遗传作图 物理图
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第 2 章 遗传图绘制.
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)
RFLP多态性的产生与检测(1)
子代两个亲本基因型, 两个重组基因型.
RFLP多态性的产生与检测(2)
亲子 代
RFLP
多 态 性 的 检 测
RFLP的特点
1) 处于染色体上的位置相对固定; 2) 同一亲本及其子代相同位点上的多态
性片段特征不变; 3) 同一凝胶电泳可显示等位区段不同多
态性片段, 表现为共显性. 4) 需要用Southern杂交检测显示.
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)。
如何检测SSR
第三代分子标记---SNP
SNP的一些特点
1) SNP由核苷酸代换产生. 2) 人类基因组平均600bp含一个SNP. 3) 人类基因组SNP总量大于500万.占人类
DNA顺序差异的10% - 50%. 4) 基因组中一些紧密连锁的SNP可组成单倍
型(Haplotype).单倍型中不同的SNP位点 之间不发生重组与交换.
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.
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。
(molecular marker) 第二章 遗传学图谱
人类遗传图谱包括女性一种配子的23条染色体(记作23，
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）
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
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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
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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。
[Word]什么是遗传图谱和物理图谱
![[Word]什么是遗传图谱和物理图谱](https://img.taocdn.com/s3/m/4afc3a938662caaedd3383c4bb4cf7ec4afeb6db.png)
1.什么是遗传图谱和物理图谱？两者的异同是什么？遗传图谱在基因组研究中的意义何在？答：遗传图谱：某一物种的染色体图谱（也就是我们所知的连锁图谱），显示所知的基因和/或遗传标记的相对位置，而不是在每条染色体上特殊的物理位置。
采用遗传学分析方法将基因或其它DNA标记按一定的顺序排列在染色体上，这一方法包括杂交实验，家系分析。
标记间的距离（遗传图距）用减数分裂中的交换频率来表示，单位为厘摩(Centi-Morgan, cM), 每单位厘摩定义为1%交换率。
遗传学图谱的解像度（分辨率）低，大约只能达到100万碱基对(1Mb)的水平。
物理图谱：顾名思义，是DNA中一些可识别的界标（如限制性酶切位点、基因等）在DNA上的物理位置，图距是物理长度单位，如染色体的带区、核苷酸对的数量等。
两者异同：①遗传图谱是基于重组频率，物理图谱是基于直接测量的DNA结构。
②减数分裂重组的频率并不统一沿大多数染色体。
有一些热点和冷点在重组和/或突变。
热点和冷点会导致相当大的格律失真时，遗传图谱和物理地图并排排列时。
③遗传图谱表示的是基因或标记间的相对距离，以重组值表示，单位CM④物理图谱表示的是基因或标记间的物理距离，距离的单位为长度单位，如μm或者碱基对数（bp或kp）等。
意义：通过遗传图谱，我们可以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，那个更靠近端粒等。
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。
3.基因组和转录组有什么对应关系？两者的差异何在？答：对应关系：基因组是指一种微生物（包括细菌和病毒）或其它生物体细胞中的总DNA或RNA(是指逆转录病毒),包括核DNA，细胞器DNA(动植物线粒体DNA和植物叶绿体DNA)和染色体外遗传成分(如细菌的质粒DNA)。
转录组即一个活细胞所能转录出来的所有mRNA。
研究转录组的一个重要方法就是利用DNA芯片技术检测有机体基因组中基因的表达。
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%) -
-
-
-
遗传第三定律和染色体作图-PPT课件
？பைடு நூலகம்
（二）三点测验
1、概念 • 三点测验( Three Point Test Cross) ：用三对等 位基因进行同一次杂交和测交，以同时测定这 三个基因在染色体上的排列顺序及其遗传距离 的方法。
玉米 3个基因作图： C 、Sh 、Wx
2、遗传分析
（1）玉米三对基因的杂交
P c＋wx/c＋wx
无色饱满糯性
三、交换值及其测定
（一）交换值定义
1、重组与交换 2、交换值的概念及计算公式 重组频率(值）计算公式： 重组合配子数 Rf = 亲组合配子数 +重组合配子数 × 100%
（二）交换值测定
实验举例 • 玉米两对性状的遗传： 籽粒顶端形状：饱满（Sh）与凹陷（sh）
糊粉层的颜色：有色（C）与无色（c） 这两对基因位于第 9 染色体上。
比 例
78.1
%
交换发生位置
C－Sh Sh-Wx C-Wx
1
2 3 4 5 6 7 8
无色饱满糯性
有色凹陷非糯
C + wx
＋ sh +
C + + 无色饱满非糯 C－Sh交换值：
3.5％ 18.3 有色凹陷糯性 + sh wx 601 Sh－Wx交换值：18.4％ % + + wx 21.7 113 ％ 有色饱满糯性 C－Wx交换值： 3.4%
Bateson等的香豌豆实验
花的颜色： P 紫色， 花粉的形状：L 长形， p 红色 l 圆形
F1 测交结果
实得比率 理论比值 7：1：1：7， 1：1：1：1
同一亲本所具有的两个性状有连系在一起 遗传的倾向,称为连锁遗传。
1910 年Morgan用果蝇为材料研究 连锁现象，提出了遗传学的第三 定律——连锁与互换定律
物理作图-4
分子进行部分酶切处理。部分酶切一方面产生理
想的插入片段，另一方面，可以产生片段重叠，
而不会遗漏任何一部分序列。
COLLEGE OF LIFE SCIENCE
HMW DNA的部分酶切的条件
为了达到产生100-300kb长度DNA片段的 目的，必须进行一系列的实验来摸索条件， 包括： • 酶切用限制性内切酶的选择；
COLLEGE OF LIFE SCIENCE
•在适当的培养基上，带有 重组载体的克隆为白色， 非重组子为红色。
COLLEGE OF LIFE SCIENCE
大片段载体 – 酵母人工染色体（YAC）
YAC的缺陷：
• 比较高比例的所谓Chimaeric克隆。 • DNA的准备与保存有一些问题。 • 某些插入的基因在酵母中不稳定。
• 限制性内切酶的用量；
• 时间/酶切温度组合的掌控；
HMW DNA的部分酶切效果的检测
COLLEGE OF LIFE SCIENCE
一般用脉冲电泳法来检测HMW DNA酶切效果的检测。
COLLEGE OF LIFE SCIENCE
能用一般的电泳设备来检测HMБайду номын сангаас DNA的
部分酶切效果吗？
Answer: NO!
叶绿体最好被破坏并与细胞核分离，因为叶绿体中大量 的DNA在数量上占据整个细胞中DNA的大部分。 次生化合物，诸如多酚的挥发，避免影响核DNA。 避免细胞核被陷入植物组织粉碎之后形成的碳水化合物 基质中。
COLLEGE OF LIFE SCIENCE
植物中的DNA分子(HMW DNA)
COLLEGE OF LIFE SCIENCE
最常用的克隆载体 – 质粒（Plasmid）
物理图绘制ppt课件
人类21号染色体辐射杂种图
人类21号染色体辐射杂种物理图
人类基因组物理图谱: 人类基因组序列开始测定时，已有45万个EST，
其中有一些重复序列，经计算机分析筛选后得到 49625个。再从中筛选出3万个EST、2个辐射杂交系 库（分别有83和93个细分子DNA的制备
样品→洗涤吸干水分→液氮冷冻→碾碎 →离心收集细胞核→低融点琼脂糖包埋 →蛋白酶消化→洗涤→限制酶部分酶解
插 入 大 分 子 DNA 的 分 离
载体制备与插入DNA连接
1) YAC载体： 制备过程与一般质粒载体相同。
2) BAC载体： 低拷贝载体，大量制备，超离心纯化。
3) 酶切： 释放接头，接头去磷，减少自连。
4) 连接： 将含有大分子DNA的琼脂糖薄片与载体混合, 按重量比1:1，680C保温 5 min，降温至370C， 加入连接酶过夜。
思考题：
如何从单条染色体中制备出DNA克隆？3.2.2 重叠群组建相互重叠的DNA片段组成的物理图称为重叠群(contig)。 构建重叠群：步移法和指纹法
辐射杂种图距单位
利用类似于遗传重组原理和最大似然性的统计学方法 来计算存在于DNA片段上的STS之间的断点频率，以 此估计标记之间的距离。 《Statistical Methods for Multipoint Radiation Hybrid Mapping》
辐射杂种的作图单位为厘镭(centiRay, cR)：DNA分 子暴露在N拉徳(rad) X射线剂量下两个分子标记之 间发生1%A通过限制性内切 酶部分酶解后所产生的基因组DNA片段随机的 同相应的载体重组、克隆，所产生的克隆群体 代表了某种有机体整个基因组。
1) 目标基因组大分子DNA的制备； 2) 载体制备； 3) 载体和DNA的连接； 4) 转化； 5) 转化子鉴定。
《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.
基因组学遗传作图物理图
中英联合实验室
2.2.2 DNA（分子）标记
? 限制性片段长度多态性（restriction fragment length
polymorphisms,RF）LP
? 简单序列长度多态性（simple sequenece length
polymorphisrns,SSLPs) ? 小卫星序列：（Minisatellite DN）A ? 微卫星序列：（Microsatellite DNA, ）MS
? 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。
中英联合实验室
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
中英联合实验室
什么是基因组？
一个物种中所有基因的整体组成。 人类基因组的两层意义：遗传信息和 遗传物质。 揭开生命的奥秘，需要从整体水平研 究基因的存在、基因的结构与功能、 基因之间的相互关系。
中英联合实验室
基因组研究内容
?基因表达研究，即比较不同组 织和不同发育阶段、正常状态与 疾病状态，以及体外培养的细胞 中基因表达模式的差异。 ?基因产物 -蛋白质功能研究，包 括单个基因的蛋白质体外表达方 法。
中英联合实验室
2.2.2 DNA（分子）标记
? 基因标记：有用、有效，并非理想。
? 高等生物，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，用基因
标记将在遗传图中留下大片的 无标记区段。 ? 并非所有等位基因可以通过常规实验予以区分，因
2.2.2 DNA（分子）标记
? 限制性片段长度多态性（restriction fragment length
polymorphisms,RF）LP
? 简单序列长度多态性（simple sequenece length
polymorphisrns,SSLPs) ? 小卫星序列：（Minisatellite DN）A ? 微卫星序列：（Microsatellite DNA, ）MS
? 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。
中英联合实验室
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
中英联合实验室
什么是基因组？
一个物种中所有基因的整体组成。 人类基因组的两层意义：遗传信息和 遗传物质。 揭开生命的奥秘，需要从整体水平研 究基因的存在、基因的结构与功能、 基因之间的相互关系。
中英联合实验室
基因组研究内容
?基因表达研究，即比较不同组 织和不同发育阶段、正常状态与 疾病状态，以及体外培养的细胞 中基因表达模式的差异。 ?基因产物 -蛋白质功能研究，包 括单个基因的蛋白质体外表达方 法。
中英联合实验室
2.2.2 DNA（分子）标记
? 基因标记：有用、有效，并非理想。
? 高等生物，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，用基因
标记将在遗传图中留下大片的 无标记区段。 ? 并非所有等位基因可以通过常规实验予以区分，因
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中英联合实验室
2.2.2 DNA（分子）标记
基因标记：有用、有效，并非理想。
高等生物，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，用基因 标记将在遗传图中留下大片的无标记区段。 并非所有等位基因可以通过常规实验予以区分，因 而是
产生的遗传图不完整，必须寻找其他更有效的 标记
中英联合实验室
2.2.2 DNA（分子）标记
限制性片段长度多态性（restriction fragment length
polymorphisms,RFLP）
简单序列长度多态性（simple sequenece length
polymorphisrns,SSLPs) 小卫星序列：（Minisatellite DNA） 微卫星序列：（Microsatellite DNA, MS）
基本概念
遗传连锁图：通过遗传重组所得到的基因线性排列 图称为遗传连锁图。通过计算连锁的遗传标志之间 的重组频率,确定它们的相对距离。 物理图谱：是利用限制性内切酶将染色体切成数个 片段，根据重叠序列把片段连接成染色体，确定遗 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。 转录本图谱：由基因转录本mRNA反转录建立cDNA文 库，通过cDNA克隆测序得到基因组的表达序列图谱。
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
中英联合实验室
重叠群法：contig，指相互间存在重叠顺序的 一组克隆。根据重叠顺序的相对位置将各个克 隆首尾连接，覆盖的物理长度可达百万级碱基 对。在单个的重叠群中，采用鸟枪法测序，然 后在重叠群内进行组装。由上至下。 直接鸟枪法：首先进行全基因组鸟枪法测序， 再以基因组图的分子标记为起点，将鸟枪法 DNA片段进行组装。根据高密度的基因组图分 子标记，检测组装片段是否处在正确的位置， 校正因重复顺序的干扰产生的序列误排。由下 至上
中英联合实验室
细胞总 DNA 输卵管细胞 卵清蛋白基因
β -珠蛋白基因
细胞总 RNA 胰岛细胞 + + + 输卵管细胞 + 成红细胞 + Northern 杂交 胰岛细胞 +
成红细胞 + + +
+ + +
胰岛素基因 实验方法
Southern 杂交
中英联合实验室
基本概念
药物基因组学：
根据不同个体间的基因组差异与基因多态性，阐明
单核苷酸多态性标记（single nucleotide polymorphisms,SNP）
中英联合实验室
2.2.3 遗传作图中标记的发展
遗传标记的发展：
第一代标记 经典的遗传标记（蛋白质和免疫学的标记） 70年代中后期，限制酶片段长度多态性（RFLP） 第二代标记 85年，“小卫星序列"（minisatellite） 89年，“微卫星序列"（microsatellite） 第三代标记 单核苷酸多态性标记（single nucleotide polymorphism ， SNP）
抗原（HLA）是最复杂最具多态性的体系，位 于6 号染色体
HLA-DRBI（human leukocyte antigens-DRBI）基因位 点至少有59个等位基因 HLA-B抗原编码 血型基因座上具有编码不同半乳糖转移酶复等位基因
其特异性决定了血型的差别
中英联合实验室
第二章 遗传作图
1.基因组作图的方法
2.遗传作图中使用的标记 3.遗传作图的方法
中英联合实验室
2.1 基因组作图的方法
遗传图谱(genetic map)又称连锁图谱(linkage map)或遗传 连锁图谱(genetic linkage map)：指基因组内基因和专一的 多态性DNA标记(marker)相对位臵的图谱 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成连锁图 遗传图谱表明基因之间连锁关系和相对距离,早期 绘制 的经典遗传图谱的单位是重组率，1%的重组率为1个遗 传单位。现代遗传图谱的单位为厘摩(centi Morgan，cM)， 1cM相当于1%的重组率，约为1 000 000个碱基对(base pairs，bp)
等位基因（allele）：每种表型是由不同的等位基因控制 肉眼分辨的表型：颜色、形状等。如用于果蝇遗传图的 构建 生化表型：微生物遗传学研究
中英联合实验室
2.2.1 基因标记
人类的生化性状
ABO血型 HLA（人类白细胞抗原）
复等位基因（multiple alleles）：人类白细胞
中英联合实验室
基因组学
最早1986年，由美国霍普金斯大学著名人 类遗传学家和内科教授McKusick（19212008）提出来的 随着人类基因组计划的实施，基因组学逐 渐成为一门以结构基因组学为主的高度综 合和跨学科的科学 功能基因组学、比较基因组学、环境基因 组学、药物基因组学等都纷纷出台。
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2.2.3 遗传标记中的第一代标记
经典的遗传标记（蛋白质和免疫学的标记） ABO血型位点标记 HLA位点标记 存在问题： 已知多态的蛋白质很少 等位基因的数目有限 无法获得足够的信息量 检测技术的繁琐等 —限制了人类基因组的遗传分析工作 —促使人们直接在DNA上寻找新的遗传标记
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
与生物素、维生素B1和维生素E合成有关酶的基因
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基本概念
生物信息学：
以计算机为工具，用数学和信息科学的观点、理论和方法去 研究生命现象，对生物信息进行储存、检索和分析的科学。
以基因组DNA序列信息分析作为源头，破译隐藏在DNA序列中 的遗传语言发现新的基因和新的功能 ，进行蛋白质空间结 构模拟和预测。 认识生命的起源、进化、遗传和发育的本质。
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基本概念
结构基因组学： 通过基因作图、核苷酸序列分析确定基因组成、基 因定位的科学。 将基因组分解成小的易操作的结构区域，构建高分 辨率的遗传图、物理图、转录本图，一个生物体基 因组的最终图就是它的全部DNA序列 。
人类基因组计划 果蝇基因组 拟南芥菜基因组
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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 的位臵标记，用于表示基因组中特定顺序所在 的位臵。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 DNA标记
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2.2.1 基因标记
表型（phenotype) ：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
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什么是基因组？
一个物种中所有基因的整体组成。 人类基因组的两层意义：遗传信息和 遗传物质。 揭开生命的奥秘，需要从整体水平研 究基因的存在、基因的结构与功能、 基因之间的相互关系。
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基因组研究内容
•基因表达研究，即比较不同组 织和不同发育阶段、正常状态 与疾病状态，以及体外培养的 细胞中基因表达模式的差异。
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基本概念
比较基因组学：
在基因组图谱和测序基础之上，对已知的基因和基
因组结构进行比较，了解基因的功能、表达机理和
物种的进化的学科。
比较分析7种生物的基因组，结果表明：在进化上，古细 菌、真菌和真核生物有一个共同的具有自养能力的最近
祖先。
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基本概念
功能基因组学 后基因组学(Post genomics)，利用结构基因组 学提供的信息和产物，通过在基因组系统水平上 全面分析基因的功能。 基因功能发现、基因表达分析、突变检测、基因 组的表达与调控研究。 单一基因--蛋白质 基因组--蛋白质组，系 统研究。 对成千上万的基因表达进行分析和比较，从基因 组整体水平上对基因的活动规律进行阐述。 一个细胞的转录表达水平能够精确特异地反映类 型、发育阶段以及状态。
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基因组作图的方法
遗传作图
物理作图
序列作图 基因作图
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基因组学（genomes）
基因组图
遗传作图（genetic mapping）：采用遗传 学分析方法（杂交实验和家系分析），将基 因或其他DNA顺序标定在染色体上，构建连 锁图。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（ phisical 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。限制性片段 作图与克隆作图的图距单位为碱基对。
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2.2.2 DNA（分子）标记
基因标记：有用、有效，并非理想。
高等生物，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，用基因 标记将在遗传图中留下大片的无标记区段。 并非所有等位基因可以通过常规实验予以区分，因 而是
产生的遗传图不完整，必须寻找其他更有效的 标记
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2.2.2 DNA（分子）标记
限制性片段长度多态性（restriction fragment length
polymorphisms,RFLP）
简单序列长度多态性（simple sequenece length
polymorphisrns,SSLPs) 小卫星序列：（Minisatellite DNA） 微卫星序列：（Microsatellite DNA, MS）
基本概念
遗传连锁图：通过遗传重组所得到的基因线性排列 图称为遗传连锁图。通过计算连锁的遗传标志之间 的重组频率,确定它们的相对距离。 物理图谱：是利用限制性内切酶将染色体切成数个 片段，根据重叠序列把片段连接成染色体，确定遗 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。 转录本图谱：由基因转录本mRNA反转录建立cDNA文 库，通过cDNA克隆测序得到基因组的表达序列图谱。
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
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重叠群法：contig，指相互间存在重叠顺序的 一组克隆。根据重叠顺序的相对位置将各个克 隆首尾连接，覆盖的物理长度可达百万级碱基 对。在单个的重叠群中，采用鸟枪法测序，然 后在重叠群内进行组装。由上至下。 直接鸟枪法：首先进行全基因组鸟枪法测序， 再以基因组图的分子标记为起点，将鸟枪法 DNA片段进行组装。根据高密度的基因组图分 子标记，检测组装片段是否处在正确的位置， 校正因重复顺序的干扰产生的序列误排。由下 至上
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细胞总 DNA 输卵管细胞 卵清蛋白基因
β -珠蛋白基因
细胞总 RNA 胰岛细胞 + + + 输卵管细胞 + 成红细胞 + Northern 杂交 胰岛细胞 +
成红细胞 + + +
+ + +
胰岛素基因 实验方法
Southern 杂交
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基本概念
药物基因组学：
根据不同个体间的基因组差异与基因多态性，阐明
单核苷酸多态性标记（single nucleotide polymorphisms,SNP）
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2.2.3 遗传作图中标记的发展
遗传标记的发展：
第一代标记 经典的遗传标记（蛋白质和免疫学的标记） 70年代中后期，限制酶片段长度多态性（RFLP） 第二代标记 85年，“小卫星序列"（minisatellite） 89年，“微卫星序列"（microsatellite） 第三代标记 单核苷酸多态性标记（single nucleotide polymorphism ， SNP）
抗原（HLA）是最复杂最具多态性的体系，位 于6 号染色体
HLA-DRBI（human leukocyte antigens-DRBI）基因位 点至少有59个等位基因 HLA-B抗原编码 血型基因座上具有编码不同半乳糖转移酶复等位基因
其特异性决定了血型的差别
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第二章 遗传作图
1.基因组作图的方法
2.遗传作图中使用的标记 3.遗传作图的方法
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2.1 基因组作图的方法
遗传图谱(genetic map)又称连锁图谱(linkage map)或遗传 连锁图谱(genetic linkage map)：指基因组内基因和专一的 多态性DNA标记(marker)相对位臵的图谱 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成连锁图 遗传图谱表明基因之间连锁关系和相对距离,早期 绘制 的经典遗传图谱的单位是重组率，1%的重组率为1个遗 传单位。现代遗传图谱的单位为厘摩(centi Morgan，cM)， 1cM相当于1%的重组率，约为1 000 000个碱基对(base pairs，bp)
等位基因（allele）：每种表型是由不同的等位基因控制 肉眼分辨的表型：颜色、形状等。如用于果蝇遗传图的 构建 生化表型：微生物遗传学研究
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2.2.1 基因标记
人类的生化性状
ABO血型 HLA（人类白细胞抗原）
复等位基因（multiple alleles）：人类白细胞
中英联合实验室
基因组学
最早1986年，由美国霍普金斯大学著名人 类遗传学家和内科教授McKusick（19212008）提出来的 随着人类基因组计划的实施，基因组学逐 渐成为一门以结构基因组学为主的高度综 合和跨学科的科学 功能基因组学、比较基因组学、环境基因 组学、药物基因组学等都纷纷出台。
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2.2.3 遗传标记中的第一代标记
经典的遗传标记（蛋白质和免疫学的标记） ABO血型位点标记 HLA位点标记 存在问题： 已知多态的蛋白质很少 等位基因的数目有限 无法获得足够的信息量 检测技术的繁琐等 —限制了人类基因组的遗传分析工作 —促使人们直接在DNA上寻找新的遗传标记
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
与生物素、维生素B1和维生素E合成有关酶的基因
中英联合实验室
基本概念
生物信息学：
以计算机为工具，用数学和信息科学的观点、理论和方法去 研究生命现象，对生物信息进行储存、检索和分析的科学。
以基因组DNA序列信息分析作为源头，破译隐藏在DNA序列中 的遗传语言发现新的基因和新的功能 ，进行蛋白质空间结 构模拟和预测。 认识生命的起源、进化、遗传和发育的本质。
中英联合实验室
基本概念
结构基因组学： 通过基因作图、核苷酸序列分析确定基因组成、基 因定位的科学。 将基因组分解成小的易操作的结构区域，构建高分 辨率的遗传图、物理图、转录本图，一个生物体基 因组的最终图就是它的全部DNA序列 。
人类基因组计划 果蝇基因组 拟南芥菜基因组
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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 的位臵标记，用于表示基因组中特定顺序所在 的位臵。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 DNA标记
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2.2.1 基因标记
表型（phenotype) ：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
中英联合实验室
什么是基因组？
一个物种中所有基因的整体组成。 人类基因组的两层意义：遗传信息和 遗传物质。 揭开生命的奥秘，需要从整体水平研 究基因的存在、基因的结构与功能、 基因之间的相互关系。
中英联合实验室
基因组研究内容
•基因表达研究，即比较不同组 织和不同发育阶段、正常状态 与疾病状态，以及体外培养的 细胞中基因表达模式的差异。
中英联合实验室
基本概念
比较基因组学：
在基因组图谱和测序基础之上，对已知的基因和基
因组结构进行比较，了解基因的功能、表达机理和
物种的进化的学科。
比较分析7种生物的基因组，结果表明：在进化上，古细 菌、真菌和真核生物有一个共同的具有自养能力的最近
祖先。
中英联合实验室
基本概念
功能基因组学 后基因组学(Post genomics)，利用结构基因组 学提供的信息和产物，通过在基因组系统水平上 全面分析基因的功能。 基因功能发现、基因表达分析、突变检测、基因 组的表达与调控研究。 单一基因--蛋白质 基因组--蛋白质组，系 统研究。 对成千上万的基因表达进行分析和比较，从基因 组整体水平上对基因的活动规律进行阐述。 一个细胞的转录表达水平能够精确特异地反映类 型、发育阶段以及状态。
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基因组作图的方法
遗传作图
物理作图
序列作图 基因作图
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基因组学（genomes）
基因组图
遗传作图（genetic mapping）：采用遗传 学分析方法（杂交实验和家系分析），将基 因或其他DNA顺序标定在染色体上，构建连 锁图。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（ phisical 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。限制性片段 作图与克隆作图的图距单位为碱基对。
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