基因组作图ppt课件
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此外，费用相对于鸟枪法要稍高一些，完成整个基因组测 序周期也要长些。但是，通过这种方法得到的基因组数据 是最为准确和精细的数据，也是基因组测序的最终目标。 大基因组“完成图”目前大多都是通过这种方法获得的。 基因组“完成图”，即完全覆盖所测物种的基因组、准确 率超过99.99％的全DNA序列图。“完成图”的覆盖率接 近100％，准确率更高，达到99.99％。
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基因组作图的方法
ppt课件.
➢ 遗传作图 (genetic mapping)：采用遗传学分析方法将基 因或其他DNA分子标记标定在染色体上。构建的连锁图 称为遗传连锁图谱(genetic linkage map)或遗传图谱 (genetic map)。方法包括杂交实验、家系分析。图距单位 为cM；
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基因组作图
1
染色体结构与基因
基因组计划的基本目标
ppt课件.
获得全基因组顺序，在此基础上再对所获得的序列进行解 读。获得基因组顺序的主要方法是进行DNA测序，然后再 将读取的顺序组装。目前的DNA测序每次反应仅能读取不 到1000bp的长度，因此基因组测序的第一步是构建基因组 图，然后将基因组区段分解逐个测序，最后进行组装。
生化标记 (biochemical markers)
分子标记 16
基因组作图的基本构想是，在长链DNA分子的不同位置寻
找特征性的分子标记，根据分子标记将包括这些序列的克
隆进行连锁定位，绘制基因组图。一旦构建好基因组图，
即可着手进入全基因组测序。
3
一、基因组测序的策略
ppt课件.
➢ 如果将每个碱基比作一个英文字母，以每10cm书写60个 字母计算，人类基因组共30亿个碱基，其长度可达5000 千米，相当于从北美洲的蒙特利尔横跨大西洋到达伦敦， 洛杉矶到达巴拿马；
重复序列较高的地方难度较大。此外有许多序列片段难以定位在确
切的染色体上，成为游离片断；同时又会有许多地方由于没有足够
的覆盖率而形成空缺。这些缺陷最终导致整个基因图会留下大量的
空洞（gap），也影响其准确度
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鸟 枪 法 组 装 序 列
将DNA分子打断为小片段，测定每一段序列，通过查找每8 个 片段序列的重叠部分(需几十个碱基)，再组装得到主体序列。
➢ 克隆重叠群法 (clone contig method)：基因组被打断许多 片段，建立重叠群，对每一片段进行鸟枪法测序。一旦 一个片段的序列测定完成，便可定位在基因组图谱的正 确位置上。由上而下(up to down)的测序策略。
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6
什么是鸟枪法
ppt课件.
全基因组随机测序战略主要采用鸟枪法（shotgun）。鸟枪法，
➢ 经典遗传学中，遗传多态性指等位基因的变异；现代遗传 学中，遗传多态性指基因组中任何座位上的相对差异或 DNA序列的差异；
➢ 遗传标记可用于连锁分析、基因定位、遗传作图、基因转 移、辅助选择育种等；
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形态标记 (morphological markers)
细胞学标记 (cytological markers)
➢ 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。
构建的位置图称为物理图谱 (physical map)。图距单位：
bp、kb、Mb，cR(厘镭，辐射杂种作图
2.1 遗传作图的标记
➢ 遗传标记：是指可以稳定遗传的、易于识别的特殊的遗传 多态性形式；
也俗称“霰弹法”，是随机先将整个基因组打碎成小片段进行测序， 最终利用计算机根据序列之间的重叠关系进行排序和组装，并确定 它们在基因组中的正确位置
“鸟枪法”优点是速度快，简单易行，成本较低，可以在较短
的时间内通过集中机器和人力的方法获得大量的基因片断
但是用它来测序，最终排序结果的拼接组装比较困难，尤其在部分
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重叠群法
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以大片断定位的克隆为基础的定向测序战略主要采用克 隆步移法或称重叠群法：
先构建遗传图，再利用几套高度覆盖的大片段基因组文
库（BAC、PAC等）获得精细的物理图，选择合适的
BAC或PAC克隆测序，利用计算机拼装。BAC内的空洞
基本上都可以利用设计引物等手段填补，形成一条完整
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对于真核生物基因组，首先需建立一个基因组的图谱 (genome map)，通过标明基因和其他显著特征的位置， 为测序提供指导。
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基因组图谱的绘制——全面测序的工作框架
基因组 图谱
根据等位基因在减数分裂中的重组
遗传 图谱
频率 (遗传距离) 确定基因在基因组 中的顺序和相对距离。cM；
物理 以物理距离描绘DNA上可识别标 图谱 记的位置和相对距离。bp, kb, Mb。
的BAC序列。然后由相互关联、部分重叠的BAC克隆连
成一个大的重叠群（Contig）。理想状况下，整条染色
体就是由一个完整的重叠群构成。
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利用重克叠隆群步移法法测序，国际上通行的标准要求BAC测序达
到十倍覆盖率，使所测的序列达到99.99％以上的准确度。的工作。
➢ 当前测序方法的局限：<750bp 需将DNA分子打断为小 片段，测出每一段序列，再通过重叠部分拼接成长的序 列。 鸟枪法(shotgun method)。
遗传作图→ 物理作图 → 基因组测序
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以基因组图谱为指导的两种测序方法
➢ 全基因组鸟枪法 (whole-genome shotgun method)：首先进 行全基因组鸟枪法测序，再以基因组图谱的分子标记为 起点将鸟枪法DNA片段进行组装。由下而上 (bottom to up) 的测序策略；
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鸟枪法是小的原核生物基因组测序的标准方法
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用鸟枪法获得流感嗜血杆菌的基因组序列
鸟枪法不适用于较大的、复杂的真核生物基因组
➢ 随着片段数的增加，所需的数据分析越来越复杂。n个片 段可能的重叠数为2n2-2n；
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➢ 分析基因组的重复区域时会发生错误。
串连重复DNA的问题
基因组范围内重复的问题
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基因组作图的方法
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➢ 遗传作图 (genetic mapping)：采用遗传学分析方法将基 因或其他DNA分子标记标定在染色体上。构建的连锁图 称为遗传连锁图谱(genetic linkage map)或遗传图谱 (genetic map)。方法包括杂交实验、家系分析。图距单位 为cM；
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基因组作图
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染色体结构与基因
基因组计划的基本目标
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获得全基因组顺序，在此基础上再对所获得的序列进行解 读。获得基因组顺序的主要方法是进行DNA测序，然后再 将读取的顺序组装。目前的DNA测序每次反应仅能读取不 到1000bp的长度，因此基因组测序的第一步是构建基因组 图，然后将基因组区段分解逐个测序，最后进行组装。
生化标记 (biochemical markers)
分子标记 16
基因组作图的基本构想是，在长链DNA分子的不同位置寻
找特征性的分子标记，根据分子标记将包括这些序列的克
隆进行连锁定位，绘制基因组图。一旦构建好基因组图，
即可着手进入全基因组测序。
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一、基因组测序的策略
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➢ 如果将每个碱基比作一个英文字母，以每10cm书写60个 字母计算，人类基因组共30亿个碱基，其长度可达5000 千米，相当于从北美洲的蒙特利尔横跨大西洋到达伦敦， 洛杉矶到达巴拿马；
重复序列较高的地方难度较大。此外有许多序列片段难以定位在确
切的染色体上，成为游离片断；同时又会有许多地方由于没有足够
的覆盖率而形成空缺。这些缺陷最终导致整个基因图会留下大量的
空洞（gap），也影响其准确度
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鸟 枪 法 组 装 序 列
将DNA分子打断为小片段，测定每一段序列，通过查找每8 个 片段序列的重叠部分(需几十个碱基)，再组装得到主体序列。
➢ 克隆重叠群法 (clone contig method)：基因组被打断许多 片段，建立重叠群，对每一片段进行鸟枪法测序。一旦 一个片段的序列测定完成，便可定位在基因组图谱的正 确位置上。由上而下(up to down)的测序策略。
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什么是鸟枪法
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全基因组随机测序战略主要采用鸟枪法（shotgun）。鸟枪法，
➢ 经典遗传学中，遗传多态性指等位基因的变异；现代遗传 学中，遗传多态性指基因组中任何座位上的相对差异或 DNA序列的差异；
➢ 遗传标记可用于连锁分析、基因定位、遗传作图、基因转 移、辅助选择育种等；
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形态标记 (morphological markers)
细胞学标记 (cytological markers)
➢ 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。
构建的位置图称为物理图谱 (physical map)。图距单位：
bp、kb、Mb，cR(厘镭，辐射杂种作图
2.1 遗传作图的标记
➢ 遗传标记：是指可以稳定遗传的、易于识别的特殊的遗传 多态性形式；
也俗称“霰弹法”，是随机先将整个基因组打碎成小片段进行测序， 最终利用计算机根据序列之间的重叠关系进行排序和组装，并确定 它们在基因组中的正确位置
“鸟枪法”优点是速度快，简单易行，成本较低，可以在较短
的时间内通过集中机器和人力的方法获得大量的基因片断
但是用它来测序，最终排序结果的拼接组装比较困难，尤其在部分
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重叠群法
ppt课件.
以大片断定位的克隆为基础的定向测序战略主要采用克 隆步移法或称重叠群法：
先构建遗传图，再利用几套高度覆盖的大片段基因组文
库（BAC、PAC等）获得精细的物理图，选择合适的
BAC或PAC克隆测序，利用计算机拼装。BAC内的空洞
基本上都可以利用设计引物等手段填补，形成一条完整
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对于真核生物基因组，首先需建立一个基因组的图谱 (genome map)，通过标明基因和其他显著特征的位置， 为测序提供指导。
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基因组图谱的绘制——全面测序的工作框架
基因组 图谱
根据等位基因在减数分裂中的重组
遗传 图谱
频率 (遗传距离) 确定基因在基因组 中的顺序和相对距离。cM；
物理 以物理距离描绘DNA上可识别标 图谱 记的位置和相对距离。bp, kb, Mb。
的BAC序列。然后由相互关联、部分重叠的BAC克隆连
成一个大的重叠群（Contig）。理想状况下，整条染色
体就是由一个完整的重叠群构成。
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ppt课件.
利用重克叠隆群步移法法测序，国际上通行的标准要求BAC测序达
到十倍覆盖率，使所测的序列达到99.99％以上的准确度。的工作。
➢ 当前测序方法的局限：<750bp 需将DNA分子打断为小 片段，测出每一段序列，再通过重叠部分拼接成长的序 列。 鸟枪法(shotgun method)。
遗传作图→ 物理作图 → 基因组测序
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ppt课件.
以基因组图谱为指导的两种测序方法
➢ 全基因组鸟枪法 (whole-genome shotgun method)：首先进 行全基因组鸟枪法测序，再以基因组图谱的分子标记为 起点将鸟枪法DNA片段进行组装。由下而上 (bottom to up) 的测序策略；
ppt课件.
鸟枪法是小的原核生物基因组测序的标准方法
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用鸟枪法获得流感嗜血杆菌的基因组序列
鸟枪法不适用于较大的、复杂的真核生物基因组
➢ 随着片段数的增加，所需的数据分析越来越复杂。n个片 段可能的重叠数为2n2-2n；
ppt课件.
➢ 分析基因组的重复区域时会发生错误。
串连重复DNA的问题
基因组范围内重复的问题