遗传图构建原理
4.结构基因组学
小是十分必要的。合适群体大小的确定与作图的内容有
关。 从作图效率考虑，作图群体所需样本容量的大小取决于以下 两个方面： ① 是从随机分离结果可以辨别的最大图距。 ② 是两个标记间可以检测到重组的最小图距。
3、图谱构建的理论基础
基因重组和连锁理论
遗传图谱构建的理论基础是染色体的交换与重组
基因的连锁是位于同一染色体上的基因在遗传过程
（1）形态标记
形态性状：株高、颜色、白化症等，又称表 型标记 控制性状的其实是基因，所以形态标记实质 上就是基因标记。 态标记的特征： 数量少 很多突变是致死的 受环境、生育期等因素的影响
（2）细胞学标记
明确显示遗传多态性的染色体结构特征和数
量特征：
染色体的核型
染色体的带型
基因组学之结构基因组学 part2
重点
• 基因组学的基本概念、基因组作图与测序 的原理和方法。
结构基因组学
1、概念和目的
2、基因组作图
遗传图谱 物理图谱 转录图谱 序列图谱
3、基因图谱
概念和目的
• 以全基因组测序为目标的基因结构研究弄清基因 组中全部基因的位置和结构，为基因功能的研究 奠定基础。 • 其目的是建立高分辨的遗传图谱、物理图谱、转 录图谱和序列图谱。
等或越简单，1cM图距平均对应的碱基对数量就越
少
遗传图的偏离
大量的细胞遗传学研究表明，染色体的各个区段交换 频率有很大的差别： ⑴ 近端粒区和远着丝粒区有较高的重组率，染色体 的某些位点之间比其他位点之间有更高的交换频率， 被称为重组热点（recombination hot point） ⑵ 性别也能引起重组率的差异：一般而言，由女性 减数分裂事件绘制的遗传图比男性的要长的多
深入探究遗传图谱的奥秘
深⼊探究遗传图谱的奥秘上⼀期⼩美给⼤家介绍了构建遗传图谱的各种作图群体，⼤家纷纷表⽰以后⾯对纷繁复杂的作图群体就再也不怕了！曾经也是⼀名科研狗的⼩美，现在能为⼤家科研道路上提供⼀点点⼩⼩的帮助，甚感欣慰呀！本期⼩美给⼤家介绍的是构建遗传图谱的基本原理！图谱构建的遗传学原理⾸先不得不提的就是遗传学三⼤定律了，下⾯⼩美就和⼤家⼀起来回忆⼀下。
分离定律在杂合⼦细胞中，位于⼀对同源染⾊体上的等位基因，具有⼀定的独⽴性；当细胞进⾏减数分裂，等位基因会随着同源染⾊体的分开⽽分离，分别进⼊两个配⼦当中，独⽴地随配⼦遗传给后代（图1）。
图1 分离定律⾃由组合定律位于⾮同源染⾊体上的⾮等位基因的分离或组合是互不⼲扰的。
在减数分裂形成配⼦的过程中，同源染⾊体上的等位基因彼此分离，⾮同源染⾊体上的⾮等位基因⾃由组合（图2，表1）。
图2 表1 ⾃由组合定律基因的连锁和交换定律在进⾏减数分裂形成配⼦时，位于同⼀条染⾊体上的不同基因，常常连在⼀起进⼊配⼦；在减数分裂形成四分体时，位于同源染⾊体上的等位基因有时会随着⾮姐妹染⾊单体的交换⽽发⽣交换，因⽽产⽣了基因的重组（图3）。
应当说明的是，基因的连锁和交换定律与基因的⾃由组合定律并不⽭盾，它们是在不同情况下发⽣的遗传规律：位于⾮同源染⾊体上的两对（或多对）基因，是按照⾃由组合定律向后代传递的，⽽位于同源染⾊体上的两对（或多对）基因，则是按照连锁和交换定律向后代传递的。
图3 连锁和交换定律重组型配⼦所占的⽐例取决于减数分裂过程中发⽣的交换频率。
交换频率越⾼，则重组型配⼦的⽐例越⼤。
重组型配⼦最⼤可能的⽐例是50%，代表两对基因的连锁区段均发⽣了交换，相当于两对基因间⽆连锁。
重组型配⼦占总配⼦的⽐例称为重组率，⽤r表⽰。
重组率的⾼低取决于交换的频率，⽽两对基因的交换频率取决于它们之间的物理距离，因此，重组率⽤来表⽰基因间的图距，图距单位⽤厘摩（centi-Morgan，cM）表⽰，1cM表⽰1%的重组率。
生物遗传图谱练习题
生物遗传图谱练习题生物遗传图谱练习题遗传学是生物学的一个重要分支，研究生物体遗传信息的传递和变异。
遗传图谱是遗传学的重要工具，用于描述基因在染色体上的位置和相互关系。
通过解答生物遗传图谱练习题，我们可以更好地理解遗传学的原理和应用。
一、染色体结构和遗传图谱染色体是细胞中的遗传物质，由DNA和蛋白质组成。
人类体细胞中有23对染色体，其中一对是性染色体。
遗传图谱可以帮助我们了解基因在染色体上的位置和相互关系。
1. 请解释什么是等位基因。
等位基因是指在相同位置上的两个或多个基因，它们决定了同一性状的不同表现形式。
例如，人类血型基因有A、B、O三种等位基因。
2. 请解释什么是连锁。
连锁是指两个或多个基因位于同一染色体上，它们之间的距离较近，因此很少发生交换。
连锁基因会一起遗传给后代，不容易分离。
3. 请解释什么是重组。
重组是指连锁基因在染色体上发生交换，导致新的基因组合形成。
重组是遗传多样性的重要来源。
二、遗传图谱的构建遗传图谱的构建是通过分析遗传交叉和重组事件来确定基因的相对位置和距离。
1. 请解释什么是遗传交叉。
遗传交叉是指连锁基因在染色体互换段上发生断裂和重组的现象。
遗传交叉的频率与基因之间的距离成正比，可以用来估计基因的相对位置。
2. 请解释什么是遗传连锁图。
遗传连锁图是通过分析遗传交叉事件来确定基因在染色体上的相对位置和距离。
连锁图中基因之间的距离表示遗传距离，单位为遗传距离（centimorgan，cM）。
三、遗传图谱的应用遗传图谱在遗传学研究和应用中具有重要意义，可以帮助我们理解基因的遗传规律和疾病的遗传机制。
1. 请解释遗传图谱在基因定位中的应用。
遗传图谱可以帮助我们确定基因在染色体上的位置，从而帮助进行基因定位。
基因定位对于研究遗传病的发生机制和寻找治疗方法非常重要。
2. 请解释遗传图谱在种质改良中的应用。
遗传图谱可以帮助我们了解不同基因之间的关系和相对位置，从而指导种质改良工作。
通过选择连锁基因，可以同时选择多个性状，提高育种效率。
分子标记遗传图谱的构建方法---完整讲义
分子标记遗传图谱的构建检测出的每个分子标记反映的都是相应染色体座位上的遗传多态性状态。
为了有效地分析利用分子标记所提供的遗传信息，人们希望知道不同分子标记在染色体上的相对位置或排列情况，也就是要构建分子标记的遗传连锁图谱。
利用DNA标记构建遗传连锁图谱在原理上与传统遗传图谱的构建是一样的。
其基本步骤包括：选择适合作图的DNA标记；根据遗传材料之间的DNA多态性，选择用于建立作图群体的亲本组合；建立具有大量DNA标记处于分离状态的分离群体或衍生系；测定作图群体中不同个体或株系的标记基因型；对标记基因型数据进行连锁分析，构建标记连锁图。
至今为止，已构建了许多植物的高密度分子标记连锁图。
本章侧重介绍利用DNA标记构建分子遗传连锁图谱的原理与方法。
第一节作图群体的建立要构建DNA标记连锁图谱，必须建立作图群体。
建立作图群体需要考虑的重要因素包括亲本的选配、分离群体类型的选择及群体大小的确定等。
一、亲本的选配亲本的选择直接影响到构建连锁图谱的难易程度及所建图谱的适用范围。
一般应从四个方面对亲本进行选择，首先要考虑亲本间的DNA多态性。
亲本之间的DNA多态性与其亲缘关系有着密切关系，这种亲缘关系可用地理的、形态的或同工酶多态性作为选择标准。
一般而言，异交作物的多态性高，自交作物的多态性低。
例如，玉米的多态性极好，一般自交系间配制的群体就可成为理想的RFLP作图群体；番茄的多态性较差，因而只能选用不同种间的后代构建作图群体；水稻的多态性居中，美国康乃尔大学S.D.Tanksley实验室1988年发表的RFLP连锁图谱是以籼稻和爪哇稻之间的杂交组合为基础构建的（McCouch et al. 1988）。
在作物育种实践中，育种家常将野生种的优良性状转育到栽培种中，这种亲源关系较远的杂交转育，DNA多态性非常丰富。
第二，选择亲本时应尽量选用纯度高的材料，并进一步通过自交进行纯化。
第三，要考虑杂交后代的可育性。
亲本间的差异过大，杂种染色体之间的配对和重组会受到抑制，导致连锁座位间的重组率偏低，并导致严重的偏分离现象，降低所建图谱的可信度和适用范围；严重的还会降低杂种后代的结实率，甚至导致不育，影响分离群体的构建。
2.3 遗传作图的方法
2.3 遗传作图的方法染色体作图：确定相互连锁的基因在染色体上的相对位置以及它们之间的遗传距离的过程，又称为基因定位(gene mapping)。
连锁图：根据基因在染色体上直线排列的定律，构建的基因位置以及相互交换值的图谱称为连锁图(linkage map)或遗传学图(genetic map)2.3.1 构建遗传图谱的基本原理假设交换是随机发生的，一对并列的染色单体上任何两点发生交换的机会是均等的；两个彼此靠近的基因之间因交换而分离的的几率要比互相远离的2个基因之间发生分离的几率要小。
随机的染色体上两个任意基因座越远，它们越容易被染色体断裂所分离。
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。
真核生物遗传过程中会发生减数分裂，此过程中染色体要进行重组和交换，这种重组和交换的概率会随着染色体上任意两点间相对距离的远近而发生相应的变化。
根据概率大小，就可以推断出同一条染色体上两点间的相对距离和位置关系。
正因为如此，得到的这张图谱也就只能显示标记之间的相对距离。
我们称这一距离(概率)为遗传距离(cM)，由此构建的图谱也称为遗传图谱。
重组率：是指重组型配子占总配子数的百分比，用Rf表示。
Rf ＝(重组型配子数/总配子数) ×100%交换值：重组率通常又称为交换值。
但严格地讲，交换值不能等同于重组率。
因为非等位基因之间可能发生多重交换，但不一定形成重组型配子，导致用重组率代表交换值会造成偏低估计。
基因间距离与交换值、遗传距离、连锁强度遗传图的偏离与造成遗传图偏离的原因重组热点（r e c o m b i n a t i o n h o t s p o t):染色体上某些比其他位点有更高交换频率的位点。
近端粒区和远着丝粒区有较高重组率。
性别之间也表现重组率的差异。
双交换的出现，产生距离减少的假象。
遗传学图的绘制1）测定基因所属连锁群2）确定基因在染色体上的顺序连锁群(linkage map)：位于同一染色体上的所有基因构成一个连锁群。
实验三 分子标记连锁图的构建
遗传标记
有可以识别的标记， 有可以识别的标记，才能确定目标的方位 及彼此之间的相对位置。 及彼此之间的相对位置。 构建遗传图谱就是寻找基因组不同位置上 的特征标记。 的特征标记。 包括： 包括： 形态标记 细胞学标记 生化标记 DNA分子标记 DNA分子标记
多态性（ 多态性（polymophism） ）
所有的标记都必须具有 多态性！ 多态性
花色：白色、 花色：白色、红色 株高：高、矮 株高： 淀粉： 淀粉：糯、非糯
形态标记
形态性状：株高、颜色、 形态性状：株高、颜色、白化症等 又称表型标记 数量少 很多突变是致死的 受环境、 受环境、生育期等因素的影响
最早建立的果蝇连锁图， 最早建立的果蝇连锁图，就是利用控制 果蝇眼睛的形状、颜色，躯体的颜色、 果蝇眼睛的形状、颜色，躯体的颜色、 翅膀的形状等形态性状作为标记， 翅膀的形状等形态性状作为标记，分析 它们连锁关系及遗传距离，绘制而成的。 它们连锁关系及遗传距离，绘制而成的。 控制性状的其实是基因， 控制性状的其实是基因，所以形态标记 实质上就是基因标记。 实质上就是基因标记。
总数
6708
交换值的计算
sh-wx sh-c
+ wx c sh + + + + c
2708 2538 626 601 113 116 4 2 6708
｝亲 型
｝单交换
18.29%
sh wx + sh + c + wx + + + +
｝单交换
3.41%
｝ 双交换
0.09%
0.09%
sh wx c 总数 交换值
18.38%
3.50%
遗传标记基因图谱解析
鼠或仓鼠的体细胞进行杂交产生杂种细胞。杂种细胞含有
双亲不同的染色体，但会在其繁殖过程中，保留啮齿类一 方的染色体而逐渐丢失人类的染色体，最后只剩一条或几 条。这种仅保留少数甚至一条人染色体的杂种细胞正是进 行基因连锁分析和基因定位的有用材料
个体表型性状组合类型 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ec + + + sc cv ec sc + + + cv + sc + ec + cv 个体数量 810 828 62 88 89 103
根据这些数据和重组频率公式可计算出每两个基因之间的互换值：
62 88 ec — sc互换值＝ 100％ 7.6％ （810 828 89 103） （62 88）
（ 5 ）对标记基因型数据进行连锁分析， 构建标记连锁图
设计大量的已知连锁基因个体的杂交试 验； 获得的 F1 再同纯隐性个体测交计算重组 频率；
以重组频率的 1% 作为 1 个摩尔根单位 （即1cM）将基因定位在一条直线上。
杂交：♀ec++/ec++ × ♂+sccv/Y ↓ ♀ec++/+sccv ♂ec++/Y 测交：♀ec++/+sccv×♂ecsccv/Y ↓
例如我们根据试验得出如下结果：
人的 标记 基因 人的 染色 体
α β γ ε 1 2 3
A + — + + — + —
B — + — + + — —
第5篇 遗传图谱
第5章遗传图谱遗传图谱是应用遗传学技术构建能显示基因以及其它序列特征在基因组上的位置的图。
遗传学技术包括杂交育种实验、人类家族的系谱分析。
1 遗传图谱的标记1.1 基因基因是首先被使用的标记。
最初的遗传图谱是在20世纪初对果蝇等生物构建的，使用基因作为标记。
一个遗传性状必须以两种替换形式或表型存在才能用于遗传学分析。
如孟德尔首先研究的豌豆茎的高或矮。
每种表型是由相应基因的不同等位基因所决定的。
起初只有那些能通过视觉区分的基因表型能用于研究。
比如，第一张果蝇遗传图显示了负责身体颜色、眼睛颜色、翅膀形态等基因的位置，这些表型都可在低倍显微镜下或肉眼观察果蝇而看到。
早期觉得这种方法很精确，但遗传学家们很快发现，只有有限的几种可见表型的遗传可用于研究，而在许多情况下，由于不止一个基因影响一个物理特征，分析起来并不太容易。
例如，到1922年，有超过50个基因被定位在4条果蝇染色体上，而其中9个基因负责眼睛的颜色，想在此领域有所贡献的每一个初涉者必须首先学会辨别果蝇眼睛的颜色是红、淡红、朱红、石榴石红、康乃馨色、肉桂色、深褐色、猩红色或深红色。
为了使基因图更加全面，有必要找到一些比可见的性状更多、更明确而且更简单的性状。
解决的方法是应用生物化学方法区分表型。
这对于微生物与人类尤为重要。
细菌与酵母只有为数很少的可见性状，因此这类生物的基因作图只能依赖于生化表型。
人类以血液分型为代表的生化标记研究从20世纪20年代就开始了。
血液分型研究不仅包括如ABO系统的标准血型，还有血清蛋白以及人类白细胞抗原（HLA系统）等免疫蛋白的等位基因可变体。
这些标记相对于可见表型的一个巨大优点是其相关基因往往为复等位基因。
HLA-DRB1基因至少有59个等位基因，而HLA-B至少有60个。
这正是与人类基因作图相关的。
与在果蝇或小鼠等生物中建立的杂交实验不同，人类基因遗传的数据只能通过检查一个家族中各成员的表型来获得。
如果对所研究的基因而言，所有的家族成员都为纯合子，就得不到有用的信息。
(molecular marker) 第二章 遗传学图谱
X)和男性两种配子的23条染色体(23 ，X)、(23，Y)上 的所有基因位点。
基因组学
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
现代遗传图谱
70年代发展起来的DNA重组技术、80年代发展起来的分子标
记技术为拓展遗传图谱的构建途径创造了技术条件，也使基因 定位的方法从细胞及染色体水平过渡到分子水平。
基因组学
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
二、RFLP标记技术的操作步骤
DNA提取
—酶切—电泳—印迹
DNA提取： 酶切：3-5 ug DNA，以20 U内切酶酶切6小时
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
三、分子标记的种类
第一类是以分子杂交为核心的分子标记技术，
包括：
限制性片段长度多态性标记（Restriction
fragment length polymorphism, 简称RFLP 标记）；
DNA指纹技术（DNA Fingerprinting）； 原位杂交（in situ hybridization）等。
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。遗传图距单位为 厘摩（cM），每单位厘摩定义为1％交换率。
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
实际位臵。物理图的距离依作图方法而异，如辐射杂 种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碱基对，即DNA的长度。
基因组学
杭州师范大学生命与环境科学学院 向太和
遗传标记（genetic marker）
基因组图谱
三 点 测 验
P 凹陷、非糯性、有色 × 饱满、糯性、无色 shsh++++ ↓ ++wxwxcc Ｆ1 饱满、非糯性、有色 × 凹陷、糯性、无色 +sh+wx+c ↓ shshwxwxcc +wxc 2708 ｝亲 型 sh++ 2538 ++ c 626 ｝单交换 shwx+ 601 sh+ c 113 ｝单交换 + wx+ 116 +++ 4 ｝双交换 shwxc 2
（2）测定交换值；
（3）绘制连锁遗传图。
植物遗传图谱的构建
选择研究材料（亲本） 构建分离群体 遗传标记检测 标记间的连锁分析
选择亲本
要求亲缘关系远，遗传差异大
但又不能相差太大以导致引起子代不育 对备选材料进行多态 ( 差异 ) 性检测，综 合测定结果，选择有一定量多态性的一对 或几对材料作为遗传作图亲本
再用F1与三隐性基因纯合体测交，通过对测交后代
表现型及其数目的分析，分别计算三个连锁基因之间
的交换值，从而确定这三个基因在同一染色体上的顺
序和距离。通过一次三点测验可以同时确定三个连锁
基因的位置，即相当于进行三次两点测验，而且能在
试验中检测到所发生的双交换。
三点测验
仍以玉米C/c、Sh/sh、Wx/wx三对基因连锁分析为例， 在描述时用“+”代表各基因对应的显性基因。
易位，或多倍体材料存在单体或部分染色
体缺失等问题，其后代就不宜用来构建连
锁图谱。
组合的配制
组合配制过程中最关键的一条是应尽
量保证所用群体起源于同一F1个体，大多 数作物的繁殖系数都较高。如果一定用若 干个F1时，应将不同F1及其所衍生的后代 分开保存。
第 2 章 遗传图绘制.
注: 当locus是指确定的DNA顺序或基因序列时, 也可称为site.
遗传作图标记
1) 第一代分子标记,单一顺序多态性:
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
如何寻找RFLP标记
1) 随机克隆筛选; 2) 将其它方法获得的DNA标记, 如RAPD
(random amplified polymorphism DNA) 标记转换为RFLP标记; 3) 从cDNA 中寻找RFLP. 4) 计算机筛选, 即电子杂交.
AFLP(amplified fragment lenth polymorphism, 放大的片段长度多态性)
f r a g m e n t
l e n g t h
p o l y m o r p h i s m ,
限 制 性 片 段 长 度 多 态 性
最早发现的DNA分子标记--RFLP
RFLP是如何想到的?
1978年, 在犹他州盐湖城滑雪胜地艾尔 塔的一场例行的学术讨论中, 从事经典 人类遗传学研究的专家与从事分子生物 学研究的专家进行学术交流. 分子生物 学家从经典遗传学的研究中获得灵感.
1) 这是一种筛选RFLP分子标记的方法. 先将 DNA样品采用选定的限制性内切酶(如EcoRI, Sau3A)消化, 然后加上接头PCR引物.
酵母遗传图谱的构建和应用
酵母遗传图谱的构建和应用酵母是一种广泛应用在生物科技领域的微生物，酵母遗传图谱的构建和应用是生物工程领域的一个重要分支，可以为基因工程和生物信息学研究提供有力的工具。
一、酵母遗传图谱的构建酵母遗传图谱是指基于基因之间的相互作用和途径来建立基因间联系的图谱。
构建酵母遗传图谱需要考虑到酵母基因之间的相互作用，这些相互作用包括蛋白质-蛋白质相互作用和基因表达的相互作用。
其中，蛋白质-蛋白质相互作用可以通过蛋白质互作网络来实现，基因表达的相互作用可以通过表达谱来实现。
通过这些相互作用，可以构成一个基因之间的联系网络。
建立酵母遗传图谱需要考虑多种功能模型，在常见的模型中，主要包括全基因组检测（GCT），修正全基因组检测（MGCT），结构方程模型（SEM）和其他混合模型。
在这些模型中，基于GCT的酵母遗传图谱是目前最为广泛采用的方法之一。
二、酵母遗传图谱的应用酵母遗传图谱在生物工程及生命科学领域有广泛的应用。
以下是几个应用方面的例子：1. 蛋白质功能分析蛋白质是酵母遗传图谱中最为常见的功能单元。
酵母遗传图谱可以为蛋白质的功能分析提供基础，通过分析蛋白质-蛋白质相互作用以及蛋白质基因表达谱，我们可以了解一个蛋白质在不同环境中的表达量变化，以及它与其他蛋白质或基因之间的关系，从而进一步研究其功能。
2. 定位基因和突变基因酵母遗传图谱可以定位基因和突变基因。
通过比较基因表达谱和相互作用网络，我们可以找到与特定生理过程相关的基因和蛋白质，并确定突变基因的位置。
3. 药物靶标分析酵母遗传图谱还可以用于药物靶标分析。
通过结合酵母遗传图谱和基因表达谱以及蛋白质-蛋白质相互作用网络，我们可以找到药物靶标候选物，并进一步研究它们与其他基因或蛋白质的相互作用，以及它们对特定生理过程和疾病的影响。
结论酵母遗传图谱的构建和应用是生物工程和生物信息学领域的重要研究方向。
酵母遗传图谱可以为生物学和药物研发提供有力的工具。
虽然酵母遗传图谱与其他生物物种的遗传图谱有相似之处，但由于酵母的广泛应用和其基因组研究的深入，酵母遗传图谱在生物和医疗研究中具有重要的地位。
建立遗传图谱对遗传病研究的重要性
建立遗传图谱对遗传病研究的重要性随着科技的不断发展，人类对于基因的研究也日趋深入。
遗传图谱作为一项重要的基因研究工具，对于遗传病的研究有着不可替代的作用。
1.遗传图谱的概念和基本原理遗传图谱是指有关某种特定性状的家系信息的统计记录，通过分析家系中的遗传信息，构建一个可以反映家族遗传特征的图谱，从而研究遗传病的发生与传播规律。
遗传图谱的建立可分为两个主要步骤：首先需要调查和记录家族中成员的遗传信息，建立家系，然后进行数据分析和统计，建立遗传关系图。
2.遗传图谱在遗传病研究中的应用遗传图谱在遗传病研究中有着广泛的应用。
通过建立遗传关系图，科学家们可以研究遗传疾病的遗传模式、临床特征、发生率等相关信息。
对于遗传病的研究，遗传图谱可以提供重要的线索和数据支持，同时也有利于医学工作者更好地开展诊断、治疗和预防工作。
3.遗传图谱在血缘鉴定和家族追溯中的应用除了在遗传病研究中的应用之外，遗传图谱也在血缘鉴定和家族追溯中发挥着重要作用。
通过遗传关系图，可以追溯家族成员之间的血缘关系，确认血统纯正性或亲缘关系，从而为家族成员提供更多的生物学信息和历史文化渊源。
4.遗传图谱和个人隐私的关系然而，在遗传图谱的使用中，我们也要注意到遗传信息的隐私性问题。
个人遗传信息涵盖了许多重要的隐私内容，如健康状况、遗传缺陷等，泄露这些信息可能会给人们带来很大的风险和危害。
因此，在遗传图谱的建立和使用中，需要更加强调隐私保护和伦理道德问题。
合理的隐私保护机制应该得到更多的关注和重视。
5.总结总的来说，遗传图谱在遗传病研究、血缘鉴定和家族追溯等领域都有着广泛的应用。
遗传图谱可以提供重要的遗传信息和线索，促进科学家们对遗传疾病的研究和诊断，同时也可以帮助人们更好地了解自己的亲缘关系和生物学特征。
然而，在使用遗传图谱的同时，需要充分考虑隐私保护和伦理道德问题，才能更好地发挥其应用价值。
第五章 遗传作图与QTL定位
）
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作图软件： 作图软件：Mapmaker/QTL
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）
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）
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五）多重区间作图法
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QTL的性质 QTL的性质
可能是一个基因， ⑴ QTL可能是一个基因，也可能是几个基因； 可能是一个基因 也可能是几个基因； 数量性状受为数不多、效应不等的几个QTL影 ⑵ 数量性状受为数不多、效应不等的几个 影 响。少数位点对性状变异贡献很大 由于不同群体的遗传背景不同， ⑶ 由于不同群体的遗传背景不同，根据不同群体 确定的QTL会有差异 确定的 会有差异 统计分析确定的QTL的位置并非物理上的位置 ⑷ 统计分析确定的 的位置并非物理上的位置
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CSSLs系(chromosome segment substitution lines) 染色体片段 置换系或渗入系(intro-gression lines, ILs) 是以一亲本为受体, 另一亲本为供体, 建立的一套覆盖供体 亲本全基因组、相互重叠的染色体单片段代换群体。 ILs系 ( introgression lines )远缘杂交重组系或渗入系。 SSSL (single segment substitution lines)Байду номын сангаас片段替换系
2系祖效应3132作图群体作图群体参考家系资源家系系谱记录表型记录基因型记录遗传连锁分析linkageanalysis第一种设计近交系的杂交资源第二种设计远交系统杂交第三种设计群体结构任意家系三种系统需要系谱记录33cssls系chromosomesegmentsubstitutionlines染色体片段置换系或渗入系introgressionlinesils是以一亲本为受体另一亲本为供体建立的一套覆盖供体亲本全基因组相互重叠的染色体单片段代换群体
qtl原理
qtl原理QTL原理。
QTL（Quantitative Trait Loci）是指定位于染色体上的控制数量性状的基因或基因组区域。
数量性状是指受多个基因和环境因素影响的性状，如生长速率、产量等。
QTL分析是一种通过遗传连锁和相关分析，来确定数量性状的遗传基础的方法。
QTL的发现对于理解数量性状的遗传机制、育种改良和基因定位都具有重要意义。
QTL分析的基本原理是通过构建遗传连锁图谱，确定数量性状与分子标记之间的遗传关系。
首先，需要构建一个包含足够密度的分子标记的遗传图谱，这些分子标记可以是单核苷酸多态性（SNP）、简单重复序列（SSR）等。
然后，通过测定不同个体的数量性状表型值，结合分子标记的基因型数据，利用统计方法来分析数量性状与分子标记之间的遗传关系。
最终确定数量性状的QTL位置和效应大小。
QTL分析的关键是构建遗传图谱和选择合适的统计方法。
构建遗传图谱需要选择合适的分子标记，保证标记的分布均匀和密度足够。
同时，统计方法的选择也是至关重要的，常用的方法包括单因素方差分析、双因素方差分析、QTL定位等。
QTL分析的应用范围非常广泛，涉及到农业、医学、动植物育种等多个领域。
在农业领域，QTL分析可以帮助育种者快速筛选出具有优良数量性状的种质资源，加速育种进程。
在医学领域，QTL分析可以帮助研究者发现与疾病相关的基因，为疾病的预防和治疗提供理论依据。
在动植物育种领域，QTL分析可以帮助育种者理解数量性状的遗传机制，指导育种方向。
总之，QTL分析是一种重要的遗传分析方法，通过构建遗传图谱和统计分析，可以确定数量性状的遗传基础，为育种改良和基因定位提供重要依据。
随着分子标记技术和统计方法的不断发展，QTL分析将在更多领域发挥重要作用，推动遗传学研究和应用的进步。
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.
连锁分析和遗传图谱构建
ab AB/a Aabb aaBb aabb b
10种基因型的频率向量
• 两个基因座位上10种基因型的频率用行向量f(t)表 示, 即,
f f f f f f f f f f f (t)
(t)
(t)
(t)
(t)
(t)
(t)
(t)
(t)
(t)
(t)
AABB
AABb
AAbb
AaBB
AB / ab
B
a
b
Meiosis
A
B
(1-r)/2ຫໍສະໝຸດ 亲本型Abr/2
重组型
a
B
r/2
重组型
a
b
(1-r)/2
亲本型
世代转移矩阵的定义
• 考虑两个座位上的等位基因A-a和B-b, 亲本的基 因型为AABB和aabb, 后代中有九种可能的基因型. 给定重组率的大小, 每种基因型在特定群体中有特 定的理论频率 (也称作期望频率). 基因型存在于群 体中的理论频率是重组率估计的基础.
体的基因型看作随机变量, 这些随机变量则形成一个马尔 可夫链. T表示特定交配方式下, 一次交配的转移矩阵. 转移 矩阵的每一行代表每种基因型产生的各种后代基因型的频 率. 这个矩阵的每一行的元素之和为1, 概率统计中称为概 率转移矩阵
转移矩阵的作用
• 一次交配发生后, 基因型的频率向量f(t+1)就能表示 为交配前的频率向量f(t)与转移矩阵T的乘积, 即,
f (t1) AaBB
f (t1) AB / ab
f (t1) Ab / aB
f (t1) Aabb
f (t1) aaBB
f (t1) aaBb
f (t1) aabb
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(129 ) RZ58 (12) CDO6 86 (162 ) Amy1A/C (95) RG9 5 (82) RG6 54 (52) RG2 56 (104 ) RZ213 (99) RZ123 (74) RG5 20
Di st
3
Marke r
c因位于染色体上， 同一染色体上的两个基因理论上应该共同 传递给下一代。但事实上同一染色体上的 完全连锁的想象只有极少数。大多数的基 因是部分连锁的。
摩尔根用减数分裂时染色体的行为解释了同 一染色体上的基因部分连锁的现象。
部分连锁的原因是基因之间发生了交换
准备资料（prepare data）： 如果是F2群体的资料，阅读资料后，屏幕上将出现：
data type f2 intercross
146 362 0 symbols 1=A 2=H 3=B 0=（个体数 座位数 QT数）
其中： 1=A—亲本A的纯合基因型（aa） 2=H—杂合基因型（ab） 3=B—亲本B的纯合基因型（bb） 4=C—非亲本A纯合基因型（ab，bb） 5=D—非亲本B纯合基因型（aa，ab） 0=- — 缺资料
2.1 遗传作图的方法
从摩尔根时代开始，连锁（linkage） 分析便成为遗传分析的重要手段，更是遗 传作图的基础。遗传标记之间的遗传关系 主要是通过连锁关系来反映。而连锁关系 是通过重组率来反映的。
重组型数目 重组率 (RF) = ————————
总数目
遗传作图的理论基础：
• 假设交换是随机发生的，一对并列的染色单体上 任何两点发生交换的机会是均等的；
二、遗传图构建理论
遗传作图 (Genetic mapping) 即遗传 图谱的构建。它是利用遗传学的原理和方 法，构建能反映基因组中遗传标记之间遗 传关系的图谱。
孟德尔遗传定律： • 等位基因随机分离
如果亲本的等位基因是A和a，那么F1代的 成员得到A或a的概率相等。
• 非等位基因自由组合 基因A的等位基因遗传与基因B的等位基因 遗传相互独立。
标记3
染色体上的基因和DNA序列 均可作为路标, 路标具有 物理属性,他们由特定的 DNA顺序组成. 路标位于染 色体上的位置是固定的,不 会更改的,因而提供了作图 的依据
遗传作图的常用标记
1.基因是首先被使用的标记
• 在经典遗传学中，研究一种性状的遗传必须要求同一性状 至少2种不同的存在形式或称表型。
(143 ) RZ801 (90) RG8 10 (55) RG3 31
Di st
2
Marke r
cM
Id Na me
13 .0 5.3
22 .2
27 .4
6.3
29 .3
10 .2 8.8
12 .8 8.4 5.1
10 .0 5.4
13 .1
(66) RG4 37 (76) RG5 44 (37) RG1 71 (33) RG1 57
DNA标志在染色体上的相对位置与遗传距离，后 者通常以基因或DNA片段在染色体交换过程中的 分离频率厘摩（图距单位：cM）来表示，cM值 越大，两者之间距离越远。 遗传距离：
减数分裂时两个基因间重组值为1% =连锁图 中两个基因间图距1厘摩
1cM大约相当于1×106个核苷酸对（1Mb）.
一、遗传图谱的相关定义
2.2 分子遗传图
其构建步骤：
主要包括构建合适的遗传群体，包括亲本 的选择，分离群体类型的选择及群体大小 的确定等；利用合适的分子标记进行分析； 利用计算机软件进行图谱构建，建立标记 间的连锁排序和遗传距离； 利用计算机软 件绘出遗传图谱这几个部分.
不同模式生物的连锁分析方法
• 有性杂交实验：可进行遗传学实验的材料， 如老鼠、果蝇、水稻等。
Dist 4
cM
8.1 8.6 12 .6 13 .7 3.2 16 .1 8.4 16 .8 21 .4 28 .2 2.7 12 .2 5.9
Marke r Id Na me
(47) RG2 18 (107 ) RZ262 (42) RG1 90 (92) RG9 08 (93) RG9 1 (67) RG4 49 (89) RG7 88 (127 ) RZ565 (138 ) RZ675 (35) RG1 63
(128 ) RZ574
(109 ) RZ284 (115 ) RZ394
(156 ) pRD10A (118 ) RZ403 (40) RG1 79 (4) CDO3 37 (112 ) RZ337A (121 ) RZ448 (124 ) RZ519
(173 ) Pg i-1 (13) CDO8 7 (94) RG9 10 (62) RG4 18A
• 两个彼此靠近的基因之间因交换而分离的的几率 要比互相远离的2个基因之间发生分离的几率要小。
• 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。
二、怎样构建遗传图
步骤：
1. 选用合适的遗传标记
2. 测定群体中不同个体的遗传标记
F1基因型
ABab Abab aBab abab
AABb 表型 aB ab
• 两点杂交
确定两个位点是否连锁。
• 多点杂交
确定多个位点的相对位置与排序。
遗传图绘制-分子标记的等位型式
遗传图绘制-F2基因型分析
数据库的建立: • 把基因型重组的结果数字化， • 按作图的要求，整理数据， • 建立计算机文两点分析，计算各座位之间的连锁关系，并 把基因座位划分为若干个连锁群。屏幕上将出现：
group 1：1 4 12 35 … group 2：2 7 18 42 … … 通过设置LOD值，可以改变连锁群的数目。 LOD值增大，连锁群的数目也会增大。LOD值 >3.0时，其分群的可靠性较大。当座位数足够大 时，连锁群的数目与单倍体的染色体数目相同。
• 排序（sequence）：
通过多点分析，可以计算出在同一连锁群 内不同排列顺序下，各座位之间的距离和 连锁群的总长度。
• 比较（compare）：
通过比较同一连锁群内不同排列顺序的作 图结果，找出log-likelihood（对数似然值） 为最大的排列方式为最合理的排列方式。
作图（map）：显示最后的作图结果。
Id Na me
7.7 13 .2
6.9 9.8 2.8 17 .5 41 .6
37 .1
15 .6 18 .5
2.5 5.0 28 .6 1.9 22 .5 15 .0
32 .1
7.1 9.2 17 .9
(25) RG1 04 (58) RG3 48 (111 ) RZ329 (145 ) RZ892 (23) RG1 00 (43) RG1 91 (139 ) RZ678
• 谱系分析：不能进行遗传实验的材料，如 人类、多年生树木。
• DNA转移：不发生减数分裂的生物，如细 菌、酵母。
有性杂交实验
有性杂交实验的标准方法——测交分析（test cross)一个亲本为双杂合 子，另一个亲本为双纯合子。
所以测交便于分析子代个体基因型的分离比。 AB/ab×ab/ab
AB ab Ab ab aB ab ab ab
遗传图构建原理
————遗传学
人
遗传图
类
基
物理图
因
组
序列图
计
划
转录图
结构基因组的研究策略
由此可知： 遗传图的绘制是人类基因组研究的第一步。
遗传图
• 什么是遗传图？ • 怎样构建遗传图（即遗传图的构建原理）？ • 遗传图的发展历史？ • 构建遗传图的功能、意义？
一、遗传图谱的相关定义
遗传图（genetic map）： 又称为连锁图（linkage map），是指基因或
遗传标记：
遗传标记是遗传物质的特殊的易于识别的表现形式,可以是任何一 种呈现孟德尔遗传的性状或物质形式，如：基因、血型、血清蛋白、 DNA多肽标记等，确定其在基因组中的位置后，可作为参照标记用于 遗传重组分析，研究基因遗传和变异的规律。
目前, 遗传标记主要分4 大类:
① 形态学标记 主要指可以观察到的一些性状, 如种皮颜色、抗病性反 应、株高等。
(130 ) RZ590 (46) RG2 14 (31) RG1 43 (79) RG6 20
三、遗传图的发展历程
由于遗传理论和检测技术的不断进步，带来了遗传图 的演变和发展。 1、自1980 年第1次提出采用限制性片段长度多态性 ( restriction fragment length polymorphism, RFLP) 绘制 连锁图。 2、第2 代简短串联重复( short tandem repeats, STR )连 锁图 。 3、第3 代单核苷酸多态性( single nucleotide polymorphism, SNP)连锁图 。
Di st cM
19 .2
16 .1 4.8 4.7
15 .3 15 .5 15 .0
3.8 3.3 34 .3 2.5 23 .5 8.2 13 .2 33 .1 2.6 9.2
1 Marke r Id Na me
(71) RG4 72
(50) RG2 46 (154 ) K5 (159 ) U1 0 (75) RG5 32 (160 ) W1 (39) RG1 73 (163 ) Amy1B (108 ) RZ276 (32) RG1 46 (57) RG3 45 (60) RG3 81 (102 ) RZ19 (84) RG6 90 (141 ) RZ730
• 起初只有那些能通过视觉区分的基因表型用于研究。最初 的遗传图谱是在20世纪初针对果蝇等生物使用基因作为标 记构建的。