覆盖的基因组物理 图，然后整合遗传图和物理图，绘制基因组整合图，挑选大分子DNA克 隆逐个测序，最后进行序列组装。up to down
• 因此重组率可以成为测量两个基因之间相对距离的尺度
• 计算出不同基因间的重组率，就可以构建出显示基因在染色 体上相对位置的图。
通 过 重 组 率 作 Байду номын сангаас 传 图
➢ 遗传作图的偏离
• 染色体上有重组热点（
recombination hotspot)，染 色体上这些位点之间比其它位点 间有更高的交换频率，比如近端 粒区和远着丝粒区有较高的的重 组频率
• 微卫星DNA（microsatellite DNA）又称简单序列重复（simple sequence repeat，SSR），或称短串联重复（short tandem repeat，STR），重复单位长度为2-6个,一般重复10-60次
➢微卫星比小卫星更常用做DNA标记
• 小卫星在基因组中分布不均匀，更常见于染色体末端和着丝 粒区。微卫星序列在整个基因组中分布均匀，而且密度高；
因此需要更有效的标记！
§2.2.2 DNA 标记 （DNA marker)
➢ 除基因外用于作图的DNA片段称为DNA标记
➢ DNA标记也需要等位型成员
➢ DNA标记的优点：数量多，容易识别，适合大规模 开展工作
➢ 包括三种类型：
1) 限制性片段长度多态性
第二章遗传图绘制
基因组测序为什么要绘图？
克隆重叠群法
minimal tiling path
全基因组鸟枪法
基 因 组 测 序 策 略
➢ 克隆重叠群法（clone contig approach)
先绘制高密度分子标记遗传图和大分子DNA克隆重叠群覆盖的基因组物理 图，然后整合遗传图和物理图，绘制基因组整合图，挑选大分子DNA克 隆逐个测序，最后进行序列组装。up to down
• 因此重组率可以成为测量两个基因之间相对距离的尺度
• 计算出不同基因间的重组率，就可以构建出显示基因在染色 体上相对位置的图。
通 过 重 组 率 作 Байду номын сангаас 传 图
➢ 遗传作图的偏离
• 染色体上有重组热点（
recombination hotspot)，染 色体上这些位点之间比其它位点 间有更高的交换频率，比如近端 粒区和远着丝粒区有较高的的重 组频率
• 微卫星DNA（microsatellite DNA）又称简单序列重复（simple sequence repeat，SSR），或称短串联重复（short tandem repeat，STR），重复单位长度为2-6个,一般重复10-60次
➢微卫星比小卫星更常用做DNA标记
• 小卫星在基因组中分布不均匀，更常见于染色体末端和着丝 粒区。微卫星序列在整个基因组中分布均匀，而且密度高；
2遗传图绘制
在DNA长链上寻找特征性的分子标
记，根据分子标记将这些序列的克隆 进行连锁定位，绘制基因组图。
基因组图指导下的测序有2种可供选择的路线：
1）作图法测序：
首先绘制高密度分子标记遗传图和大分子克隆重叠群覆盖的基因组物理图， 然后根据分子标记所在的位置将遗传图和物理图彼此衔接绘制基因组整 合图。在此基础上，将单个的大分子DNA克隆逐个随机测序，随后进 行序列组装。（重叠群是指相互间存在重叠顺序的一组克隆。）这是一 种由上至下的测序策略。
第一篇RFLP论文的诞生
1) David Botstein等在Alta的研究生学术讨论 上提出RFLP的想法. 2) Skolflick将Botstein的想法告诉他父亲的好 友---当时洛克菲勒大学校长, 诺贝尔奖得主赖得 堡, 并又告之Botstein的老师Fox(MIT). Fox 向Botstein了解, 并叫他的学生White寻找人 类基因组中的RFLP. 3) White安排他的一位女博士后Whyman从事 门教成员中 发现8个成员含有该片段多态性结构.从而完成了 一项具有里程碑意义的研究.
§2 遗传图的绘制
Hale Waihona Puke HGP的首要目标是测定全部DNA序列，因目前的测序技术
不能进行很长的DNA测序，因此计划的第一阶段要分解基因组 这一巨大的研究对象，将其分为容易操作的小的区域，这个过 程简称为染色体作图。 根据使用的标记和手段的不同，HGP的基本任务可用4张图谱
来概括:
即遗传图谱，物理图谱，序列图谱和表达图谱。
遗传图谱的应用
通过遗传图谱，可大致了解各个基因或DNA片断之 间的相对距离与方向，如哪个基因更靠近着丝粒，哪个 更靠近端粒等。遗传距离是通过遗传连锁分析获得的， 遗传图谱不仅是定位基因的重要手段，即使在人类基因 组物理图谱建立起来之后，它依然是研究人类基因组遗 传与变异的重要手段。
基因组作图ppt课件(1)
➢ 遗传多态性丰富；
➢ 共显性遗传，信息完整；
➢ 在基因组中大量存在且分布均匀；
➢ 稳定性、重现性好；
➢ 检测手段简单快捷，易于自动化，成本较低。
23
.
DNA标记的种类
➢ 限制性片段长度多态性 (RFLP, restriction fragment length polymorphism)；
➢ 简单序列长度多态性 (SSLP, simple sequence length polymorphism)；
25
.
遗传作图中的第一代DNA标记
现代遗传图谱的概念由Botstein D等(1980)首先提出，在 此基础上，限制性片段长度多态性（RFLP）作为遗传图 谱的第一代崭新标记得以问世 。
限制性位点能够用作基因标记。广泛应用到基因组研究 中。基因或基因组可以用重叠的限制性片段来作图。最 终扩展到整个序列，构建连锁图谱
不足之处
➢ 同工酶标记都需要特殊的显色方法和技术； ➢ 某些酶的活性具有发育和组织特异性；
21
➢ 标记的数量还是相对有限。
.
SDS-PAGE separates proteins by MW Animation
22
2.1.4 DNA标记
➢ 基于DNA水平遗传多态性构建的分子标记。
.
DNA分子标记的优点
.
➢ 同一亲本及其子代相同位点上的多态性不变；
➢ 共显性，同一凝胶电泳可显示不同多态性片段；
❖ 实验操作较繁琐，成本较高；探针必须是单拷贝或寡拷贝 的，制备较麻烦；检测中如要利用放射性同位素，易造成 环境污染；检测周期长；
❖ 检测所需样本DNA量大(5~15ug)；
❖ 可以用非放射性物质，但杂交信号相对较弱，灵敏度较同
《遗传学图谱》PPT课件
基因组学
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
Clone-by-clone测序
基因组学
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
鸟 枪 法 测 序
基因组学
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
混合法测序(Hybrid strategy)
基因组学
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
一 、遗传图谱与物理图谱
基因组学
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
第1篇有关人类RFLP实验论文
A Highly Polymorphic Locus in Human DNA Arlene R. Wyman and Ray White, MIT
A locus in the human genome, not associated with any specific gene, has been found to be a site of restriction fragment length polymorphism. The polymorphism was found by hybridizing a 16kilobase-pair segment of single-copy human DNA, selected from the human genome library cloned in phage CH4A, to a Southern transfer of total human DNA digested with EcoRI. DNAs from a number of individuals from within Mormon pedigrees as well as random individuals have been examined. The locus is highly variable, with at least eight alleles present, homozygotes accounting for less than 25% of the individuals examined.
《遗传作图》课件
数据预处理
对收集到的数据进行清洗、整 理和标准化处理，以确保数据 的准确性和可靠性。
统计分析
利用统计分析方法，计算遗传 标记与表型之间的关联度，并 确定基因在染色体上的位置。
数据收集
收集个体的基因型和表型数据 ，以及相关的生物样本和临床 信息。
遗传标记选择
选择与表型相关的遗传标记， 并进行基因分型。
良手段。
抗逆性研究
分析植物在各种环境压力下的基因 表达和变异，揭示植物抗逆性的分 子机制，培育抗逆性更强的新品种 。
植物系统发育研究
利用遗传作图技术，研究植物物种 间的亲缘关系和系统发育，揭示植 物多样性的演化历程。
动物遗传作图的应用案例
动物育种
通过遗传作图技术，定位和克隆 控制动物生长、繁殖和品质性状 的基因，为动物育种提供关键的
结果解读
对分析结果进行解读和解释， 并提供相关的生物信息和医学 建议。
04
遗传作图的发展与展望
遗传作图的发展历程
遗传作图的起源
遗传作图最早起源于20世纪初，随着生物学和遗传学的发 展，科学家开始尝试对生物体的遗传信息进行组织和分类 。
分子标记技术的发展
随着分子生物学技术的不断发展，科学家开始利用分子标 记技术进行遗传作图，这为遗传作图提供了更准确、更可 靠的工具。
高通量测序技术的兴起
近年来，随着高通量测序技术的兴起，遗传作图的技术手 段得到了极大的提升，可以更加快速、准确地获取生物体 的遗传信息。
遗传作图的未来展望
1 2
全面解析生物体的遗传信息
随着技术的不断发展，未来遗传作图将更加深入 地解析生物体的遗传信息，为生物体的研究和应 用提供更加全面的信息。
跨物种比较和进化研究
对收集到的数据进行清洗、整 理和标准化处理，以确保数据 的准确性和可靠性。
统计分析
利用统计分析方法，计算遗传 标记与表型之间的关联度，并 确定基因在染色体上的位置。
数据收集
收集个体的基因型和表型数据 ，以及相关的生物样本和临床 信息。
遗传标记选择
选择与表型相关的遗传标记， 并进行基因分型。
良手段。
抗逆性研究
分析植物在各种环境压力下的基因 表达和变异，揭示植物抗逆性的分 子机制，培育抗逆性更强的新品种 。
植物系统发育研究
利用遗传作图技术，研究植物物种 间的亲缘关系和系统发育，揭示植 物多样性的演化历程。
动物遗传作图的应用案例
动物育种
通过遗传作图技术，定位和克隆 控制动物生长、繁殖和品质性状 的基因，为动物育种提供关键的
结果解读
对分析结果进行解读和解释， 并提供相关的生物信息和医学 建议。
04
遗传作图的发展与展望
遗传作图的发展历程
遗传作图的起源
遗传作图最早起源于20世纪初，随着生物学和遗传学的发 展，科学家开始尝试对生物体的遗传信息进行组织和分类 。
分子标记技术的发展
随着分子生物学技术的不断发展，科学家开始利用分子标 记技术进行遗传作图，这为遗传作图提供了更准确、更可 靠的工具。
高通量测序技术的兴起
近年来，随着高通量测序技术的兴起，遗传作图的技术手 段得到了极大的提升，可以更加快速、准确地获取生物体 的遗传信息。
遗传作图的未来展望
1 2
全面解析生物体的遗传信息
随着技术的不断发展，未来遗传作图将更加深入 地解析生物体的遗传信息，为生物体的研究和应 用提供更加全面的信息。
跨物种比较和进化研究
第十一章遗传作图课件
核苷酸杂交:
DNA芯片
动态等位基因特异 的杂交
第三节 遗传作图的方法
▪ 遗传学简介 ▪ 等位基因随机分离定律 ▪ 独立遗传定律 ▪ 完全连锁 ▪ 不完全连锁 ▪ 不完全显性 ▪ 共显性
孟德尔第一定律
等位基因随机分离(The Law of Segregation)
Parents
♂ AA
♀
×
aa
F1
▪ ♪ 在基因组编码顺序中, SNP 大多位于密码 子的摇摆位置, 表现为基因沉默而被大量保 留下来;
▪ ♪ 大多数SNP所在的位置不能被限制酶识 别, 必须采取测序或寡核苷酸杂交检测;
▪ ♪ SNP 在基因组中的数量极大.二倍体细胞
/SNP/index.html
基因标记的缺点
高等生物, 如 脊椎动物和显花植物等, 可用 作标记的基因十分有限, 许多性状都涉及多 基因；
高等生物基因组中存在大量的基因间隔区, 纯粹用基因作为标记将在遗传图谱中留下大 片的无标记区段；
只有部分基因其等位基因成员可以通过常规 试验予以区分, 因而产生的遗传图是不完整 的, 必需寻找其他有效的标记；
单一标记分析法、区间作图法、复合区间作图法、混合
5.作图实例
本章要点:
遗传作图 遗传作图的方法 PIC SSLP SNP 共分离 图位克隆 转化、转导、结合转移 思考如何将一种分子标记(如RFLP)标记在连锁遗传图上?
不完全连锁
连锁遗传定律 (48)
(2)
(2) (48)
根据重组率计算遗传距离
2.连锁分析
连锁发生的时期
减数分裂Ⅰ期,同源染色体复制后不分离 →双价体→重组
重组(recombination)或交换(crossingover):在双价体中,并列的同源染色体臂发 生机械断裂,彼此交换DNA区段,这一过程被 称为交换或重组.
基因组作图资料PPT教案
A
1
3
B
6
A
完全酶切
1
9
B
A+B
4
1
6
36
不完全酶切
1
9
4
6
1
3
6
两酶切点之间的片段为重叠的片段
第278页/共83页
二、 物理图谱（physical map）
1.2 部分酶切法测定DNA片段位置
①完全降解：获得完全酶切片段的数目和大小的 图谱。
②部分降解：避免所有切口断裂的完全降解发生 。部分酶解产物同样进行电泳分离及自显影。
Amp
复制起始点 ori
片段装载范围数百bp到10 kb
第367页/共83页
筛选标记
二、 物理图谱（physical map）
1.3 基因组限制性酶切作图的技术路线
重叠群的构建—染色体步移
第378页/共83页
二、 物理图谱（physical map）
1.3 基因组限制性酶切作图的技术路线
重叠群的构建—克隆指纹排序 ➢一个克隆的指纹表示该克隆所具有的序列特征 ，可以同其他克隆产生的同类指纹相比较。 ➢如果两个克隆的指纹有部分重叠，表明这两个 克隆具有共同的区段。 ➢指纹的类型很多，可单独使用或组合使用，如 RFLP指纹，重复序列指纹，STS指纹等。
基因组计划的第一个环节--构建基因组图谱
第23页/共83页
基因组作图
应用界标或遗传标记对基因组进行精细的 划分，进而标示出DNA的碱基序列或基因排列的 工作。
主要有遗传图、物理图、序列图、基因图。
基因组作图的基本构想
在长链DNA分子的不同位置寻找特征性的遗传 标记，并将其定位在染色体的特定位置上，绘制 基因组图。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
PCR（Polymerase chain reaction）
The first 4 cycles of PCR in detail
有二种类型的SSLP常用于作图：
小卫星序列（minisatellite），有时又称 可变串连重复（variable number of tandem repeats, VNTR），其重复单位的 长度为数十个核苷酸
基因组学课件遗传图绘 制
2020年4月27日星期一
➢(Also known as a linkage map) a chromosome
map of a species that shows the position of its known genes and/or markers relative to each other, rather than as specific physical points on each chromosome
基因组测序的不同策略
鸟枪法的顺序组装
鸟枪法的问题
+ 遗传作图（Genetic mapping）
– 采用遗传学分析方法将基因或其它DNA顺序标定在染色 体上构建连锁图。这一方法包括杂交实验，家系分析。
– 遗传图距单位:厘摩(centi-Morgan, cM), 每单位厘摩定义 为1%交换率
+ 物理作图（Physical mapping）
Mechanism of DNA cleavage by the restriction
enzyme BamHI
In a RFLP, alleles may differ in the presence or absence of a cleavage site in the DNA
Southern blot
• 染色体定位的方法： • 同线分析法 • 克隆分布板法 • 建立含有单条人染色体
的体细胞杂交
+ 将连锁分析原理用于杂种细胞染色体分析的方法称为同线 分析
+ 连锁分析主要是依据两观侧基因的分离及性状重组情况， 通过重组值来判断基因在染色体上的分布
+ 当重组值为50%时，可能性有三种：
– ①位于不同染色体上
– 采用分子生物学技术直接将DNA分子标记、基因或克隆 标定在基因组实际位置。
– 物理图的距离依作图方法而异
辐射杂种（radiation hybrid）作图的计算单位为厘镭(cR) 限制性片段作图与克隆作图的图距为DNA的分子长度，即碱基对
+ 绘制遗传图谱就是要进行每条染 色体上基因座位的 顺序和距离的确定，即主要通过家系分析，对不同 性状之间、性状与标 记之间、标记与标记之间的连
微卫星序列（microsatellite）或简单串 联重复（simple tandem repeats, STR or SSR），其重复单位为1-6个核苷酸，由 10-50个重复单位串联组成
• 小卫星DNA的核心序列 一般为几个到几十个核 苷酸，不同个体的不同 基因座位重复次数不同 ，每个重复单位的组成 可略有变异
+ 染色体原位杂交技术是DNA探针与染色体上的 DNA杂交，并在染色体上直接进行检测的分子 标记技术
+ 目前发展最快的是荧光素标记的原位DNA杂交 技术，即荧光原位杂交技术（fluorescence in situ hybridization, 简称FISH技术），是利用与荧 光素分子偶联的单克隆抗体与抗原标记的探针 分子特异性的结合来检测DNA序列在染色体上 的位置
• 由于SNP在不同个体间 和不同组织、细胞间高 度多态性，使其成为研 究基因多样性和识别、 定位疾病相关基因的一
检测SNP的特异杂交
DNA芯片（DNA chip）技术
DNA芯片
动态等位专一性杂交（Dynamic allele-
specific hybridization, DASH）
反应在溶液中进行，样品置于96孔板的每个凹槽 中，由于荧光标记试剂只与双链DNA结合，所以 只有可杂交的分子发出荧光
RAPD
DAF
AP-PCR
AFLP
RAMP RAHM RAHPO
相关序列扩增多态性(sequence-related amplified polymorphism, SRAP)
由美国加州大学蔬菜作物系Li与Quiros博士于2001年提 出，又叫基于序列扩增多态性（sequence-based amplified polymorphism，SBAP）
靶位区域扩增多态性 (target region amplified polymorphism，TRAP)
– ②位于同一染色体臂，但距离较远
– ③位于着丝点两侧
+ 同线分析是根据两个基因与整条染色体的同步性来判断两 基因是否同在一条染色体上。如果两基因位于一条染色体 ，则两基因随染色体共同分离；若不在同一染色体，要发 生程度不同的自由组合
+ 体细胞杂交法只能把基因定位在某一条染 色体上，但较为精细的区域不能确定
• 位置：一般在染色体端 粒部位，广泛存在于人 体基因组中
+ 微卫星DNA(Micro-satellite DNA)标记 + 属高度重复序列，重复单元2~6bp，如(CA)n、(AT)、
(GGC)n等重复，重复区大多几十~几百bp，分散在基 因组中
+ 呈现孟德尔式遗传 + 目前微卫星DNA已经发现了２万余个位点
+ 长毛耳男人 ：患者的耳廓上长有长而硬的毛。这种病在印 第安人中发现的较多，高加利索人，澳大利亚土人、日本 人、尼日利亚人中也有少数发现
+ 体细胞杂交定位法(somatic cell hybridization)
+ 应用不同物种的细胞培养获 得 杂种细胞系 (hybrid cell line)，根据不同杂种细胞中保留 的极少数人的染色体与某些相关基因的对 应关系进行基因定位的方法
+ DNA标记
DNA标记
RFLP (Restriction fragment length polymorphisms, 限制性片段长度多态 性) 简单序列长度多态性（Simple sequence length polymorphisrns, SSLPs） 单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms, SNPs）
荧光标记原位杂交原理示意图
+ 制备探针 + 染色体制片 + 染色体处理与变性 + 染色体与探针杂交 + 显微检测
+ 基因标记
– 缺点：高等生物基因组很大，而基因的数目是 十分有限的，许多性状都涉及多基因 ，基因组 中存在大量的基因间隔区，纯粹用基因作为标 记将在遗传图中留下大片的无标记区段
+ 基础：分离和克隆获得的基因或随机片段，将这 些克隆片段用同位素、生物素或荧光染料进行标 记后，作为探针，直接在玻片上与细胞分裂中期 染色体DNA进行杂交，经过放射性自显影或荧光信 号显示，确定这一基因在染色体上的杂交位置
+ 统计、分析、汇总各中期细胞内的染色体结果， 选出杂交最集中的染色体区域，便是该基因在染 色体上的具体位置
+ 若把体细胞杂交法与染色体易位结合起来 ，可确定某一基因在染色体上的具体位置 ，即区域定位
+ 通过诱变剂处理人的细胞，将含有断裂染色体的 细胞与小鼠细胞融合，筛选含有缺失人的染色体 片段的杂种细胞
+ 先使人鼠细胞杂交，获得含有人的一条染色体的 杂种细胞系，再使其断裂，分离不同断裂类型的 亚克隆
+ 前者可获得不同染色体的许多缺失杂种。后者只 获一种特定染色体的某些缺失杂种。对区域定位 来讲，后者更为便利。通过染色体结构变异已经
• RFLP是指不同个体基因组 内的核苷酸序列因某种原 因产生碱基突变后，改变 了某种限制性内切酶的剪 切位点，形成了长度不等 的限制性片段
• 限制性片段在人类不同个 体间呈现的多态性现象称
RFLP的特征
RFLP是第一种被用于作图研究的DNA标 记，它们一般有如下特征
处于染色体上的位置相对固定 同一亲本及其子代相同位点上的多态 性片段特征不变 同一凝胶电泳可显示不同多态性片段 ，具有共显性特点
--------Dr. Eric Green, of the National Human Genome Research Institute's Genome Technology Branch, defines genetic map
基因组作图的基本构想
在长链DNA分子的不同位置寻找特征性 的分子标记，根据分子标记将包括这些 序列的克隆进行连锁定位，绘制基因组 图 重叠群法 所谓重叠群（contig）系指相 互间存在重叠顺序的一组克隆 直接鸟枪法
由美国农部北方作物科学实验室Hu与Vick于2003年提 出。与SRAP、RAPD和AFLP等标记技术无须任何序列信 息即可直接PCR扩增不同，TRAP技术是基于已知的 cDNA 或EST序列信息
检测单位点 检测多位点
DNA分子标记系统相互关系
SCAR
STS tecMAAP
RFLP 任意区域
CAPS
– 1973年发现第二条染色体短臂缺失（2P－）的患者红细胞酸 性磷酸酶（ACP－1）活性明显降低，于是将此酶定位于第2 条染色体上，这就是利用剂量效应的方法
+ 伴性遗传法主要是根据人类性染色体组成和伴性遗传原理 进行XY染色体上基因的定位
+ Y染色体——“全男性遗传”
+ 蹼趾男人：美国的斯柯菲尔德家庭的14个男人在其第2～3 趾间都长有一个蹼状的联系物（如同鸭子脚上的蹼），而 患者的11个女儿没有一个有此性状，这些女子结婚后子女 也没有带此性状的，因而认为蹼趾是Y伴性遗传。但是蹼趾 这个症状也有男女都有的，只是男患者多于女患者。因此 ，有人认为蹼趾的遗传性尚不能完全肯定为Y伴性遗传