基因定位和图位克隆 ppt课件

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植物基因克隆的方法课件PPT

植物基因克隆的方法课件PPT
素合成酶基因。
技术支持:
差别筛选法(differential screening) 扣除杂交技术(subtractive hybridization) mRNA差异显示技术( mRNA differential
display reverse transcription-PCR) 代表性差异显示(representational difference
1.2根据基因的表型突变互补功能
植物的许多基因与细菌或酵母的突变 能的mRNA序列,据此合成寡核苷酸探针从文
地分离了编码天麻抗真菌蛋白基因cDNA 记(EST)寻找新基上
◆ 此种方法只需检测基因表达库中每一cDNA的很短序列(9bp),建立基因表达图,根据基因表达图就可以发现新基因. 用植物偏爱的密码子,人工合成并克 1、筛选与目标基因连锁的分子标记
6、外显子的分离、鉴定
阳性克隆这些候选基因,再进行分离,时空 表达特点,同源性比较等分析确定目的基因。
定位克隆的优点和局限性
优点:不必知道基因产物的功能,也不需要
知道产生某表型的生化、生理和病理过程。 局限性:1、基因定位依赖分子标记。
未消失,发生转座的只是转座子的拷贝。 能的mRNA序列,据此合成寡核苷酸探针从文
1、筛选与目标基因连锁的分子标记 增,扩增的片段经纯化后连接到合适的
基因发生转座可引起插入突变,使插入位 3、构建目的基因区域跨叠克隆(contig)
常用载体:柯斯质粒、酵母人工染色体(YAC)、PI、BAC、PAC等。 要求分离一个纯度很高的蛋白质.
的隆插该入 基和因嵌。合来克隆置基因的。 基因失活并诱导产生突变型或在插入
常用载体:柯斯质粒、酵母人工染色体(YAC)、PI、BAC、PAC等。 能的mRNA序列,据此合成寡核苷酸探针从文

基因的图位克隆ppt课件

基因的图位克隆ppt课件

• G. Zhang et al等利用IR24和IRBB13杂交,得到的F2分离群体,利用BSA法,找 到了一个RAPD标记OPAC05,在抗病池和感病池之间有多态性。从而将 xa13定 位于OPAC05附近。

G. Zhang et al. 1996 , Theor Appl Genet 93:65 70
常发挥。
优点:目的明确,对由基因家族控制的相关形状,抑制表达能同 时降低此基因家族成员的功能;抑制表达和超表达是研究时空表 达的有力工具。
缺点:抑制表达和超表达会使相关基因的功能紊乱,常常很难判 断相关表型的改变是由于目标基因还是由于被紊乱的基因引起的。
葛莘. 高级植物分子生物学, 2004
•另外还有TILLING技术、芯片技术、比较基因组学、生物信息学……都被广泛的应 用于基因的克隆。
如果在xa13两侧都检测到有来自IR24的标记基因型, 则这个两个标记就是基因xa13的边界。
后来储朝晖博士,为了验证以上的结果,利用极端隐性分组分析法对来自IRBB13 和IR24杂交的250株极端抗病F2单株把 xa13 重新定位于S14003和RG163之间,同时 一个新发现的CAPS 标记E6a定位于标记RG136和xa13基因之间,从而以Ea6和 S14003作为构建物理图谱的起点。
• 3. 图位克隆和以 xa13为例介绍图位克隆的详细过程
• 原理:在减数分裂︱时期,同源染色体之间配对,非姊妹染色单体发生交换,与目
标基因距离越远,发生交换的频率就越大,距离越近,发生交换的频率就越小(遗传 学第三定律)。(王亚馥,戴灼华. 遗传学.1999,第三章:60-76)与基因发生最小交 换频率的两侧分子标记,就是与基因最紧密连锁的分子标记,这两个分子标记之间的 区段就是包含这个基因的目标区段。

基因定位常用的方法ppt课件

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4)原位杂交的步骤
制备中期染色体 DNA原位变性 变性 放射性或非放射性标记探针 杂交(在载玻片上) 洗膜 放射性标记:放射自显影 检测 非放射性标记:荧光染料与抗体或蛋白结合 记录杂交信号 结合染色体形态进行基因定位
DMD女性患者的核型
X染色体与常染色体易位时X染色体失活的结果
两个研究小组分别采用两种不同的方法克隆了DMD基因: 一组是通过X常染色体易位,克隆了该基因的一部分。 另一研究组使用有Xp21.1微小缺失的男孩的DNA,利用消减技术,获得了在正常X染色体存在而在这个男孩DNA中缺乏的DNA克隆片段。
遗传做图:是以研究家族的减数分裂,以了解两个基因分离趋势为基础来绘制基因座位间的距离,它表明基因之间连锁关系和相对距离,并以重组率来计算和表示,以厘摩(cM)为单位。 染色体定位:只把基因定位到某条染色体上。 细胞水平上的基因图又称细胞遗传图 区域定位:从细胞遗传学水平,用染色体显带等技术在光学显微镜下观察,将基因定位到染色体的具体区带。
5)荧光原位杂交 (florescence in situ hybridization,FISH)
用特殊荧光素(dig或Biotin)标记探针DNA(Nick translation 标记法),变性成单链后与变性后的染色体或细胞核靶DNA杂交。在荧光显微镜下观察并记录结果。 FISH 优点:可用来作基因或特定DNA片段的染色体区 域定位。 缺点:必须在已知探针的情况下方可进行。
HAT选择系统:
人的突变细胞株:缺乏HGPRT酶 小鼠细胞株:缺乏TK酶 两者融合培养于HAT培养基中 HAT培养基: H为次黄嘌呤,是HGPRT的底物,为DNA合成提供原料(核苷酸旁路合成原料) A可阻断正常的DNA合成(嘌呤及TMP合成受抑制) T在胸苷激酶(TK)的作用下生成胸腺嘧啶核苷酸,为DNA合成提供原料

基因定位与克隆PPT课件

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基因分布在24种染色体上,它们在染色体上的位置可通过两
种制图方法来表示:
1、物理图谱(physical map),即确定基因之间的绝对物
理学距离,通常用Mb(百万碱基对)或Kb(千碱基对)来表示
2、遗传图谱(genetic map),即确定基因之间的遗传学
距离,用cM(centimorgen分摩)表示。
编辑版ppt
NLM8 G
体细胞杂种法
• 体细胞杂种通常由人和鼠的体细胞融合而成。这些 融合细胞在最初几代培养过程中具有选择性丢失人 类染色体趋势,而保留所有的鼠染色体。
• 保留在融合细胞中的染色体可以是多条,也可能只 有一条甚至某条染色体的一部分。
• 根据研究的需要可将含有不同人类染色体的人鼠杂 种细胞组合成人鼠杂种细胞板(hybrid panel),结 合杂种细胞板和PCR的方法或基因剂量分析,或蛋 白质表达分析,可将相应的基因定位到特定的染色 体或染色体片段上,该杂种细胞板在人类基因定位 以及人类基因组计划中发挥过重要的作用。
• 染色体多态法(chromosome heteromorphism) • 染色体畸变法(chromosome abnormality) • 体细胞杂种法(somatic cell hybrids) • 染色体分类法(chromosome sorting ) • 原位杂交法(FISH) • 剂量分析法(dosage ananlysis) • 测序法(sequencing) • 家系分析法 (pedigree ananlysis)
编辑版ppt
13
连锁分析原理
生殖细胞在减数分裂时发生交换,一对同源染色体 上存在着两两相邻的基因座位,若两者之间距离较 远,发生交换的机会较多,则出现重组次数就多; 若两者之间距离较近,则重组机会较少。

图位克隆的基本原理和方法-PPT课件

图位克隆的基本原理和方法-PPT课件
7
将构建的BSA池分别用本室的255对在亲本ZH11/ZS97间存在多态性的SSR标 记进行PCR扩增,经过跑PAGE胶找到与目标性状紧密连锁的标记。
8
HL15(M )
HL15(W ) ZS97
ZH11
HL15(M ) HL15(W ) ZS97
ZH11
HL15(M) HL15(W) HY5(M) HY5(W) HY3(M) HY3(W) HY2(M) HY2(W) HY1(M) HY1(W) ZS97 ZH11
找到紧密连锁的分子标记之后我们就要进行一个“阳性”检测: 即检测这个找到的分子标记是不是真正的与目标性状连锁。 我们对F2代群体中随机选取一个200左右的小群体,将找到的分 子标记分别扩增这些样,看表型与基因型是否对应。 同时我们可以用这个小群体进行一个初步的基因定位。
9
一. 表型观察
Fine mapping
4
作图群体
将纯合突变体与ZS97进行杂交,对杂交的种子进行基 因型鉴定,找到杂合型种子(即种子能够发生分离), 将杂合F1代种子种下去后就能得到F2代群体。
5
r/r
R/R
P1 纯合突变体
×
P2 ZS97
F1
R/r
F2
R/R
R/r
r/r
6
primary mapping method
Bulked Segregment Analysis:群组分离分析法。原理是将分 离群体(F2、BC1等)中的个体依据研究的目标性状(如抗病、 感病)分成两组,每一组取样8-15份,在每一组群体中将各个 体DNA等量(等浓度等体积)混合,形成两个DNA池(如抗 病池和感病池)。同时需要构建两个亲本(ZH11/ZS97)的 BSA池。由于分组时仅对目标性状进行选择,因此两个池间 理论上就应主要在目标基因区段存在差异。

图位克隆的基本原理和方法完整PPT

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找到候选基因后可对候选基因进行分析以排除非目标基因,可以通过比较扩增,测序,表达量检测及目标性状相关的生化和生理途径
等方法来排除。
BSA池。由于分组时仅对目标性状进行选择,因此两个池间 Functional analysis
primary mapping method and Mapping population
H AABA
AA
AA
A
将H 最后精A细体定A位D区N段BA在 等://Hri量ce. (A 等A浓度A 等体A 积B)混合,形成两个DNA池(如抗
SNPS标记:可以通过测序找到在ZH11/ZS97间存在单碱基差异的位点,或者找谢老师咨询。
病池和感病池)。同时需要构建两个亲本(ZH11/ZS97)的 同时需要构建两个亲本(ZH11/ZS97)的BSA池。
Qualitative traits
理论上就应主要在目标基因区段存在差异。
将构建的BSA池分别用本室的255对在亲本ZH11/ZS97间存在多态性的SSR标 记进行PCR扩增,经过跑PAGE胶找到与目标性状紧密连锁的标记。
HL15(M)
HL15(W)
ZS97
ZH11
HL15(M)
HL15(W)
ZS97
图位克隆的步骤:
Primary mapping Fine mapping Candidate gene
Complementation test Functional analysis
Primary mapping
primary mapping method and Mapping population
同时我们可以用这个小群体进行一个初步的基因定位。
一. 表型观察
Fine mapping

人类基因定位与克隆PPT课件

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-
3
物理图谱是利用限制性内切酶将染色体切成片段,再根据重叠 序列确定片段间连接顺序,以及遗传标志之间物理距离〔碱基 对(bp) 或千碱基(kb)或兆碱基(Mb)〕的图谱。
以人类基因组物理图谱为例,它包括两层含义,一是获得分布 于整个基因组30 000个序列标志位点(STS,其定义是染色体定 位明确且可用PCR扩增的单拷贝序列)。将获得的目的基因的 cDNA克隆,进行测序,确定两端的cDNA序列,约200bp,设 计合成引物,并分别利用cDNA和基因组DNA作模板扩增;比较 并纯化特异带;利用STS制备放射性探针与基因组进行原位杂 交,使每隔100kb就有一个标志;
-
41
DNA指 纹
基因组中存在着多种重复序列,拷贝数从几个
到数十万个,可分为串联重复序列和分散重复序
列。根据个体重复序列拷贝的位置和数目的差异, 使 用 限 制 性 内 切 酶 , 获 得 具 有 个 体 特 异 性 的 DNA 片段。可以作为亲缘关系或个人身份的鉴定。
绘制遗传连锁图的方法有很多,随着DNA多态性的开发, 使得可利用的遗传标志数目迅速扩增。早期使用的多态 性标志有RFLP(限制性酶切片段长度多态性)、RAPD(随 机引物扩增多态性DNA)、AFLP(扩增片段长度多态性); 80年代后出现的有SSR(短串联重复序列,又称微卫 星)DNA遗传多态性分析和90年代发展的SNP(单个核苷 酸的多态性)分析。
2. 将以通过DNA序列分析确定导
致疾病的分子缺陷。
3.
绝大部分分子病、遗传性代谢缺陷(酶)病如白
化病(albinism)、苯丙酮尿症(phenylkeonuria, PKU)
和镰刀形细胞贫血病(sickle-cell disease)等,都是采取

图位克隆原理ppt课件

图位克隆原理ppt课件

交换次数 配子总数
×100%
3×2 + 7
= 19 × 2
×100% ≈34 cM
精选ppt
29
精选ppt
30
精选ppt
31
精选ppt
SSLPs 32
精选ppt
SSLPs 33
• 40.48% • 4.76%
• 20.00%
精选ppt
4.76% 12.5% 12.5% 36%
34
筛选 F2 代 短根 移栽
• 密度: 每 3.3kb 存在一个
精选ppt
9
精选ppt
SSLPs 10
•粗定位引物 精选ppt (更新) 11
•粗定位引物 精选ppt (混合) 12
精选ppt
13
精选ppt
14
父本染色体
F1
母本染色体
精选ppt
15
假设:
F1
Aa 突变位点
Bb Marker
突变为 隐性突变
精选ppt
• K14A17→MCE21 →MGD8 →MTO12 →MKP6 →MIG5 →MEB5 →MBG14 →MRC8
精选ppt
43
• STEP3: 把目标区域内的BAC名字分次键入 到AMP的Marker搜索栏
精选ppt
44
精选ppt
45
• 注意:
• 每个株系到精确定位后期可能用到数十上 百的MARKER,请将自己使用、订制过的 MARKER的相关资料清晰记录下来,便于 日后查看。
精选ppt
50
• 由于我们以短根为筛选突变体的指标,因 此下面提到的突变的基因都应该会导致幼
苗短根。
杂交F1代

实验七基因的图位克隆技术PPT课件

实验七基因的图位克隆技术PPT课件
第3页/共12页
标记1
基因
标记2
1
初步定位
标记1 3 基因 4 5 6 标记2
2 2
精细定位
3
BAC重叠群
4
BAC重叠群
5
6
第4页/共12页
第5页/共12页
亲本1 X 亲本2
F1
F2
1 23 4 56 789
100
gene
第6页/共12页
标记1
基因
标记2
1
初步定位
2 cM
1.2 cM
标记1
基因
图位克隆过程存在的问题:
1、需要有精确的遗传图谱; 2、遗传图谱上离目的基因很近的分子标记在物理图谱上还 相距甚远; 3、高等植物基因组极其复杂,存在大量重复序列,在实际 操作中会遇到走不动的难题。
第10页/共12页
第11页/共12页
感谢您的观看。
第12页/共12页
标记2
2
23
4 56
精细定位
0.02 cM 0.01 cM
第7页/共12页
标记1
基因
标记2
2
BAC重叠群
BAC Clone 基因1 基因2 基因3 基因4基因5 基因6 基因7
第8页/共12页
基因1 基因2 基因3 基因4基因5 基因6 基因7
转基因
突变体
单倍型分析
序列 - 功能
第9页/共12页
第2页/共12页
图位克隆的一般流程:
1. 建立目的基因的遗传分离群体 2. 找到与目的基因紧密连锁的分子标记 3. 用遗传图或物理作图将目的基因定位在染色体特群 7. 通过染色体步移或登陆,获得含有目标基因的大片段克隆 8. 通过亚克隆获得目标的小片段克隆 9. 测序获得候选基因碱基序列 10. 通过遗传转化和功能互补验证,最终确定目标基因的功能。
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5
2.理想的分子标记的界定
• 理想的分子标记必须达到以下几个要求: • (1)具有高的多态性; • (2)共显性遗传,即利用分子标记可鉴别二倍体中杂合和纯合基因型; • (3)能明确辨别等位基因; • (4)除特殊位点的标记外,要求分子标记均匀分布于整个基因组; • (5)选择中性(即无基因多效性); • (6)检测手段简单、快速(如实验程序易自动化); • (7)开发成本和使用成本尽量低廉; • (8)在实验室内和实验室间重复性好(便于数据交换)。
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点,你 是否会认为老师的教学方法需要改进?
• 你所经历的课堂,是讲座式还是讨论式? • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒,也不怕那风雨狂,只怕先生骂我 笨,没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照,花儿对我笑,小鸟说早早早……”
1. 广泛使用的分子标记技术比较
标记技术 RFLP RAPD SCAR/CAPS AFLP SSR ISSR STS SRAP/EST IRAP/REMAP SNP
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7
• 当某个性状(基因)与某个(些)分子标记协同分离
时,表明这个性状(基因)与分子标记连锁。分子标
记与性状之间交换值的大小,即表示目标基因与分子
标记之间的距离,从而可将基因定位于分子图谱上。
分子标记克隆在质粒上,可以繁殖及保存。不同限制
性内切酶切割基因组DNA后,所切的片段类型不一样,
因此,限制性内切酶与分子标记组成不同组合进行研
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6
2.1 限制片段长度多态性
(RFLP ,Restriction Fragment Length Polymorphism)
• RFLP已被广泛用于基因组遗传图谱构建、基因定位以及生物进化 和分类的研究。RFLP是根据不同品种(个体)基因组的限制性内 切酶的酶切位点碱基发生突变,或酶切位点之间发生了碱基的插 入、缺失,导致酶切片段大小发生了变化,这种变化可以通过特 定探针杂交进行检测,从而可比较不同品种(个体)的DNA水平 的差异(即多态性),多个探针的比较可以确立生物的进化和分 类关系。所用的探针为来源于同种或不同种基因组DNA的克隆, 位于染色体的不同位点,从而可以作为一种分子标记(Mark),构 建分子图谱。
第七章 基因定位和图位克隆
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1
一、主要分子标记分类

DNA杂交为基础
RFLP


PCR扩增
随机引物
RAPD、AFLP AP-PCR、ISSR

为基础

特异引物
SSR、STS、SCAR、CAPS SSCP、T
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2
精品资料
• 你怎么称呼老师?
究。常用的限制性内切酶一般是HindⅢ,
BamHⅠ,EcoRⅠ,EcoRV,XbaⅠ,而分子标记则有几个甚
至上千个。分子标记越多,则所构建的图谱就越饱和。
构建饱和图谱是RFLP研p究pt课的件 主要目标之一。
8
❖RFLP标记的特点
1) RFLP标记稳定可靠,检测不受环境条件和发育 阶段的影响。
2) RFLP标记在等位基因间是共显性的 。 3) 在非等位的RFLP标记之间不存在上位效应 。 4) RFLP标记源于基因组DNA自身的变异,在数
是否以PCR为基础 多态性

低/中

中/高















很高
遗传性
重复性
共显性

显性

共显性

显性

共显性

显性

共显性/显性 高
共显性

共显性

共显性/显性 高
自动化程度 低 中 中 中/高 中/高 中/高 中/高 中 中/高 高
使用成本 高 低 中 低 低 低 低 低 低 低
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11
• 通过对PCR产物检测即可检出基因组DNA的多 态性。分析时可用的引物数很大,虽然对每一个 引物而言其检测基因组DNA多态性的区域是有 限的,但是利用一系列引物则可以使检测区域几 乎覆盖整个基因组。因此RAPD可以对整个基 因组DNA进行多态性检测。另外,RAPD片段 克隆后可作为RFLP的分子标记进行作图分 析。
量上几乎不受限制。 ❖ 由于目前RFPL技术仍然昂贵而费力,操作复杂,
而 且 所 需 DNA 样 品 量 大 , 对 于 涉 及 许 多 个 体 (200以上)的鉴定研究并不可取。
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9
2.2 随机扩增的多态性DNA (RAPD,Random amplified polymorphic DNA )
纯合体与杂合体的区别,标记本身也大多是完全显
性遗传;
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13
❖ RAPD技 术假阳性率高 ,在实验条件不很严格 的实验室,假阳性出现的机率更高;
❖ RAPD技术要求DNA纯度较高,对反应条件敏 感,重复性差;
❖对于实验已取得的标记,必须转化成其它类型 的标记,才能实现基因定位与丰富遗传图谱。
EB染色或放射性自显影来检测扩增产物DNA片段的多
态性,这些扩增产物DNA片段的多态性反映了基因组相
应区域的DNA多态性。
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10
• RAPD所用的一系列引物DNA序列各不相同,但对于 任一特异的引物,它同基因组DNA序列有其特异的结 合位点.这些特异的结合位点在基因组某些区域内的分 布如符合PCR扩增反应的条件,即引物在模板的两条 链上有互补位置,且引物3‘端相距在一定的长度范围 之内,就可扩增出DNA片段.因此如果基因组在这些区 域发生DNA片段插入、缺失或碱基突变就可能导致这 些特定结合位点分布发生相应的变化,而使PCR产物 增加、缺少或发生分子量的改变。
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12
❖RAPD的特点:
➢ RAPD技术比RFLP简单,容易掌握。它既克服了同
工酶位点偏少的缺点,又避免了RFLP操作复杂的 弊端,更因其不需使用同位素进行分子杂交,从而 使得一般的实验室亦能操作。
❖ RAPD分子标记多为显性标记,只有少数可发展成
为共显性标记,提供的信息量有限,且掩盖了显性
• RAPD(Random amplified polymorphic DNA ,随机扩增
的多态性DNA) RAPD技术建立于PCR技术基础上,它是
利用一系列(通常数百个)不同的随机排列碱基顺序的寡
聚核苷酸单链(通常为10聚体)为引物,对所研究基因组
DNA进行PCR扩增.聚丙烯酰胺或琼脂糖电泳分离,经
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