第八章动物基因组学基础 第一节动物遗传标记 遗传标记的概念及其发展 (一)遗传标记的概念 遗传标记是指能够用以区别生物个体或群体及其特定 基因型、并能稳定遗传的物质标志。 遗传标记是一些等位基因或遗传物质,能在生物体上 以各种形式表现出各种变异。 遗传标记的概念经历了从宏观到微观、从外部到内部 从蛋白质到DNA的发展过程
1 第八章 动物基因组学基础 第一节 动物遗传标记 一 遗传标记的概念及其发展 （一）遗传标记的概念 遗传标记是指能够用以区别生物个体或群体及其特定 基因型、并能稳定遗传的物质标志。 遗传标记是一些等位基因或遗传物质，能在生物体上 以各种形式表现出各种变异。 遗传标记的概念经历了从宏观到微观、从外部到内部、 从蛋白质到DNA的发展过程
二)遗传标记概念的发展 口形态学标记 能用肉眼观察和识别的外部性状。例如 动物的毛色、角形、耳型、体型、外貌等。此法 简单直观,但标记数目少、多态性低、易受环境 影响。 口细胞遗传标记 主要是指染色体核型(染色体的数目、 大小、随体、着丝粒位置、核仁组织区等)、带 型和数量的变异。此法能反映出染色体结构和数 目的多态性,但由于这些变异往往带来有害的表 型效应,生物难以忍受
2 （二）遗传标记概念的发展 □ 形态学标记 能用肉眼观察和识别的外部性状。例如， 动物的毛色、角形、耳型、体型、外貌等。此法 简单直观，但标记数目少、多态性低、易受环境 影响。 □ 细胞遗传标记 主要是指染色体核型（染色体的数目、 大小、随体、着丝粒位置、核仁组织区等）、带 型和数量的变异。此法能反映出染色体结构和数 目的多态性，但由于这些变异往往带来有害的表 型效应，生物难以忍受
口免疫遗传标记 以动物的免疫学特征为标记,主要是红细胞抗原多态 性和白细胞抗原多态性 红细胞抗原多态性血型,以细胞表面的抗原而定 白细胞抗原多态性主要组织兼容性复台体 (MHC),以白细胞表面的抗原而定。 口生化遗传标记(蛋白质多态性标记) 同一种动物中,具有相同功能的蛋白质存在两种以 上的变异体,有当可以用电泳方法区分其中的差异
3 □ 免疫遗传标记 以动物的免疫学特征为标记，主要是红细胞抗原多态 性和白细胞抗原多态性。 · 红细胞抗原多态性——血型，以细胞表面的抗原而定 · 白细胞抗原多态性——主要组织兼容性复合体 （MHC），以白细胞表面的抗原而定。 □ 生化遗传标记（蛋白质多态性标记） 同一种动物中，具有相同功能的蛋白质存在两种以 上的变异体，有些可以用电泳方法区分其中的差异
口分子遗传标记 分子遗传标记是以DNA多态性为基础的遗传标记,又 称DNA分子标记或多态性DNA标记。 自2世纪70年代以来,随着分子生物学的发展,相继 建立了多种分子遗传标记检测技术,例如,RFUP、VNTR RAPD、AFLP、SNP等。 分子遗传标记的特点:遗传多态性高;检测方法简单 快捷;遗传共显性,能分离出等位基因的三种基因型
4 □ 分子遗传标记 ○分子遗传标记是以DNA多态性为基础的遗传标记，又 称DNA分子标记或多态性DNA标记。 ○自20世纪70年代以来，随着分子生物学的发展，相继 建立了多种分子遗传标记检测技术，例如，RFLP、VNTR、 RAPD、AFLP、SNP等。 ○分子遗传标记的特点：遗传多态性高；检测方法简单 快捷；遗传共显性，能分离出等位基因的三种基因型
、分子遗传标记 (一)限制性片段长度多态性( restiction fragment length polymorphism, RFLP) ○RFLP RFLP是1980年建立的第一代分子遗传标记 原理:用限制性内切酶切割不同个体的DNA时,如果 存在酶切位点的变化,就会产生长度不同的DNA片段,电 泳后用克隆探针检测时,就会出现泳动行为的改变。 基本过程:取得DNA样本酶切电泳转移 至硝酸纤维膜上DNA探针杂交—放射自显影
5 二、分子遗传标记 （一）限制性片段长度多态性（restiction fragment length polymorphism,RFLP） ○ RFLP RFLP是1980年建立的第一代分子遗传标记。 原理：用限制性内切酶切割不同个体的DNA时，如果 存在酶切位点的变化，就会产生长度不同的DNA片段，电 泳后用克隆探针检测时，就会出现泳动行为的改变。 基本过程：取得DNA样本——酶切——电泳——转移 至硝酸纤维膜上——DNA探针杂交——放射自显影
重物 oZ LEMTEAR 吸水纸 分离 转移 尼龙膜 琼脂糖胶 RNA或用限制性内切 带有分离片段的琼脂糖胶 滤纸 酶消化的DNA片段 杂交 X光片 在尼龙膜 杂交自显影 上或带 的DNA 条带 RNA条 探针 图7-1 Southern杂交过程
6 图 7 -1 Southern杂交过程
Mbo藤切位点 个体I 200bp 350bp a 5 GATO 一-GATC - GATC---3 al 5'---GATC -------GATC GATC---3 200bp 350bp 个体Il GATC GATC 550b ------GATC---3 GATC ----- GTrC -------GATC---3 突变导致了一个酶切位点的丢失 以从a位点获得的350bp片段 作为探针进行 Southern杂交 片↑550bp 断 长|350bp 度 个体I 个体ll 图7-2RFLP检测
图 7 7 -2 RFLP检测
O聚合酶链式反应( polymerase chain reaction PCR) PCR是1985年建立的一种体外快速扩增特定基因或 DNA序列的方法。 原理:在反应温度为9095℃时,DNA变性成为单链; 反应温度降至4565℃时,两种引物与两条单链DNA退火而 配对结合;反应温度升至72℃左右时,在 TaqDNA聚合酶作 用下,引物以单链DNA为模板逐步延伸成新的单链。“变 性退火延伸”这一循环完成后,DNA复制了一次 由一个DNA分子成为两个DNA分子
8 ○ 聚合酶链式反应（polymerase chain reaction , PCR） PCR是1985年建立的一种体外快速扩增特定基因或 DNA序列的方法。 原理：在反应温度为90—95℃时，DNA变性成为单链； 反应温度降至45—65℃时，两种引物与两条单链DNA退火而 配对结合；反应温度升至72℃左右时，在TaqDNA聚合酶作 用下，引物以单链DNA为模板逐步延伸成新的单链。“ 变 性——退火——延伸”这一循环完成后，DNA复制了一次， 由一个DNA分子成为两个DNA分子
双链DNA 引物 加热解链 引物 耐热DNA聚合酶 合成DNA 2条双链 DNA 解链DNA 再合成 图7-3 DNA 4条双链 DNA 扩增 二-- 原理 二5二-=--= 二二二二二二二22-25 大量DNA片段
9 图7-3 DNA 扩增 原理
○ PCR-RFLP 如果已知多态性位点周围的DNA序列,则可用 PCR快速而简单地进行RFLP分析。 首先根据多态位点两侧序列设计和合成引物;以 基因组DNA为模板进行PCR扩增;用相应的内切酶进 行消化;再进行电泳,分析PCR区带判断多态性
10 ○ PCR—RFLP 如果已知多态性位点周围的DNA序列，则可用 PCR快速而简单地进行RFLP分析。 首先根据多态位点两侧序列设计和合成引物；以 基因组DNA为模板进行PCR扩增；用相应的内切酶进 行消化；再进行电泳，分析PCR区带判断多态性