分子标记技术及其应用课件

1、分子标记技术及其应用分子标记技术及其应用遗传标记主要有四种类型:形态标记（morphological marker）细胞标记（cytological markers）生化标记（Biochemical marker）分子标记（molecular marker） 遗传标记主要有四种类型:形态标记（morphological分子标记的优越性：直接以DNA形式出现，生物体的各个组织、各发育时期均可检测到，不受季节、环境的限制，不存在表达与否的问题；数量极多，遍及整个基因组；多态性高，利用大量引物、探针可完成覆盖基因组的分析；表现为中性，即不影响目标性状的表达，与不良性状无必然的连锁；许多标记为共显性。

2、分子标记的优越性：直接以DNA形式出现，生物体的各个组织、各1. 几种常用的分子标记技术基于Southern杂交的分子标记基于PCR技术的分子标记 1. 几种常用的分子标记技术基于Southern杂交的分子标1.1 基于Southern杂交的分子标记限制性片段长度多态性（Restriction Fragment Length Polymorphism）小卫星DNA（Minisatellite DNA）1.1 基于Southern杂交的分子标记限制性片段长度多态1.1 基于Southern杂交的分子标记限制性片段长度多态性， 简称RFLP优点：稳定，是一种共显性标记，可区分纯合体与杂合体。缺点：

3、分析所需DNA量较大，步骤较多，周期长，制备探针及检测中要用到放射性同位素1.1 基于Southern杂交的分子标记限制性片段长度多态Restriction fragment length polymorphism analysisRFLPBased on the mutationsRestriction fragment length poRFLPRFLP分子标记技术及其应用课件1.1 基于Southern杂交的分子标记小卫星DNA又称数目可变串联重复序列（Variable Number of Tandem Repeat，VNTR）是一种重复DNA小序列，为10-几百核苷酸，拷贝数10-10

4、000不等。缺点：多态性分布集中，合成探针困难，应用并不广泛。1.1 基于Southern杂交的分子标记小卫星DNA又称数 Genetic fingerprinting Genetic fingerprinting分子标记技术及其应用课件Parents and offspring have similar genetic fingerprintsParents and offspring have sim1.2 基于PCR技术的分子标记随机扩增片段长度多态性DNA（Random Amplified Polymorphic DNA）特异性扩增子多态性（Specific Amplificon Po

5、lymorphism，SAP） 简单重复序列（Simple Sequence Repeat，SSR）扩增片段长度多态性（Amplified Fragment Length Polymorphism，AFLP）1.2 基于PCR技术的分子标记随机扩增片段长度多态性DNA1.2 基于PCR技术的分子标记随机扩增片段长度多态性DNA，简称RAPD技术是由Williams和Welsh（1990）同时发展起来的一项遗传标记技术。RAPD一般采用10个核苷酸的DNA序列为引物，扩增时退火温度降至35左右。1.2 基于PCR技术的分子标记随机扩增片段长度多态性DNARAPD标记RAPD标记1.2 基于PCR

6、技术的分子标记RAPD的优点：无种属特异性适合于自动化分析不需制备探针、杂交等程序，成本较低。DNA用量少，允许快速、简单地分离基因组DNA。1.2 基于PCR技术的分子标记RAPD的优点：1.2 基于PCR技术的分子标记RAPD缺点：是一种显性标记稳定性较差1.2 基于PCR技术的分子标记RAPD缺点：分子标记技术及其应用课件1.2 基于PCR技术的分子标记特异性扩增子多态性（Specific Amplificon Polymorphism，SAP）或称序标位（Sequence Tagged Sites，STS）包括以下两种：酶切扩增多态性序列（Cleaved Amplified Polym

7、orphic Sequence，CAP）序列特异性扩增区（Sequence-characterized Amplified Region，SCAR）和位点特异相关引物（AlleleSpecific Associated Primers，ASAP）1.2 基于PCR技术的分子标记特异性扩增子多态性（Spec CAP 标记Indica (1) CGGCATATGCTATTTTCTTTGCATCTTTTAACTCTTTATGGTTCTCTCATJaponica (1) CGGCATATGCTATTTTCTTTGCATCTTTTAACTCTTTATGGTTCTCTCATIndica (51) TACT

8、TGTTTTGTAGGCTATTTGAAGTTTGGGATTAATACAGTTGATGGTGJaponica (51) TACTAGTTTTGTAGGCTATTTGAAGTTTGGGATTAATACAGTTGATGGTGIndica (101) CCACAATATATCGTGAATGGGCGCCTGCTGCACAGTAAGTTCTAATGTAGJaponica (101) CCACAATATATCGTGAATGGGCGCCTGCTGCACAGTAAGTTCTAATGTAGIndica (151) TCATCCAGCTATTCGCTAATGTTTATGTGTTGTAGGAAATATGGATCAC

9、TJaponica (151) TCATCCAGCTATTCGCTAATGTTTATGTGTTGTAGGAAATATGGATCACTSBE1片段Left primerRight primer CAP 标记Indica (1) CGGSBE1 CAPS marker derived from 3-end was used to detect SBE1 gene in DH lines SBE1 CAPS marker derived from SCAR标记SCAR标记1.2 基于PCR技术的分子标记简单重复序列（Simple Sequence Repeat，SSR）或称微卫星DNA（Micros

10、atellite Repeat）、简单串联重复序列（Short Tandem Repeat Polymorphism，STRP）。在真核生物中，存在许多2-5bp简单重复序列，称为“微卫星DNA”其两端的序列高度保守，可设计双引物进行PCR扩增，揭示其多态性。1.2 基于PCR技术的分子标记简单重复序列（Simple SSR标记 SSR标记SSR检测杂交种郑单958纯度P1:父本；P2：母本； 1-22：杂交种M P1P21 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16171819202122SSR检测杂交种郑单958纯度M P1P21 2 31.2 基于PCR技术

11、的分子标记扩增片段长度多态性（Amplified Fragment Length Polymorphism，AFLP），又称选择性限制片段扩增（Selective Restriction Fragment Amplification）。1.2 基于PCR技术的分子标记扩增片段长度多态性（AmplAFLP 标记High percentage of polymorphic bandsNo prior sequence knowledge requiredHighly reproducible AFLP fingerprints Genome surveySaturation of target g

12、eneAFLP 标记High percentage of poly分子标记技术及其应用课件SNP标记Indica (1) CGGCATATGCTATTTTCTTTGCATCTTTTAACTCTTTATGGTTCTCTCATJaponica (1) CGGCATATGCTATTTTCTTTGCATCTTTTAACTCTTTATGGTTCTCTCATIndica (51) TCCATGTTTTGTAGGCTATTTGAAGTTTGGGATTAATACAGTTGATGGTGJaponica (51) TCCATc TTTTGTAGGCTATTTGAAGTTTGGGATTAATACAGTTGATGGT

13、GIndica (101) CCACAATATATCGTGAATGGGCGCCTGCTGCACAGTAAGTTCTAATGTAGJaponica (101) CCACAATATATCGTGAATGGGCGCCTGCTGCACAGTAAGTTCTAATGTAGIndica (151) TCATCCAGCTATTCGCTAATGTTTATGTGTTGTAGGAAATATGGATCACTJaponica (151) TCATCCAGCTATTCGCTAATGTTTATGTGTTGTAGGAAATATGGATCACTSBE1片段Left primerRight primerSNP标记Indica (1

14、) CGGCATGCATPCR变性，退火GCATCEL I变性走胶，检测GCATPCR变性，退火GCATCEL I变性走胶，检测 2 分子标记在育种中的应用分子图谱的构建 品种、品系鉴定和杂交种纯度分析 亲缘关系分析基因标记及标记辅助育种（Marker-assisted Selection，MAS） 数量性状因位点（QTL）的分子标记辅助选择 2 分子标记在育种中的应用分子图谱的构建 2.1 分子图谱的构建主要包括以下步骤：根据遗传材料之间的多态性确定亲本组合，建立作图群体；群体中不同植株或品系的标记基因型分析；标记间的连锁关系。2.1 分子图谱的构建主要包括以下步骤：分子标记技术及其应用课件

15、分子标记技术及其应用课件分子标记技术及其应用课件分子标记技术及其应用课件分子标记技术及其应用课件分子标记技术及其应用课件分子标记技术及其应用课件分子标记技术及其应用课件分子标记技术及其应用课件分子标记技术及其应用课件分子标记技术及其应用课件分子标记技术及其应用课件2.2品种、品系鉴定和杂种纯度分析 在国外，指纹图谱用来鉴定作物品种的DUS（Distinctness，Unformity， Stability），为品种审定、保存、保护提供依据。指纹图谱要求：分辨率高，多态性强；重复性好，稳定可靠。2.2品种、品系鉴定和杂种纯度分析 在国外，指纹图谱用来鉴定The specific band in

16、Xianyou 63 amplified withAFLP primer combination E-AAC/M-CATThe specific band in Xianyou 6 1 2 3Complementary pattern amplified with AFLP primer pair EcoRI-AAG/MseI-CAA. 1. Female parent Zhenxian 97A; 2. Shanyou 63(Hybrid); 3. Male parent Minghui63. 1 2 3Complementary patterSSR检测杂交种郑单958纯度P1:父本；P2：母

17、本； 1-22：杂交种M P1P21 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16171819202122SSR检测杂交种郑单958纯度M P1P21 2 32.3 亲缘关系分析DNA标记所检测的是作物基因组DNA水平的差异，因而非常稳定，在分子图谱帮助下对品种之间的比较可覆盖基因组，大大提高结果的可靠性。品种资源的鉴定与保存研究作物的起源与发展进化指导杂交育种亲本选配，减少杂交组合数，有效划分杂种优势群，为提高育种效率提供依据。2.3 亲缘关系分析DNA标记所检测的是作物基因组DNA水平分子标记技术及其应用课件2.4 基因标记及标记辅助育种标记目标性状的方法：近等

18、基因系法（Near-isogenic Lines，NILs）混合群体分组分析法（Bulked Segregant Analysis，BSA） 2.4 基因标记及标记辅助育种标记目标性状的方法：分子标记技术及其应用课件分子标记技术及其应用课件分子标记技术及其应用课件2.4 基因标记及标记辅助育种MAS的主要应用有两个方面。有利基因的转育有利基因累加2.4 基因标记及标记辅助育种MAS的主要应用有两个方面。2.4 基因标记及标记辅助育种标记辅助选择育种已开始在育种中应用。Chen（2001）利用与水稻抗白叶枯病基因a21连锁的标记辅助选择，通过3代回交、1代自交成功地将a21基因导入恢复系6087中，6087（a21）与轮回亲本相似性达到98.8。 2.4 基因标记及标记辅助育种标记辅助选择育种已开始在育种2.5 数量性状因位点（QTL）的分子标记辅助选择QTL是在高密度的遗传图谱基础上，通过一定实验设计，获得分子标记，借助Mapmarker软件分析确定控制某一性状的基因在染色体上的位置。当目标性状由少数几个基因控制时用标记选择，对发掘遗传潜力非常有效。2.5 数量性状因位点（QTL）的分子标记辅助选择QTL是在3 问题及其对策 显性与选择效率基因型限制稳定性、可操作性3 问题及其对策 显性与选择效率3.1显性与选择效率显性标记不能区分纯合、杂合基因型