分子标记技术及其应用_ISSR
分子标记技术原理、方法及应用
分子标记技术原理、方法及应用一、遗传标记的类型及发展遗传标记(genetic marker):指可追踪染色体、染色体某一节段、某个基因座在家系中传递的任何一种遗传特性.它具有两个基本特征,即可遗传性和可识别性;因此生物的任何有差异表型的基因突变型均可作为遗传标记。
包括形态学标记、细胞学标记、生化标记和分子标记四种类型。
形态学标记:主要包括肉眼可见的外部形态特征,如:矮秆、紫鞘、卷叶等;也包括色素、生理特性、生殖特性、抗病虫性等有关的一些特性。
优点:形态学标记简单直观、经济方便.缺点:(1)数量在多数植物中是很有限的; (2)多态性较差,表现易受环境影响; (3)有一些标记与不良性状连锁;(4)形态标记的获得需要通过诱变、分离纯合的过程,周期较长细胞学标记:植物细胞染色体的变异:包括染色体核型(染色体数目、结构、随体有无、着丝粒位置等)和带型(C带、N带、G带等)的变化。
优点:能进行一些重要基因的染色体或染色体区域定位。
缺点: (1)材料需要花费较大的人力和较长时间来培育,难度很大;(2) 有些变异难以用细胞学方法进行检测生化标记:主要包括同工酶和等位酶标记。
分析方法是从组织蛋白粗提物中通过电泳和组织化学染色法将酶的多种形式转变成肉眼可辩的酶谱带型.优点: 直接反映了基因产物差异,受环境影响较小.缺点:(1)目前可使用的生化标记数量还相当有限;(2)有些酶的染色方法和电泳技术有一定难度分子标记:主要指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异特征的DNA片段,它直接反映基因组DNA间的差异,也叫DNA标记。
(1)数量多,高多态性,信息量大(2)与生长发育无关,取材不受限制(3)能明确辨别等位基因(4)均匀分布于整个基因组(5)选择中性,不影响目标性状的表达(6)检测手段简单、快速(7)成本低廉(8)稳定,重复性好(9)共显性遗传在遗传学研究中广泛应用的DNA分子标记已经发展了很多种,一般依其所用的分子生物学技术大致可以分为三大类:第一类是以分子杂交为核心的分子标记,包括RFLP、DNA指纹技术等,这类分子标记被称为第一代分子标记;第二类是以PCR为核心的分子标记,包括随机扩增多态性RAPD、简单序列重复SSR、扩增片段长度多态性AFLP、序列标签位点STS等,为第二代分子标记;第三类是一些新型的分子标记,如:SNP标记、表达序列标签EST 标记等,也以PCR技术为基础,为第三代分子标记。
分子标记技术的原理和应用
分子标记技术的原理和应用1. 简介分子标记技术是一种用于标记和检测生物分子的方法。
通过在目标分子上引入特定标记物,可以实现对这些分子进行定量、定位及特异性检测。
本文将介绍分子标记技术的原理和应用。
2. 原理分子标记技术主要通过以下步骤来实现对目标分子的标记和检测:•选择标记物:标记物通常是具有特异性的分子或结构,如荧光染料、酶、金纳米颗粒等。
根据标记物的特性和应用需求,选择合适的标记物。
•引入标记物:将选定的标记物与目标分子进行结合。
这可以通过化学反应、酶促反应或物理吸附等方法实现。
•检测标记物:使用适当的检测方法,如光谱分析、电化学方法等,对标记物进行定量或定性检测。
这些方法可以根据标记物的特性和需求选择。
3. 应用分子标记技术在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些主要的应用领域:3.1 生物医学研究•免疫组织化学:通过标记特定抗体来检测组织中的蛋白质,用于研究疾病诊断、治疗反应和组织学研究。
•分子诊断:使用分子标记技术检测体液中的特定生物分子,如DNA、RNA和蛋白质,用于早期疾病诊断和个体化治疗。
•药物研发:利用分子标记技术对药物与靶标的相互作用进行研究,加速药物研发过程。
3.2 食品安全检测•农药残留检测:使用分子标记技术检测食品中的农药残留物,保证食品安全。
•食品成分分析:通过标记特定分子,检测食品中的成分和添加物。
3.3 环境监测•水质检测:使用分子标记技术检测水中的有害物质和污染物,保护环境和人类健康。
•大气污染监测:通过标记特定分子,检测大气中的污染物,评估空气质量。
3.4 基因组学研究•基因定位:使用分子标记技术对基因组中特定序列进行定位和研究。
•基因表达分析:通过标记RNA或蛋白质,研究基因在各个组织中的表达情况。
4. 总结分子标记技术以其高灵敏度、高特异性和高可视性等优势,在生物医学研究、食品安全检测、环境监测和基因组学研究等领域具有广泛的应用前景。
随着技术的不断发展和创新,相信分子标记技术将在未来发挥更大的作用,并为各个领域的研究和应用带来更多的突破。
ISSR分子标记技术在植物种质资源研究中的应用_朱岩芳
[11]Chau D T.Correlati on bet ween lea f stand ,l ea f area i ndex andy ield in the m a ize -hybrids representi ng the l ast 20years[J].N oveny ter m eles ,1993,42(1):1-10.[12]曹靖生.几个玉米株型性状的遗传规律研究[J].黑龙江农业科学,1995(3):16-19.[13]张泽民,贾长柱.玉米株型对遗传增益的影响[J].遗传,1997,19(2):31-34.[14]李玉玲,黄西林,席章营,等.玉米株型与穗粒性状同步改良的数量遗传基础研究[J].河南农业大学学报,1996,30(4):319-323.[15]李玉玲,苏祯禄,孙书库,等.玉米株型性状的配合力及其相关研究[J].河南农业大学学报,1994,28(4):354-360.[16]张彪,陈宛秋,唐继伟,等.玉米自交系株型性状配合力分析及应用[J].四川农业大学学报,1994,12(3):438-442.[17]张彪,张启行,兰发盛.玉米几个自交系组配高产紧凑型杂交种的研究[J].玉米科学,2000,8(3):33-36.[18]M ason L ,Zuber M S .Corn leaf or ientation effects on li ght i n -tercepti on ,i ntraspecific com petition ,and gra i n y i e l ds[J].Jour -na l of Producti on A g ricu lture ,1999,12(3):396-399.[19]温海霞,蔡一林,王久光,等.9个玉米自交系主要株型性状的配合力分析[J].西南农业大学学报,2002,24(3):223-225.[20]陈岭,崔绍平,徐有,等.玉米株型性状的遗传分析[J].华北农学报,1994,9(增刊):11-15.[21]王秀全,陈光明,刘昌明,等.玉米株型育种亲本选配的遗传规律研究[J].西南农业学报,2000,13(1):50-54.[22]王国强,蔡一林,王久光,等.10个玉米自交系株型性状的配合力分析[J].西南农业大学学报,2005,27(3):374-377.[23]张兴端,霍仕平,向振凡,等.玉米重组群体株型性状和生物学特性的遗传潜势与杂种优势研究[J].西南农业学报,2005,18(6):675-679.收稿日期:2009-10-23基金项目:浙江省重大科技专项(优先主题)(No .2008C 12005-1)、农业部转基因生物新品种培育重大专项(2008ZX 08005-005)和云南省烟草公司项目(09YN 008)资助。
ISSR标记技术及其在遗传多样性研究中的应用
ISSR 标记技术及其在遗传多样性研究中的应用谢佳燕 张知彬3(中国科学院动物研究所农业虫鼠害综合治理国家重点实验室,北京,100080)摘要:ISSR (Inter 2S imple Sequence Repeat )技术是在PCR 中直接使用微卫星序列进行DNA 扩增的一种DNA 分子标记。
文章主要介绍了ISSR 标记的原理、方法、特点及其在遗传多样性研究中的应用。
ISSR 标记方法具有无需知道任何靶标序列的微卫星背景信息、遗传多态性高、检测快速等特点,在遗传多样性研究中具有广泛的应用前景。
关键词:ISSR 技术;应用;遗传多样性中图分类号:Q751 文献标识码:A 文章编号:1000-1050(2004)01-0077-07I nter 2Simple Sequence R epeat and Applicationin the R esearch of G enetic DiversityXIE Jiayan ZH ANG Zhibin(State K ey Laboratory o f Integrated Management o f Pest Insect and Rodentsin Agriculture ,Institute o f Zoology ,the Chinese Academy o f Sciences ,Beijing ,100080)Abstract :The purpose of this review is to introduce principles ,methods ,characteristics and applications of a new DNA marker ,inter 2simple sequence repeat (ISSR ),which inv olves the use of microsatellite sequences directly in the polymerase chain reaction (PCR )for DNA amplification 1ISSR using SSR -based primers is a very useful system for efficient retrieval and analysis of genetic in formation in eukary otes 1The ISSR technique tests fast ,requires very little genomic sequence data and screens s o many polym or 2phisms in an assay 1The advantages of ISSR should make this marker system used widely in the research of genetic diversity 1K ey w ords :ISSR ;Application ;G enetic Diversity 近年来,随着分子生物学的迅速发展,DNA 分子标记技术广泛地应用于群体遗传多样性和保护生物学的研究,如限制性片段长度多态(RF LP )、随机扩增多态性(RAPD )、微卫星(Microsatellite )和扩增限制性片段长度多态分析(AF LP )等[1~8]。
ISSR分子标记及其在植物遗传育种中的应用
了R P A D和 S R的优 点 ,具 有模 板 需要 量 少 、 matl 9 8 。 K j ea, 9 ) i 1 IS it - i pesq e c e et又称 简单 S R(ne s l e u n erp a) r m 重复 序列 间 扩增 。 在 S R基础 上 发展 起来 的一 是 S
肖海 峻 1 孟 利前 ’ 李 玉冰 ’ , 2 。
( . 京 农 业 职 业 学 院 , 京 124 ;. 国 农 业 科 学 院 草 原 研 究 所 . 蒙 古 呼 和 浩 特 1 北 北 0 4 22中 内 00 1) 10 0
摘 要 简单 重 复 序 列 闻 扩 增 ( S  ̄ 术 以 其 丰 富 的 多 态性 、 显 性 遗 传 、 I R) S 共 重复 性 好 、 作 简 单 、 物 设 计 简 操 引
种 特 点 , 出现 了 s R和 IS 才 s S R技 术 。IS S R是 基
于 S R发 展起 来 的一 种新 型分 子标 记技 术 , 的 S 它
R P 、 卫 星 ( coaele 或 称 简 单 序 列 重 A D) 微 mi stlt) r i
复 (i l e u n e ee t S 、 增 片 段 长 度 s e q e c rp a, R) 扩 mp s S 多 态 性 (m lidf g n e gh plm rhs a pie r metln t o op i f a y m,
子 标记 育 种 等方 面 。
1 IS S R技 术原 理 及 特点
与 其 他 基 于 P R 技 术 的 分 子 标 记 方 法 一 C
出现 , 于 P R技 术 的 分子 标 记 , 随机 扩 增 多 基 C 如
分子标记-RAPD和ISSR
二、基于PCR技术的分子标记 二、基于PCR技术的分子标记
随机扩增多态性DNA( 随机扩增多态性DNA(Random Amplified Polymorphic DNA,RAPD)、简单重复序列(Simple DNA,RAPD)、简单重复序列(Simple Sequence Repeat, )、简单重复序列 Repeat, SSR) 、扩增片段长度多态性(Amplified Fragment Length 扩增片段长度多态性(Amplified Polymorphism, Polymorphism,AFLP )、ISSR( inter-simple )、ISSR( intersequence repeat )
ISSR DNA-PCR扩增结果(示例): 扩增结果(示例): 扩增结果
ISSR引物 U807对两种铁皮石斛的扩增结果
ISSR引物 U826对两种铁皮石斛的扩增结果
分子标记类型
现在的DNA标记技术已有几十种,主要有一下几大类。 现在的DNA标记技术已有几十种,主要有一下几大类。 标记技术已有几十种 一、基于分子杂交的分子标记 这类标记利用限制性内切酶酶切及凝胶电泳分离不同 生物体的DNA分子 然后用特异探针进行杂交, 分子, 生物体的DNA分子,然后用特异探针进行杂交,通过放 射性自显影或非同位素显色技术揭示DNA的多态性 的多态性。 射性自显影或非同位素显色技术揭示DNA的多态性。 (一)限制性片段长度多态性(Restriction Fragment 限制性片段长度多态性( Length Polymorphism,RFLP) Polymorphism,RFLP) 小卫星DNA( DNA) (二)小卫星DNA(Minisatellite DNA)
RAPD (random amplified polymorphic DNA) )
分子标记技术及其应用
Right primer
分子标记技术及其应用
SBE1 CAPS marker derived from 3’-end was used to detect SBE1 gene in DH lines
分子标记技术及其应用
SCAR标记
分子标记技术及其应用
Hale Waihona Puke 1.2 基于PCR技术的分子标记
简单重复序列(Simple Sequence Repeat, SSR)或称微卫星DNA(Microsatellite Repeat)、简单串联重复序列(Short Tandem Repeat Polymorphism,STRP)。 –在真核生物中,存在许多2-5bp简单重复序
分子标记技术及其应用
1.2 基于PCR技术的分子标记
随机扩增片段长度多态性DNA,简称RAPD 技术
–是由Williams和Welsh(1990)同时发展起 来的一项遗传标记技术。RAPD一般采用10个 核苷酸的DNA序列为引物,扩增时退火温度 降至35℃左右。
分子标记技术及其应用
RAPD标记
分子标记技术及其应用
RFLP Based on the mutations
分子标记技术及其应用
RFLP
分子标记技术及其应用
分子标记技术及其应用
ISSR分子标记及其应用
安徽 农 学通 报 , n u giSiB l 20 ,4 1 ) A hi r c. u1 0 8 1 ( 9 A . .
4 5
IS S R分 子 标 记 及 其 应 用
罗海燕 陈业渊
( 1中 国热 带 农 业 科 学 院热 带 作 物 品种 资源 研 究所 , 南 儋 州 5 13 海 777
中 图分 类号
Q 4 31
ห้องสมุดไป่ตู้
文献标识码
A
文章编号
10 7 3 (0 8 1 4 0 0 7— 7 1 2 0 )9— 5— 2
I R o e ul r M a ke n is Usng SS M l c a r r a d t i
L oHay n e a. ( rpclC o s G n t eo re Is tts C iee A a e y o rpc l gi l r S i c s u i t 1 a 1 T o i rp e e c R suc s nt ue , hn s c d m f o ia A r ut e c n e , a i i T c u e
2中国热带农业科 学院 , 南儋州 海
5 13 ) 7 7 7
摘
要 : 文 简述 了 IS 本 S R分 子 标 记 的 原 理 、 本 操 作 程 序 , 绍 了 IS 分 子 标 记 技 术 反 应 条 件 的 选 择 及 其 在 遗 传 多 基 介 SR
样性 分析等方面的应用 。
关 键 词 :S R; 子 标 记 ; 用 IS 分 应
重复 性好 、 异性 高 的引物 ” 。合适 的引物 浓度 不仅 可 以 特 保证 整个 P R反应 成功 , C 而且在 提 高 产物 的特 异性 、 除 消 背景 、 消除杂 带方 面引 物浓 度也 起非 常重 要 的作用 。
SSR和ISSR分子标记及其在植物遗传育种研究中的应用
文章编号:1000-1573(2002)01-0090-05SSR 和ISSR 分子标记及其在植物遗传育种研究中的应用张立荣,徐大庆,刘大群(河北农业大学植保学院,河北保定071001)摘要:SSR(Si mple Seq uence Repeat)和ISSR (Inter-Si mple Seq uence Repeat)技术是在PCR 基础上发展起来的两种DNA 多态性检测技术,已开始应用于基因组研究的各个领域。
概述了SSR 、ISSR 反应的原理、特点,总结了其在植物亲缘关系和遗传多态性研究、DNA 指纹库的建立、遗传图谱的构建和基因定位及分子标记辅助育种等方面的应用,并肯定了SSR 、ISSR 在植物遗传育种领域的广阔应用前景。
关键词:SSR;ISSR;分子标记;遗传育种中图分类号:S 435 文献标识码:ASSR marker,ISSR marker and their applicationto plant genetics and breedingZHAN G L -i rong,XU Da -qing,LIU Da -qun(College of Plant Protection,Agricultural University of Hebei,Baoding 071001,China)Abstract:Simple sequence repeats (SSR)and Inter-simple sequence repeats (ISSR)are two kinds of DNA markers based on the polymerase chain reaction (PCR).They have been applied in many aspects of genome re -search.This paper has clarified the theories and characteristics of SSR as well as ISSR.The authers also sum -marized their applications in genetic polymorphisim and genetic relationship,establishment of DNA fingerprinting pool,construction of genetic map,gene localization and marker-aided selection.The two methods of DNA ec -ular marker open up broad prospec ts for the studies of plant genetics and breeding.Key words:SSR;ISSR;molecular marker;genetics breeding近年来,分子标记的研究与利用得到了迅速的发展。
ISSR(inter-simple sequence repeat)分子标记的实验原理及操作流程
ISSR(inter-simple sequence repeat)分子标记的实验原理及操作流程ISSR(inter-simple sequence repeat)标记是一种类似RAPD,但利用包含重复序列并在3’或5’锚定的单寡聚核酸引物对基因组进行扩增的标记系统,即用SSR引物来扩增重复序列之间的区域。
其原理具体是,ISSR 标记根据生物广泛存在 SSR的特点,利用在生物基因组常出现的SSR本身设计引物,无需预先克隆和测序。
关键词:标记分子ISSRinter-simplesequencerepeatSSR引物RAPD分子标记单寡聚核酸ISSR标记ISSR(inter-simple sequence repeat)标记是一种类似RAPD,但利用包含重复序列并在3’或5’锚定的单寡聚核酸引物对基因组进行扩增的标记系统,即用SSR引物来扩增重复序列之间的区域。
其原理具体是,ISSR标记根据生物广泛存在SSR的特点,利用在生物基因组常出现的SSR本身设计引物,无需预先克隆和测序。
用于扩增的引物一般为16-18个碱基序列,由1-4个碱基组成的串联重复和几个非重复的锚定碱基组成,从而保证了引物与基因组DNA 中SSR的5’或3’末端结合,导致位于反向排列、间隔不太大的重复序列间的基因组节段进行PCR扩增。
一、实验材料不同来源的DNA(30-50ng/ul)。
二、实验设备PCR仪,PCR管或硅化的0.5ml eppendorf管,电泳装置,凝胶成像仪。
三、试剂1、ISSR引物:购买成品或根据加拿大British Columbia大学设计的ISSR引物序列(见附录)自己合成。
2、Taq酶3、10xPCR 缓冲液4、MgCl2:25mmol/L。
5、dNTP:2.5mmol/L。
四、操作步骤:1. 在25ul反应体系中,加入模板DNA 1ul (30-50ng)ISSR引物1ul (约5pmol)10xPCR Buffer 2.5ulMgCl22uldNTP 2ulTaq酶1单位(U)加ddH2O 至25ul混匀稍离心, 加一滴(约20 ul)矿物油。
分子标记技术及其应用ISSR
Dissolve by stirring at 37℃, adjust volume to final with ddH2O.
பைடு நூலகம்
Running Acrylamide Gels
Installation of plates
✓ Mount the gel with the short glass plate inwards in the electrophoresis apparatus. Make sure that the buffer valve is closed.
✓ Pour 500 ml 1x TBE into the upper chamber and rinse between the plates with a syringe containing some buffer.
✓ If no buffer leaks from the upper chamber can be found, 500 ml 1x TBE can be poured into the lower chamber.
5′锚定引物 NNNN(CA)n
3′锚定引物 NN(CA)n
锚定ISSR-PCR示意图
CACACACACACACACA GTGTGT GTGTGTGTGT
3′锚定引物的PCR产物
GTGTGT GTGTGT GTGTGTGT GTGTGTGT CACACACACACACACACACACACACACA
Detect of PCR product and statistical analysis
0.5~2.0% Agarose gel electrophoresis
EB staining
6% PAGE
ISSR分子标记及其应用
基金项目:海南省自然科学基金(80429)作者简介:罗海燕(1982-),女,江西九江人,硕士,研究实习员,研究方向:果树。
*通讯作者 收稿日期:2008-08-11I S S R 分子标记及其应用罗海燕1 陈业渊2*(1中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所,海南儋州 571737;2中国热带农业科学院,海南儋州 571737)摘 要:本文简述了I S S R 分子标记的原理、基本操作程序,介绍了I S S R 分子标记技术反应条件的选择及其在遗传多样性分析等方面的应用。
关键词:I S S R ;分子标记;应用中图分类号 Q 341 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2008)19-45-02I S S RMo l e c u l a r Ma r k e r a n d i t s U s i n gL u o H a i y a ne t a l . (1T r o p i c a l C r o p s G e n e t i c R e s o u r c e sI n s t i t u t e s ,C h i n e s e A c a d e m yo f T r o p i c a l A g r i c u l t u r eS c i e n c e s ,H a i n a n 571737,C h i n a ;2C h i n e s e A c a d e m y o f T r o p i c a l A g r i c u l t u r eS c i e n c e s ,H a i n a n 571737,C h i n a )A b s t r a c t :T h e t h e o r y o f i n t e r -s i m p l e s e q u e n c e r e p e a t s (I S S R )a n di t s b a s e o p e r a t i o na r e d i s c u s s e di nt h i s a r t i c l e 。
分子标记技术及应用
分子标记技术和应用一、基于DNA杂交技术的分子标记RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism,DNA限制片段长度多态性) RFLP是以Southern杂交为核心,应用最早的分子标记技术。
RFLP首先是在人类基因组研究中发展起来的,主要用于遗传疾病诊断和法医鉴定,RFLP的概念由人类遗传学家Botstein等首次提出,其原理为:碱基的改变与染色体结构的变化导致生物个体或种群之间DNA片段酶切位点的变化,用限制性内切酶切割改变的DNA,将产生长短、种类、数目不同的限制性片段,这些片段经聚丙烯酰胺凝胶电泳分离后就会呈现出不同的带状分布,而具有差异的DNA片段就可通过Southern杂交检测出来。
利用RFLP技术可进行遗传图谱构建、基因定位、数量性状基因座定位(QTL)及遗传多态性分析等。
RFLP标记具有下列优点:结果可靠,这是由于限制性内切核酸酶识别序列的专一性决定的。
结果稳定,RFLP标记无表型效应,其检测不受外界条件、性别及发育阶段的影响。
RFLP标记的等位基因间是共显性的,对选择隐形基因极为有利。
RFLP标记的非等位基因之间不存在基因互作,标记互不干扰。
RFLP起源于基因组DNA的自然变异,这些变异在数量上几乎不受限制,而且可利用的探针很多,可以检测到很多遗传位点。
但RFLP标记也有自身的不足:需要大量高纯度的DNA (5-10μg)。
所需仪器设备较多、检测步骤多、技术较复杂,周期长、成本高。
通常都用到同位素,对人体有一定的伤害。
具有种属特异性,且只适合单拷贝和低拷贝基因。
多态性产生的基础是限制性酶切位点的丢失或获得,所以RFLP多态位点数仅1或2个,多态信息含量低。
二、基于PCR技术的分子标记技术1.基于随机引物PCR的分子标记技术在聚合酶链式反应(PCR)技术发明后(1987年,Mullis和Faloona),由于PCR技术操作简单,成功率较高,出现了一大批以PCR技术为基础的分子标记。
ISSR分子标记在芦柑提纯复壮研究中的应用
亚热带农业研究
S br p c lAg c l r e e r h u t i a r u t e R s a c o i u
第 6卷 第 1 期
21 0 0年 2月
IS S R分子标记在芦柑提纯复壮研究中的应用
王 江波 潘 东 明 钟凤 林 , , ,郭志雄 陈跃 飞。 , ,尤有利 (. 1福建农 林 大学 园艺学 院/ 建农林 大 学 园艺产 品贮运保 鲜研 究所 , 福 福建 福 州 300 ;. 建永春农 业局 , 建 泉州 320 ) 50 22 福 福 660
品种 , 竞争力强 , 是我国柑橘栽培中的优势品种 , 在世界柑橘生产中具有独特的地位。然而, 由于芦柑在长
低 、 逐 适应 性减退 、 抗逆性 减弱 、 产量 下降和 品质劣变 等现
象, 并产生了一些不合乎要求的性状变异 , 失去 了该品种原来的优 良性状 和典型性 , 降低 了经济价值…。
SRAP和ISSR分子标记研究进展
SRAP与ISSR分子标记的研究进展摘要:SRAP与ISSR等分子标记技术已广泛应用到科研工作中。
本文简单的介绍SRAP与ISSR的原理、功能、应用以及对使用分子标记技术揭示生物菌的作用机理进行了展望。
DNA分子标记是指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异特征的DNA片段,它能直接反映基因组DNA间的差异,是继形态学标记、细胞学标记及生化标记之后,近年来广泛应用的一种新的遗传标记。
近年来,随着DNA 标记技术的研究日渐成熟,其应用也日益广泛。
目前,各种分子遗传标记技术在科研中的应用已深入开展,为种质资源的鉴定、基因的定位与克隆、数量性状位点的遗传分析、遗传多样性评估、物种起源和分子标记辅助育种等遗传研究提供了有价值的工具。
目前常用的分子标记有RFLP、AFLP、RAPD、SSR、ISSR 、SRAP等。
1 SRAP分子标记的发展与应用1.1 SRAP分子标记的发展SRAP(Sequence-Related Amplified Polymorphism)即相关序列扩增多态性是一种基于PCR 的新型标记,由美国加州大学作物系Li和Quiros博士提出的序列相关扩增多态性(sequence-related amplifiedpolymorphism, SRAP)。
SRAP 技术是与RAPD 技术相似的一种标记技术,即SRAP 可用一对引物,但所用的引物是在SSR 的基础上设计的。
SRAP 标记原理是利用基因外显子里G、C 含量丰富,而启动子和内含子里A、T含量丰富的特点设计两套引物,对开放阅读框架进行扩增。
SRAP 技术是一种无需任何序列信息即可直接PCR 扩增的新型分子标记技术。
SRAP分子标记技术具有重复性强、简便、易于分离条带和测序、中等产量高、高共显性、便于克隆测序目标片段等特点,目前SRAP 标记已在植物遗传多样性检测、遗传图谱构建、重要基因定位、品种鉴定和种子纯度检测上得到了广泛应用,而在真菌界的应用相对较少。
ISSR指纹图谱技术在种质资源研究上的应用
编辑
杜 晓 东
I S S R 指 纹 图谱 技 术在 种 质 资 源 研 究 上 的应 用
贾 媛 ,李 忠海 ,黎 继烈 ,朱晓媛 ,谭 云
( 中南林业 科技大学生命科学 与技术学 院 ,湖南 长沙 4 1 0 0 0 4 )
摘要 :I S S R指纹图谱技术是一种新的基 于A 间 - A - 单序列重复 区间扩增 多态性 的分子标记技术。利用该技术能
准确 、 快速地 鉴 定植 物品 种 , 目前 已广泛应 用于各种 种 质 资源 的鉴定 ,遗 传 关 系和 遗传 多样性 分析 ,以及 种 质 资 源指纹 图谱 的 建立 。对 I S S R指纹 图谱 的基 本原 理及 其 在 种质 资源 鉴 定分 析 上 的应 用进 行 了简要 概
J I A Yu a n, L I Z h o n g — h a i ,L I J i — l i e,Z HU Xi a o — y uo f L i f e S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ,C e n t r a l S o u t h U n i v e r s i t y o f F o r e s t r y a n d T e c h n o l o g y ,C h a n g s h a 4 1 0 0 0 4 ,
1 I S S R指纹图谱技术
1 . 1 D NA指 纹 图谱 技术
( r a n d o m a m p l i i f e d p o l y m o ph r i c D N A,随机 扩增 多态 性
issr
程勤贤 2004.11.30
银杏 (Ginkgo biloba) 是裸子植物银杏纲中唯一 现存的中生代孑遗植物。雌雄异株,染色体数目为2n =24( 陈学森等 ,1996) 。银杏对气候的适应性较强 , 分 布于温带、暖温带和亚热带地区,在中国被广泛栽培, 至 今 已 有 近 1000 年 的 栽 培 史 (Dell Tredici et al,1992) 。现栽培银杏分布于我国的 24 个省区 , 国外 现栽培的银杏都源自中国(林协,1965)。
①直接以DNA的形式表现,不受组织特异性、发育阶 段、季节、环境等限制; ②数量多,遍及整个基因组; ③多态性高; ④表现为中性,不影响目标性状的表达,与不良性状无必 然的连锁; ⑤有些分子标记表现为共显性,能够鉴别物种的杂合、 纯合状态。
近年来,该技术发展迅猛,成为研究林木系统的有 力工具。
目前广泛应用的分子标记主要有:
ISSR分子标记是在 SSR标记基础上发展起来的,其基本 原理(示意图如下)在 SSR的5’或 3’端加锚 l~4个嘌呤或 嘧啶碱基,然后以此为引物,对两侧具有反向排列SSR的一 段基因组DNA序列进行扩增。在SSR的3,端或5,端锚定1-4个 简并碱基的优点是在基因组上只有那些与锚定的核苷酸匹配 的位点才能被靶定,因而避免了SSR在基因组上的滑动大大 提高了PCR扩增的专一性。
2.2 ISSR-PCR 扩增
为了保持酶的活性,缩短扩增时间,提高效 率。ISSR反应扩增条件参照葛永奇等的方法, 并略加以改进。
2.2.1 反应体系 ISSR 反应总体积为 25μL:模板约 60ng, 1 U Taq 酶 , 1.5m mol/LM gCl2, 4种dNTPs各 0.25m mol / L , 0.3μmol / L引物 , 0.5 mmol / L亚精胺, 2%甲酰胺。
分子标记技术(ISSR)
PCR 产物需经电泳分离、染色显示后才能进行谱带观察、 统计。琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳是目前通用 的两种电泳技术。一般采用1.5%-2%的琼脂糖凝胶电泳或 5%-8%的聚丙烯酰胺凝胶电泳。前者EB 染色紫外光下观 察、拍照;后者经银染可见光下观察记录,拍照。一般当 琼脂糖电泳分离效果不理想时采用聚丙烯酰胺凝胶电泳。
ISSR (Inter-simple sequence repeat) 分子标记技术
主讲人:关 锰
分子标记的概念
广义的分子标记(molecular marker)是指可遗传的并可检
测的DNA序列或蛋白质。
蛋白质标记包括种子贮藏蛋白和同工酶(指由一个以上基 因位点编码的酶的不同分子形式)及等位酶(指由同一基 因位点的不同等位基因编码的酶的不同分子形式)。
微卫星DNA
Microsatellite,MS/Simple Sequence Repeat,SSR 短的,简单的串联重复序列; 基元是1-6个碱基(有的定义为1-5个碱基); 广泛存在于真核细胞整个基因组的不同位置上; 特点 高度多态性(微卫星DNA长度的多态多是高度保守的单拷贝序列;
小卫星DNA(Minisatellite DNA)
微卫星DNA(Microsatellite DNA),又称SSR(Simple sequence repeat) ISSR(Inter simple sequence repeat) AP-PCR(Arbitrary primer PCR) 它主要有SCAR(Sequence characterized amplified region) STS (Sequence tagged site)
共显性标记。
ISSR原理简介
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ISSR分子标记技术在果树遗传学的应用
• 遗传多样性和居群遗传结构
• 种质资源பைடு நூலகம்定与亲缘关系 • 遗传指纹图谱的构建
遗传多样性
• 彭瑜等利用ISSR分子标记方法对20个柚类 品种进行遗传多样性研究,揭示了柚类品 种间丰富的遗传多样性。 • 邹游等利用ISSR技术对采自四川省猕猴桃 科研基地的14个猕猴桃品种进行了遗传多 样性分析。ISSR标记说明猕猴桃品种间遗 传距离与地理分布有一定关系, 地理位置 较近的品种能聚在一起。
• SDS法
• CTAB法
引物设计
• 引物设计是ISSR技术中最关键、最重要的一步。 用于ISSR的引物常为5'端或3'端加锚的二核苷 酸、三核苷酸、四核苷酸重复序列,重复次数一 般为4~8次,使引物的总长度达到20bp左右。5' 端或3'端用于锚定的碱基数目一般为1~4个,锚 定的目的是引起特定位点退火,使引物与相匹配 SSR的一端结合,而不是中间,从而对基因组中特 定片段进行扩增、检测。
缺点
PCR扩增反应的最适条件需要一定时间摸
索。 ISSR标记大多是显性标记,不能区分显 性纯合基因型和杂合基因型。
ISSR分子标记实验操作
• DNA样品的提取
• 引物设计
• PCR扩增反应
• PCR产物的电泳及数据分析
DNA样品的提取
提取植物DNA的方法有很多,用于ISSR分子标
记的DNA样品的提取方法有:
(anchored simple sequence repeat,ASSR),也称作 简单重复间序列(inter-simple sequence repeat,ISSR)标 记技术或以微卫星为引物的PCR(microsatellite primed PCR,MP-PCR) 。 它是由加拿大蒙特里尔大学的Zietkiewicz等1994年提 出的 。
ISSR分子标记的基本原理和特点
• 基本原理
• 特点
基本原理
在真核生物基因组中均存在着由1~4个核苷酸组成的简单 重复序,如(A)n、(AG)n、(AGC)n、(AATT)n等。植物基因组
中最多的SSR 是(AT)n、(TA)n、( GA)n、(CT)n等二核苷酸重
复序列。ISSR技术的基本原理就是在用锚定的微卫星DNA为引 物,即在SSR序列的3ˊ端或5ˊ端加上2~4个随机核苷酸,在 PCR反应中,锚定引物可以引起特定位点退火,导致与锚定引 物互补的间隔不太大的重复序列间DNA片段进行PCR扩增。
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PCR扩增反应
反应体系 • 模板DNA • dNTP • 引物 • Taq DNA聚合酶 • PCR反应缓冲液
扩增步骤
• 变性(denaturation) • 退火(anealing) • 延伸(extension)
PCR产物的电泳与数据分析
•
•
PCR产物需经电泳分离、染色显示后才能进行 条带观察、统计。
目前可用于ISSR扩增产物分离的电泳有:浓度 为1.5%~2.0%琼脂糖凝胶电泳或浓度为6%聚丙 烯酰胺凝胶电泳,后者的分离效果通常更好。用 溴化乙锭(EB)或硝酸银染色后,在紫外光或可见 光下进行观察,统计带纹的有(计为1)或无(计为O) 及相对位置,然后即可根据研究目的,应用 UPGMA、SPSS等聚类分析软件进行分析。
• Sankar等对用ISSR在柑橘作图中效果评价,认为 ISSR 标记符合孟德尔式分离,标记是显性标记,少 部分标记呈共显性分离, 可以同RFLP、RAPD、同工 酶的遗传图谱相互补充,构建新的遗传图谱,因此 ISSR适合柑橘的遗传图谱构建。 • 雷天刚等利用SSR标记和ISSR 标记对102个柑橘栽培 品种进行DNA指纹分析,筛选适合的特征引物,构建 柑橘栽培品种的指纹图谱数据库。
代表的4个柑桔品种。
基于ISSR分析的14份南丰蜜桔UPGMA聚类图
种质资源鉴定与亲缘关系
•
果树生命周期长,并长期通过无性方式繁殖,加上不 同地域间的相互引种,使同名异物和同物异名现象十分普 遍,如何准确地对现有果树品种鉴定和亲缘关系分析,是 进一步科学、有效地利用果树资源的基础。借助ISSR分子 标记技术,可以在大范围内对果树的遗传物质进行较全面 的比较,从而对果树种质资源鉴定和亲缘关系分析。 吴兴恩等对富民枳、枳、枳橙和甜橙等22份柑桔资源 进行了ISSR分析,并对所得结果进行了讨论,发现采用 ISSR技术可作为品种鉴别、亲缘关系和分类的手段之一。
ISSR分子标记及其在果树遗传 学的应用
果树学 刘志发
主要内容
• ISSR分子标记 • ISSR分子标记的基本原理和特点
• ISSR分子标记实验操作
• ISSR分子标记在果树遗传学的应用 • 问题与展望
ISSR分子标记
ISSR分子标记是在SSR分子标记基础上发展起来的
一种DNA多态性检测技术。即锚定简单重复序列
5′锚定引物 NNNN(CA)n
3′锚定引物 NN(CA)n
锚定ISSR-PCR示意图
CACACACACACACACA
GTGTGT GTGTGT GTGTGTGT GTGTGTGT
GTGTGT GTGTGTGTGT
CACACACACACACACACACACACACACA
3′锚定引物 NN(CA)n
3′锚定引物的PCR产物
5′锚定引物 NNNN(CA)n
5′锚定引物的PCR产物 用重复序列(CA)n作单引物,在引物的5′端或3′锚定1至数个碱基。
ISSR的特点
优点: 实验操作简单、快速、高效,DNA用量少,引 物设计容易,实验成本低廉。 ISSR遗传多态性高,重复性好。 符合孟德尔遗传规律。 无需知道任何靶标序列的SSR背景信息。
问题与展望
• ISSR标记因其引物容易设计,实验重复性强,操作过程 简单,不须使用同位素,可以揭示更高程度的DNA多态性, 从而在果树遗传研究中具有广阔的应用前景,但任何一种 分子标记都不能解决所有问题,在今后的研究工作中,我 们应根据自己的研究目的,选择合适的分子标记,或将不 同标记结合起来进行综合研究。ISSR标记存在一些缺点, 限制了其在某些方面的应用。 • ISSR标记以其多态性高、可重复性强、简便快速等优势, 必将使其在果树种质鉴定、系统发育研究、育种材料早期 选择等方面发挥更大的作用。
• 徐志祥等ISSR分子标记对南丰柑桔品种的遗传多样 性进行研究。从100个ISSR引物中筛选出17个多态引
物,对14份柑桔样品进行ISSR-PCR分析。UPGMA聚类
分析结果表明,以遗传相似系数为0.67为分界线, 可以将14份供试柑桔样品分成三类:第一类包含以 ss-28为代表的7个柑桔品种;第二类包含以杨小2,6 为代表的3个柑桔品种;第三类包括以早系97-1 为
遗传指纹图谱的构建
• 果树遗传指纹图谱研究技术是在现代仪器分 析技术基础上发展起来的, 进而对果树进行鉴定 和质量控制。研究方法也有多种, 分别从不同的 角度反映了果树的遗传信息。ISSR标记容易发现 多态性,敏感性高,通过ISSR分析可以找出与靶 基因连锁的ISSR标记。ISSR标记在杂交群体中呈 孟德尔式分离,ISSR遍布基因组,多态性高,因 此可用于遗传作图。