遗传图构建原理

1、2021/8/21遗传图构建原理 遗传学2021/8/22 人人 类类 基基 因因 组组 计计 划划遗传图遗传图序列图序列图转录图转录图物理图物理图2021/8/23 2021/8/24结构基因组的研究策略2021/8/25 由此可知：遗传图的绘制是人类基因组研究的第一步。2021/8/26遗传图 什么是遗传图？ 怎样构建遗传图（即遗传图的构建原理）？ 遗传图的发展历史？ 构建遗传图的功能、意义？2021/8/27一、遗传图谱的相关定义遗传图（genetic map）： 又称为连锁图（linkage map），是指基因或DNA标志在染色体上的相对位置与遗传距离，后者通常以基因或DNA片段在染色

2、体交换过程中的分离频率厘摩（图距单位：cM）来表示，cM值越大，两者之间距离越远。遗传距离： 减数分裂时两个基因间重组值为1% =连锁图中两个基因间图距1厘摩 1cM大约相当于1106个核苷酸对（1Mb）.2021/8/28一、遗传图谱的相关定义遗传标记： 遗传标记是遗传物质的特殊的易于识别的表现形式,可以是任何一种呈现孟德尔遗传的性状或物质形式，如：基因、血型、血清蛋白、DNA多肽标记等，确定其在基因组中的位置后，可作为参照标记用于遗传重组分析，研究基因遗传和变异的规律。目前, 遗传标记主要分4 大类: 形态学标记 主要指可以观察到的一些性状, 如种皮颜色、抗病性反 应、株高等。 细胞学标记

3、 主要包括核型分析、染色体分带和原位杂交技术、利用非整体进行遗传操作进而基因定位等。 生化标记 主要是同工酶及种子贮藏蛋白, 有时又称做蛋白质标记或当做一种分子标记。 分子标记 主要指在DNA 水平上的标记。 2021/8/29 任何一类图谱都有可识别的标记。遗传图任何一类图谱都有可识别的标记。遗传图谱的标记是什么呢？谱的标记是什么呢？标记1标记2标记3染色体上的基因和基因和DNADNA序列序列均可作为路标, 路标具有物理属性,他们由特定的DNA顺序组成. 路标位于染色体上的位置是固定的,不会更改的,因而提供了作图的依据2021/8/210 2021/8/211 遗传作图的常用标记2021/8

4、/2121.基因是首先被使用的标记 在经典遗传学中，研究一种性状的遗传必须要求同一性状在经典遗传学中，研究一种性状的遗传必须要求同一性状至少至少2种不同的存在形式或称表型。种不同的存在形式或称表型。 起初只有那些能通过视觉区分的基因表型用于研究。最初起初只有那些能通过视觉区分的基因表型用于研究。最初的遗传图谱是在的遗传图谱是在20世纪初针对果蝇等生物使用基因作为标世纪初针对果蝇等生物使用基因作为标记构建的。记构建的。2021/8/2132. DNA标记 基因之外的作图工具统称为基因之外的作图工具统称为DNA标记。有三种标记。有三种类型的类型的DNA序列特征可以满足这一要求：序列特征可以满足这一

5、要求：1.限制性片段长度多态性限制性片段长度多态性（restriction fragment length polymorphisms, RFLP）2.简短串联重复简短串联重复( short tandem repeats, STR )3.单核苷酸多态性单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms, SNP）2021/8/214 二、遗传图构建理论2021/8/215 遗传作图遗传作图 (Genetic mapping) 即遗传即遗传图谱的构建。它是利用遗传学的原理和方图谱的构建。它是利用遗传学的原理和方法，构建能反映基因组中遗传标记之间遗法，构建能反映基因组中

6、遗传标记之间遗传关系的图谱。传关系的图谱。2021/8/216 孟德尔遗传定律：孟德尔遗传定律：2021/8/217连锁与部分连锁：连锁与部分连锁：2021/8/218 部分连锁的原因是基因之间发生了交换部分连锁的原因是基因之间发生了交换2021/8/2192.1 遗传作图的方法遗传作图的方法 从摩尔根时代开始，从摩尔根时代开始，连锁（连锁（linkage）分析分析便成为遗传分析的重要手段，更便成为遗传分析的重要手段，更是遗是遗传作图的基础传作图的基础。遗传标记之间的遗传关系。遗传标记之间的遗传关系主要是通过连锁关系来反映。而连锁关系主要是通过连锁关系来反映。而连锁关系是通过重组率来反映的。是

7、通过重组率来反映的。 重组型数目重组型数目 重组率重组率 (RF) = 总数目总数目2021/8/220 2021/8/221 遗传作图的理论基础：遗传作图的理论基础：2021/8/222二、怎样构建遗传图步骤：1. 选用合适的遗传标记2. 测定群体中不同个体的遗传标记3. 对遗传标记数据进行连锁分析，构建连锁图2021/8/223 传统遗传图中的遗传标记主要是形态传统遗传图中的遗传标记主要是形态学标记。形态学标记的数量不多，但利用学标记。形态学标记的数量不多，但利用形态学标记作图的时间很长，在二十世的形态学标记作图的时间很长，在二十世的前八十年主要是利用形态学标记作图。前八十年主要是利用形态

8、学标记作图。 2.1 传统遗传图传统遗传图2021/8/224果蝇的突变体果蝇的突变体:2021/8/225 2021/8/2262.2 分子遗传图 要构建分子遗传图谱首先要根据遗传材料选择合适的作图群体，再应用分子标记技术对基因型进行标记分析，确定标记间的连锁关系。2021/8/2272.2 分子遗传图其构建步骤： 主要包括构建合适的遗传群体，包括亲本的选择，分离群体类型的选择及群体大小的确定等；利用合适的分子标记进行分析；利用计算机软件进行图谱构建，建立标记间的连锁排序和遗传距离； 利用计算机软件绘出遗传图谱这几个部分.2021/8/228不同模式生物的连锁分析方法不同模式生物的连锁分析方

9、法2021/8/229有性杂交实验有性杂交实验ABABAbAbababababababababababaBaBF1F1基因型基因型ABabABabAbabAbabaBabaBabababababABABAbAbaBaBabab表型表型2021/8/230 2021/8/2312021/8/2322021/8/233 数据库的建立数据库的建立: 把基因型重组的结果数字化，把基因型重组的结果数字化， 按作图的要求，整理数据，按作图的要求，整理数据， 建立计算机文件。建立计算机文件。2021/8/234 准备资料（准备资料（prepare data）：）： 如果是如果是F2群体的资料，阅读资料后，屏

10、幕上将出现：群体的资料，阅读资料后，屏幕上将出现： data type f2 intercross 146 362 0 symbols 1=A 2=H 3=B 0=- （个体数（个体数 座位数座位数 QT数）数） 其中：其中： 1=A亲本亲本A的纯合基因型（的纯合基因型（aa） 2=H杂合基因型（杂合基因型（ab） 3=B亲本亲本B的纯合基因型（的纯合基因型（bb） 4=C非亲本非亲本A纯合基因型（纯合基因型（ab，bb） 5=D非亲本非亲本B纯合基因型（纯合基因型（aa，ab） 0=- 缺资料缺资料2021/8/235分群（分群（group）：）： 通过两点分析，计算各座位之间的连锁关系，并

11、通过两点分析，计算各座位之间的连锁关系，并把基因座位划分为若干个连锁群。屏幕上将出现：把基因座位划分为若干个连锁群。屏幕上将出现： group 1：1 4 12 35 group 2：2 7 18 42 通过设置通过设置LOD值，可以改变连锁群的数目。值，可以改变连锁群的数目。LOD值增大，连锁群的数目也会增大。值增大，连锁群的数目也会增大。LOD值值3.0时，其分群的可靠性较大。当座位数足够大时，其分群的可靠性较大。当座位数足够大时，连锁群的数目与单倍体的染色体数目相同。时，连锁群的数目与单倍体的染色体数目相同。 2021/8/236 排序（排序（sequence）：）： 通过多点分析，可以

12、计算出在同一连锁群通过多点分析，可以计算出在同一连锁群内不同排列顺序下，各座位之间的距离和内不同排列顺序下，各座位之间的距离和连锁群的总长度。连锁群的总长度。 比较（比较（compare）：）： 通过比较同一连锁群内不同排列顺序的作通过比较同一连锁群内不同排列顺序的作图结果，找出图结果，找出log-likelihood（对数似然值）（对数似然值）为最大的排列方式为最合理的排列方式。为最大的排列方式为最合理的排列方式。2021/8/237作图（作图（map）：显示最后的作图结果。）：显示最后的作图结果。DistMarkercMIdName(71)RG47219.2(50)RG24616.1(15

13、4) K54.8(159) U104.7(75)RG53215.3(160) W115.5(39)RG17315.0(163) Amy1B3.8(108) RZ2763.3(32)RG14634.3(57)RG3452.5(60)RG38123.5(102) RZ198.2(84)RG69013.2(141) RZ73033.1(143) RZ8012.6(90)RG8109.2(55)RG3311DistMarkercMIdName(66)RG43713.0(76)RG5445.3(37)RG17122.2(33)RG15727.4(110) RZ3186.3(167) PalI29.3(1

14、29) RZ5810.2(12)CDO6868.8(162) Amy1A/C12.8(95)RG958.4(82)RG6545.1(52)RG25610.0(104) RZ2135.4(99)RZ12313.1(74)RG5202DistMarkercMIdName(25)RG1047.7(58)RG34813.2(111) RZ3296.9(145) RZ8929.8(23)RG1002.8(43)RG19117.5(139) RZ67841.6(128) RZ57437.1(109) RZ28415.6(115) RZ39418.5(156) pRD10A2.5(118) RZ4035.0

15、(40)RG17928.6(4)CDO3371.9(112) RZ337A22.5(121) RZ44815.0(124) RZ51932.1(173) Pgi-17.1(13)CDO879.2(94)RG91017.9(62)RG418A3DistMarkercMIdName(47)RG2188.1(107) RZ2628.6(42)RG19012.6(92)RG90813.7(93)RG913.2(67)RG44916.1(89)RG7888.4(127) RZ56516.8(138) RZ67521.4(35)RG16328.2(130) RZ5902.7(46)RG21412.2(31)RG1435.9(79)RG62042021/8/238三、遗传图的发展历程 由于遗传理论和检测技术的不断进步，带来了遗传图的演变和发展。 1、自1980 年第1次提出采用限制性片段长度多态性( restriction fragment length polymorphism, RFLP) 绘制连锁图。 2、第2 代简短串联重复( short tandem repeats, STR )连锁图 。 3、第3 代单核苷酸多态性( single nucleotide polymorphism, SNP)连锁图 。