分子标记辅助选择育种(1)

第十七章 分子标记辅助选择育种
分子标记 (molecular markers) 指基因组DNA
分子水平上可标识的相对差异。
特点 （1）直接以DNA的形式表现，表现稳定。 （2）数量多（理论上遍及整个基因组）； （3）多态性高 ； （4）表现为中性，不影响目标性状的表达； （5）许多标记表现为共显性的特点，能区别纯合体 和杂合体。 （6）成本不太高。
PCR技术的原理
1.变性：在加热或碱性 条件下可使DNA双螺 旋的氢键断裂，形成 单链DNA，称之为变 性。
第十八章 分子标记辅助选择育种
第一节 分子标记的类型和作用原理 第二节 重要农艺性状基因连锁标记的筛选技术 第三节 作物MAS育种
第十七章 分子标记辅助选择育种
DNA RNA Protein Phenotype
育种工作的关键：如何提高选择效率
传统育种一般是首先通过各种途径创造遗传 变异，然后从分离群体的后代中进行优化选 择和评价，这种选择是建立在植株的表现型 基础之上的，这就要求育种家必须具有丰富 的实践经验，而且费时、费力。
第一节 分子标记的类型和作用原理
1、RFLP标记原理
A
限制性内切酶位点
与放射性探针
B
结合部位
A
B
①限制性内切酶酶切后；
②电泳分离DNA片段；
③转移至硝酸纤维素薄膜；
④与放射性探针Southern杂交
⑤放射性自显影或酶学检测分析阳性条带。
可显示出不同材料对该探针的限制性片段多态 性情况。
第一节 分子标记的类型和作用原理
F1 P1 P2
第一节 分子标记的类型和作用原理
一、分子标记的类型和特点
分
以分子杂交为基础的DNA标记技术 （RFLP标记）
子
以PCR技术为核心的DNA标记技术 （RAPD
标
标记、SSR标记、SSLP标记、SCAR标记 、 AFLP标记、STS标记 ）
记
以测序为基础的新型的分子标记（SNP标记、
EST标记 ）
目前已在作物遗传图谱构建、重要农艺性状基因的标记定 位、种质资源的遗传多样性与品种指纹图谱及纯度鉴定等 方面得到广泛应用。
F1 P1 P2
第十七章 分子标记辅助选择育种
显性标记(dominant markers)：指F1的多态性 片段与其亲本之一完全 相同。如RAPD、AFLP、 ISSR等。
共显性标记(co-dominant markers)：指双亲的两个 以上分子量不同的多态 性片段均在F1中表现。 如RFLP、SSR、SCAR
第十七章 分子标记辅助选择育种
形态标记(morphological markers)： 指植物的外部形态特征，如矮秆、白化、黄化、
变态叶、雄性不育等。
不足： （1）数量有限，而人工培 育形态标记材料的周期长； （2）一些形态标记的多态 性差，易受环境因素的影响； （3）一些形态标记对植株 的表型影响太大，与不良性 状连锁
作物的许多重要农艺性状为数量性状， 或为多基因控制的质量性状为表型难以准确 鉴定的性状。此时根据表现型来对性状进行
评价是不确切的，因而选择是低效的。
第十七章 分子标记辅助选择育种
遗传标记：可以稳定遗传的，易于识别的特殊的遗传 多态性形式。在经典遗传学中，遗传多态性是指等位 基因的变（差）异；在现代遗传学中，遗传多态性是 指基因组中任何座位上的相对差异或者是DNA序列 的差异。
第十七章 分子标记辅助选择育种
生化标记(biochemical markers) 利用基因的表达产物，主要包括贮藏蛋白、同工
酶（具有同一底物专一性的不同分子形式的酶）和 等位酶（由一个位点的不同等位基因编码的同种酶 的不同类型，其功能相同但氨基酸序列不同）等， 可以直接反映基因表达产物的差异，受环境的影响 较小。 不足：标记数量远远不能满足实际的需要；存在组 织和器官特异性。
第十七章 分子标记辅助选择育种
细胞学标记(cytological markers)
细胞内染色体的变化，包括染色体数目或结构 的变异可通过染色体核型（染色体数目、大小、 随体有无、着丝粒位置等）和带型（C、N、G带 等）分析来测定基因所在的染色体及相对位置， 或通过染色体代换等遗传操作来进行基因定位。 不足： （1）细胞学标记材料的选育需要花费大量的人力 和较长的时间；（2）某些物种对染色体数目和结 构变异反应敏感或适应变异的能力差而难以获得 这类标记；（3）一些不涉及染色体数目、结构变 异或带型变异的性状则难以用细胞学方法检测；
中，5- 高， 10ng 50-
CAPs
PCR扩 增产物 限制性
酶切
整个基 因组
高 共显性
第一节 分子标记的类型和作用原理
二、分子标记的原理和遗传特性
(一)RFLP（限制性片断长度多态性）标记
1、RFLP标记原理
特定生物类型的基因组DNA经某一种限 制性内切酶完全酶解后，会产生分子量不 同的同源等位片段，或称限制性等位片段。 通过电泳的方法分离和检测这些片段。凡 是可以引起酶解位点变异的突变，如点突 变（新产生和去除酶切位点）和一段DNA 的重新组织（如插入和缺失造成酶切位点 间的长度发生变化）均可导致限制性等位 片段的变化，从而产生RFLP。
第一节 分子标记的类型和作用原理
各种分子标记特征特性的比较
标记名 称
主要原 理
多态性 水平 检测基 因组区
域
可靠性 遗传特
性 DNA质 量要求
RFLP RAPD
限制酶 切
Souther n杂交
中等
随机 PCR扩
增
较高
单/低拷 整个基 贝区 因组
高 共显性
高，530μg
中
显性/ 共显性
中， 10-
AFLP
第一节 分子标记的类型和作用原理
2、RFLP标记的特点
（1）遍布于整个基因组，数量几乎是无限的； （2）无表型效应，不受发育阶段器官特异性
限制； （3）共显性，可区分纯合子和杂合子； （4）结果稳定、可靠； （5）DNA需要量大，检测技术繁杂， 难以用
于大规模的育种实践中。
第一节 分子标记的类型和作用原理
限制性 酶切结 合PCR 扩增 非常高
整个基 因组
高 共显性/
显性 很高，
50-
SSR
PCR扩 增
高
重复序 列
高 共显性
中， 10-
ISSR
随机 PCR扩
增
高
重复序 列间隔 的单拷 贝区
高 显性/共
显性 中， 250ng
SCAR Baidu NhomakorabeaTS
特异 特异
PCR扩 PCR扩
增
增
中等
整个基 单拷贝
因组
区
高
高
共显性 显性/共 显性