药用植物分子鉴定(ppt)
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药用植物分子鉴定 (ppt)
（优选）药用植物分子鉴定
教学内容
1. 了解遗传标记定义、类型、优缺点，掌 握分子遗传标记定义、原理和在药用植物鉴 定中的应用。熟悉PCR的原理和步骤。
2. 掌握常用的分子标记（RFLP、RAPD、SSR、 ISSR、SNP）原理和方法。
3. 重点掌握药用植物分子鉴定的方法和流 程（以柴胡为例）。
聚合酶链式反应 Polymerase Chain Reaction （PCR）
PCR定义：是一种模拟体内DNA复制过程的体 外酶促合成特异性核酸片段的技术。 PCR原理：以待扩增的两条DNA链为模板，由 一对人工合成的寡核苷酸引物(15-25碱基) 介导，通过DNA聚合酶酶促反应，在体外进 行特异DNA序列扩增。
狭叶柴胡 Bupleurum scorzonerifolium
中国柴胡有42 种，17变种
Chao et al. 2014 Phytomedicine
DNA分子标记技术直接分析生物的基因型， 与上述传统的方法比较，具有下列优点：
遗传稳定性：DNA分子作为遗传信息的直 接载体，不受外界因素和生物体发育阶段及 器官组织差异的影响，每一个体的任一体细 胞均含有相同的遗传信息。因此，用DNA分 子特征作为遗传标记进行物种鉴别更为准确 可靠。
---遗传与环境、结构基因与调控基因综合作用的结 果，这种标记可以用于研究物种间关系、分类和鉴 定。
如植株高矮、花瓣颜色、叶片颜色、叶片形状、种 子形状等。
❖ 优点：简单、直观 ❖ 缺点：仅对个体性状的描述，得出的结论不完善；
另外数量性状易受环境影响。
孟德尔豌豆杂交试验所研究的七对性状 都是典型的形态学遗传标记
杂合基因型，提供完整的信息。
共显性：
遗传学上，把共显性定义
为F1代中，双亲的性状同
时表现的现象。共显性能
够将杂合体和纯合体从表
现上区分开。
F1
P1
F1
4.3 分子标记的应用：药用植物分子鉴定
通过比较药用植物种间DNA分子遗传多样性差异来鉴别其种类的方法。
北柴胡 Bupleurum chinense
品种2 TCTTGTAGACTCACTATAG.....GCGTACATCAGATAG
4.1 分子标记的检测方法
两个步骤： • 获得目标DNA片段：酶切，扩增（PCR） • 检测不同样品间目标片段的差异（多态性）：电泳， 分子杂交，DNA芯片（高通量）
品种1 TCTTGGAGACTCACTATAGGCTACGCGTACATCAGATAG ||||| ||||||||||||| |||||||||||||||
品种2 TCTTGTAGACTCACTATAG.....GCGTACATCAGATAG
长度差异片段电泳检测：
品种1 品种2 电 泳 方 向
4.2 分子 标记 的特 点
本质是以核苷酸序列作为标记，一般特点： （1）不受季节、环境、基因表达与否的限制； （2）多态性高，存在着丰富的等位变异； （3）数量丰富，多态性遍及整个基因组； （4）多数分子标记表现共显性，能鉴别纯合
PCR三步骤
①模板DNA的变性：模板DNA经加热至94℃左右 5 min，使模板DNA双链解离，使之成为单链， 以便它与引物结合，为下轮反应作准备；
化学稳定性：DNA分子作为遗传信息的
载体，除具有较高的遗传稳定性外，在诸多 的生物大分子中，比蛋白质、同功酶等具有 较高的化学稳定性。不象蛋白质和同功酶那 样，在生物体死亡后，很快失去生物活性， 并迅速降解。在陈旧标本中所保存下来的DNA 仍能够用于DNA分子遗传标记的研究。
4.4 分子标记的类型
生化标记：指把植物体内的某些生化性状作为遗传标记， 如贮藏蛋白、同工酶等。这种标记可用于绘制“指纹图谱” 进行植物系统发育、亲缘关系和种类鉴定研究。
同工酶：指够催化相同的化学反应，但分子结构、理化特 性等不同的一组酶。
3. 生化标记（Biochemical Markers）
❖优点：经济、方便、成本较低 ❖缺点：结构基因表达产物，对非结构基因无能为 力；所检测位点只是基因组一部分；数量有限，有
时受发育时期和环境影响。
4. 分子标记（molecular markers）
• 分子标记是指能够被检测出来的DNA序列上的遗 传多态性（等位差异）。
碱基差异
长度差异
品种1 TCTTGGAGACTCACTATAGGCTACGCGTACATCAGATAG
||||| |||||||||||||
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第一节 遗传标记（genetic marker）
定义：由一对等位基因差异 造成的，能够明确区分，遗传 传递过程可以跟踪的相对性状 或生物特征。
如形态上的质量性状：花瓣 颜色、种子颜色、叶片颜色、 叶片形状、种子形状等。
遗传标记的类型
1. 形态标记（Morphological Markers）
遗传学上稳定、可见的外部特征
分子标记的发展经历了三个阶段，也称为三代DNA分子 标记：
➢第一代分子标记（以分子杂交为核心）：RFLP；
➢第 二 代 分 子 标 记 （ 以 PCR 为 核 心 ） ： RAPD ； AFLP ； SSR；ISSR分子标记
➢第三代分子标记（以DNA测序为核心）：单核苷酸多 态性 (SNP)；表达序列标签(EST)；ITS
2. 细胞学标记（Cytological Markers）
染色体数目变异及结构变异，表现在染色体核型 如数目、大小、着丝点位置变异等。
❖ 优点：直观、快速而经济 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 缺点：但变异十分有限，当染色体数目形态相似
时难以分辨。
王喻宁等，2013
3. 生化标记（Biochemical Markers）
遗传多样性：DNA分子是由G、A、C、T四 种碱基构成，为双螺旋结构的长链状分子， 生物体特定的遗传信息便包含在特定的碱基 排列顺序中，不同物种遗传上的差异表现在 这4种碱基排列顺序的变化，这就是生物的遗 传多样性(genetic diversity)。比较物种间 DNA分子的遗传多样性的差异来鉴别物种就是 DNA 分 子 遗 传 标 记 鉴 别 (identification by DNA molecular genetic marker)。
（优选）药用植物分子鉴定
教学内容
1. 了解遗传标记定义、类型、优缺点，掌 握分子遗传标记定义、原理和在药用植物鉴 定中的应用。熟悉PCR的原理和步骤。
2. 掌握常用的分子标记（RFLP、RAPD、SSR、 ISSR、SNP）原理和方法。
3. 重点掌握药用植物分子鉴定的方法和流 程（以柴胡为例）。
聚合酶链式反应 Polymerase Chain Reaction （PCR）
PCR定义：是一种模拟体内DNA复制过程的体 外酶促合成特异性核酸片段的技术。 PCR原理：以待扩增的两条DNA链为模板，由 一对人工合成的寡核苷酸引物(15-25碱基) 介导，通过DNA聚合酶酶促反应，在体外进 行特异DNA序列扩增。
狭叶柴胡 Bupleurum scorzonerifolium
中国柴胡有42 种，17变种
Chao et al. 2014 Phytomedicine
DNA分子标记技术直接分析生物的基因型， 与上述传统的方法比较，具有下列优点：
遗传稳定性：DNA分子作为遗传信息的直 接载体，不受外界因素和生物体发育阶段及 器官组织差异的影响，每一个体的任一体细 胞均含有相同的遗传信息。因此，用DNA分 子特征作为遗传标记进行物种鉴别更为准确 可靠。
---遗传与环境、结构基因与调控基因综合作用的结 果，这种标记可以用于研究物种间关系、分类和鉴 定。
如植株高矮、花瓣颜色、叶片颜色、叶片形状、种 子形状等。
❖ 优点：简单、直观 ❖ 缺点：仅对个体性状的描述，得出的结论不完善；
另外数量性状易受环境影响。
孟德尔豌豆杂交试验所研究的七对性状 都是典型的形态学遗传标记
杂合基因型，提供完整的信息。
共显性：
遗传学上，把共显性定义
为F1代中，双亲的性状同
时表现的现象。共显性能
够将杂合体和纯合体从表
现上区分开。
F1
P1
F1
4.3 分子标记的应用：药用植物分子鉴定
通过比较药用植物种间DNA分子遗传多样性差异来鉴别其种类的方法。
北柴胡 Bupleurum chinense
品种2 TCTTGTAGACTCACTATAG.....GCGTACATCAGATAG
4.1 分子标记的检测方法
两个步骤： • 获得目标DNA片段：酶切，扩增（PCR） • 检测不同样品间目标片段的差异（多态性）：电泳， 分子杂交，DNA芯片（高通量）
品种1 TCTTGGAGACTCACTATAGGCTACGCGTACATCAGATAG ||||| ||||||||||||| |||||||||||||||
品种2 TCTTGTAGACTCACTATAG.....GCGTACATCAGATAG
长度差异片段电泳检测：
品种1 品种2 电 泳 方 向
4.2 分子 标记 的特 点
本质是以核苷酸序列作为标记，一般特点： （1）不受季节、环境、基因表达与否的限制； （2）多态性高，存在着丰富的等位变异； （3）数量丰富，多态性遍及整个基因组； （4）多数分子标记表现共显性，能鉴别纯合
PCR三步骤
①模板DNA的变性：模板DNA经加热至94℃左右 5 min，使模板DNA双链解离，使之成为单链， 以便它与引物结合，为下轮反应作准备；
化学稳定性：DNA分子作为遗传信息的
载体，除具有较高的遗传稳定性外，在诸多 的生物大分子中，比蛋白质、同功酶等具有 较高的化学稳定性。不象蛋白质和同功酶那 样，在生物体死亡后，很快失去生物活性， 并迅速降解。在陈旧标本中所保存下来的DNA 仍能够用于DNA分子遗传标记的研究。
4.4 分子标记的类型
生化标记：指把植物体内的某些生化性状作为遗传标记， 如贮藏蛋白、同工酶等。这种标记可用于绘制“指纹图谱” 进行植物系统发育、亲缘关系和种类鉴定研究。
同工酶：指够催化相同的化学反应，但分子结构、理化特 性等不同的一组酶。
3. 生化标记（Biochemical Markers）
❖优点：经济、方便、成本较低 ❖缺点：结构基因表达产物，对非结构基因无能为 力；所检测位点只是基因组一部分；数量有限，有
时受发育时期和环境影响。
4. 分子标记（molecular markers）
• 分子标记是指能够被检测出来的DNA序列上的遗 传多态性（等位差异）。
碱基差异
长度差异
品种1 TCTTGGAGACTCACTATAGGCTACGCGTACATCAGATAG
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第一节 遗传标记（genetic marker）
定义：由一对等位基因差异 造成的，能够明确区分，遗传 传递过程可以跟踪的相对性状 或生物特征。
如形态上的质量性状：花瓣 颜色、种子颜色、叶片颜色、 叶片形状、种子形状等。
遗传标记的类型
1. 形态标记（Morphological Markers）
遗传学上稳定、可见的外部特征
分子标记的发展经历了三个阶段，也称为三代DNA分子 标记：
➢第一代分子标记（以分子杂交为核心）：RFLP；
➢第 二 代 分 子 标 记 （ 以 PCR 为 核 心 ） ： RAPD ； AFLP ； SSR；ISSR分子标记
➢第三代分子标记（以DNA测序为核心）：单核苷酸多 态性 (SNP)；表达序列标签(EST)；ITS
2. 细胞学标记（Cytological Markers）
染色体数目变异及结构变异，表现在染色体核型 如数目、大小、着丝点位置变异等。
❖ 优点：直观、快速而经济 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 缺点：但变异十分有限，当染色体数目形态相似
时难以分辨。
王喻宁等，2013
3. 生化标记（Biochemical Markers）
遗传多样性：DNA分子是由G、A、C、T四 种碱基构成，为双螺旋结构的长链状分子， 生物体特定的遗传信息便包含在特定的碱基 排列顺序中，不同物种遗传上的差异表现在 这4种碱基排列顺序的变化，这就是生物的遗 传多样性(genetic diversity)。比较物种间 DNA分子的遗传多样性的差异来鉴别物种就是 DNA 分 子 遗 传 标 记 鉴 别 (identification by DNA molecular genetic marker)。