遗传图谱构建时标记的选择与表达序列标签
农业生物技术学报Journal of Agricultural Biotechnology 2005,13(1):114~118
*基金项目：国家基础研究重点发展规划（973）项目（No.G2*******）和国家高技术研究与发展计划（863）项目（No.2002AA211042）资助。赵志辉：男，1965出生，中国农业大学农业生物技术国家重点实验室博士后。**通讯作者。Author for correspondence.Email:
·综述
·遗传图谱构建时标记的选择与表达序列标签*
赵志辉
李宁**
(中国农业大学农业生物技术国家重点实验室,北京100094)
摘要:表达序列标签（EST ）是一种快速有效揭示基因组容量的方法。ESTs 在新基因的发现、基因作图和基因组序列编码区域的确定等方面起到重要作用。综述了遗传图谱构建时标记选择及EST 的应用。
关键词:表达序列标签;标记;遗传图谱
Marker Selection on Genetic Map Construction and Its Expressed Sequence Tags
ZHAO Zhi-Hui LI Ning**
(
)
The expressed sequence tags (ESTs)have been described as a rapid and efficient method to reveal the information
content of genomes and have successfully applicated to discover new genes,finish genetic map and identify the coding regions in genomic sequences.This article reviews the marker selection on map construction and the EST
application.
expressed sequence tags(ESTs);marker;genetic map
自1991年表达序列标签（EST ）战略实施以
来，有关EST 研究方向主要集中在物理图谱的构建、新基因的发现和特异组织的表达图谱研究(Wilcox .,1991;Hudsom .,1995;Khan .,1997;Durkin .,1992;Adams .,1991)。随着EST 研究的不断深入，EST 在不同领域的应用也日趋广泛。目前EST 技术已经广泛地应用于比较基因组学、功能基因组学和疾病基因组学等研究领域，并且已经成为基因组学与后基因组学的桥梁和工具(O'Brien .,1993;Hieter .,Boguski .,1997;Mao .,1998)。
遗传图谱（genetic map ）又称连锁图谱（linkage map ）或遗传连锁图谱（genetic linkage map ），是指人类基因组内基因以及专一的多态性DNA 标记相对位置的图谱，其研究经过了经典基因连锁图谱到现代DNA 标记连锁图谱的过程。经典遗传图谱主要是研究多态性基因的相互关系、这些基因所构成的连锁群（linkage group ）以及连锁群中各多态性基因的线性关系。经典遗传图谱不能告诉
人们某个基因的具体位置，而只能以标记与性状的连锁关系来推测。
1遗传图谱构建的传统标记类型
构建遗传图谱的DNA 标记主要经过了以下几个演变过程：
第1代标记：是指一类经典的遗传标记。最初主要是利用蛋白质或免疫学多态性位点作为标记来研究这些标记位点与所研究性状之间的相关关系，从而建立标记系统与性状之间的连锁关系，如ABO 血型位点标记、HLA 位点标记等。但由于已知多态性蛋白位点很少，等位基因的数目有限，无法获得足够的信息量，准确性差和检测技术的繁琐等因素，限制了人类基因组的遗传分析工作，这也促使人们设法从DNA 上寻找可靠的标记系统。
20世纪70年代中后期建立起来的限制性片段长度多态性（RFLP ）是第一种DNA 标记，通常也把这种标记方法归为第一代标记(Gusella .,1987)。RFLP 主要研究对象是各种形式序列水平的DNA 限
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制性酶切多态性，包括单碱基改变、插入/缺失突变、长度重复多态等所引起的酶切位点的获得或丢失。检测手段主要为酶切和Southern杂交。与蛋白及免疫等标记位点相同，RFLP主要是通过凝胶电泳和Southern杂交所获得的酶切片段长度多态性与表型性状之间进行连锁分析，来获得多态性与性状之间的相关关系。这类标记在整个基因组中位点数目可达105个以上。该系统一经建立就被应用于基因组研究中。这一方法的研究的确使人类遗传学的研究进入分子水平成为可能。而且由于这一策略的推动，引导人们定位克隆了近100个重要的孟德尔方式遗传疾病（https://www.wendangku.net/doc/0d1118417.html,/OMI M/）。
第2代标记1985年英国Leicester大学的Jeffreys及其同事在人的肌球蛋白基因中发现了一些短的简单重复单位，称之为小卫星中心(minisatellite core)。随后的许多研究逐渐证明(Jeffrey.,1985)，在人类基因组中分布有大量的此类长度的多态性标记，它们可能以正向或反向串联成簇，并分布于基因组的各个部位。随后其它标记系统如数目可变的串联重复（variable number of tandem repeats，VNTR）、短串联重复（short tandem repeats,STR，short sequence length polymorphism，SSLP）、扩增片段长度多态性（amplified fragment length polymorphism，AFLP）等也相继建立(Waye and Fourney,1990;Vos.,1995;Cho.,1996; Grasemann.,1999)。这些微卫星位点在基因组内不但含量丰富，其多态性较好，且符合孟德尔遗传规律,因而可以为连锁分析提供足够多的遗传信息。加之由于PCR等实验技术的应用，大大降低了检测成本并提高了检测过程的自动化程度。目前，高密度的微卫星遗传图谱已经构建完毕，并可以供研究者自由使用。这一策略的发展大大加快了孟德尔方式遗传病的基因定位和克隆工作的速度，并在一定程度上推动了许多复杂的多基因遗传病的研究。在目前的基因定位研究中，这一系统是应用最广的标记系统，也是大规模基因组扫描（gene scanning）的基础。其缺点主要是：对位点的分型需要凝胶电泳，从而使之较难达到完全的自动化，但各种荧光标记测序仪的使用使得这种状况得到了改善。
第3代标记随着基因组研究的发展，1996年美国麻省理工学院的人类基因组研究中心负责人Lander提出了一类新的标记方法-单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism,SNP）(Garg.,1999)。人类群体有很大的遗传多样性,而在大多数基因位点上都会有若干等位基因(alleles);对每一个核苷酸来说,其突变率大约为10-9左右，这就意味着每一个核苷酸在任何一代人群中大约每1伊109个个体就会发生一次变异。由这种方式产生的单碱基变异就形成许多双等位型标记（biallelic marker），这种标记在人类基因组中可达到300万个，平均约每1000个碱基对就会有1个。因此，3~4个相邻的这种标记构成的单倍型（haplotype）就可以有8~16种，相当于1个微卫星标记所形成的多态性。但是由于这种标记数目多，覆盖密度大，且目前各种新技术的开发和检测手段的进步可以允许人们迅速地检测大数量的SNP来弥补起多态性的不足，因而在基因定位的研究中就有着其它标记系统不可比拟的优越性和潜力。这种标记的开发和应用摈弃了遗传标记分析技术的“瓶颈”凝胶电泳，为DNA芯片技术应用于遗传作图提供了基础。
综上所述，作为遗传连锁图谱的DNA标记至少应具备以下几个条件：
（1）任何一种构建遗传图谱时所使用的标记，一个重要的属性就是多态性的存在。遗传连锁图谱主要是用来确定基因在染色体上的线性排列方式。基因之间在染色体上的遗传距离是以交换值来衡量的（cetiMorgan）。（2）信息量大，基因组内密度大。（3）遗传共显性，即可以在群体中区分3种基因型。（4）成本低，操作简便，适合作大规模的基因型分析，特别适合于自动化分析。
2EST的概念及在遗传图谱构建时的应用
EST作为遗传标记应用与连锁分析是近年来刚刚发展起来的一项新的标记方法。EST是从已构建好的cDNA文库中随机取出一个克隆，从5'末端或3'末端对所插入的cDNA片段进行一轮（single pass，single run）单向自动测序，所获得的约60~500 bp的一段cDNA序列就称为1个EST。由于EST 是短的核苷酸序列，而且根据构建文库时所采用引物的差异，所测定的序列可以是cDNA的各个区段，包括5'末端和3'末端、5'上游非翻译区（UTR）和3'UTR，也可以是cDNA的任何内部序列。由于所测定的cDNA来源于mRNA，因此每一个EST均代表了文库构建原组织的基因组DNA中一个表达基因的部分转录片段。
EST的长度直接决定了信息含量的大小。Adams(1995)认为，片段长度在150bp以上的EST
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序列所含的信息量最高，而且非常适合于同源产物的寻找和遗传图谱的构建。
遗传标记方法的最终目的是将基因定位于并将之按一定顺序线性排列于染色体上。EST是来源于cDNA的表达序列片段，其本身即是表达序列，作为遗传标记，EST比其它标记更能代表表达序列在染色体上的存在。而且由于EST的测定是基于cDNA 的5'或3'端序列，尤其是3'端的序列，其选择压力比编码区要小，因此存在着同一基因的3'端序列在不同物种或不同品种之间的不同类型的多态性分布，而且由于多拷贝基因的存在，可以通过FISH及其它方法将这些EST片段或部分cDNA序列定位于染色体的某一区段，并应用于遗传图谱的构建。利用来源于cDNA片段的EST作为遗传标记，可以真实并直接的反映基因在染色体上的位置，因此有着其它标记方法无法比拟的优越性。在人类基因组中存在着约35000个基因(Vos.,1995)，而由其产生的EST更是成千上万，因此用EST作为遗传标记所含有的信息量大，在基因组内存在的密度也很大。在另一方面，根据EST序列可以获得外显子之间的位置，因此可以利用EST序列的保守序列来扩增外显子之间的内含子的序列，并由此选择具有明显多态性的内含子序列来作为遗传图谱构建的标记。这种方法已经在parasitic nematodes的遗传图谱构建过程中得到了应用并取得了较好的效果(Roos .,1998)。
3源于EST的SNP与遗传图谱
构建人类基因组遗传图谱所需要的第三代标记—SNP一直是人们感兴趣的领域(Schmid., 2003)。SNPs是序列变异最常见的形式，人类基因组可以产生构建高密度人类遗传图谱所需要的超过100000个的SNPs标记。由于SNPs可以在基因组中的编码区和非编码区广泛存在，因此可以在基因中发现随机分布标记和标记簇。编码区存在的SNPs(cSNPs)绝大部分是引起或未引起氨基酸突变的单碱基替换。某些cSNPs改变了功能上比较重要的氨基酸残基，从而与表现型紧密地联系在一起。其它cSNPs以其功能与连锁不平衡作图的潜在联系具有很大的作用。
在人类基因组中发现SNPs有很多方法，但大多涉及来源于不同个体或同一个体不同单倍型的相同DNA节段比较分析。例如，通过PCR扩增所获得的DNA片段进行的构像比较、退火温度分析、酶切方式、化学断裂能力的差异或直接测序分析来获得。大量的SNPs也可以通过克隆重叠序列与已知基因序列的高度不匹配进行鉴定。大部分变异位于非编码区而使基因组DNA形成膨泡结构。另一个获得cSNPs的有效途径来源于从cDNA获得的单向测序有效序列—表达序列标签(Ewing and Green P,2000)。
大规模的ESTs分析导致对已知或未知基因的表达情况的了解。由于这些EST序列来源于不同的cDNA文库，分别代表了不同的个体及不同生理状态下的组织内基因的表达情况，可以产生大量丰余的EST资料以获得cSNPs。在基因的非编码区产生cSNPs早已为人们所熟知，在基因的编码区产生cSNPs也有许多报道。Garg等(1999)应用50个不同cDNA文库的组装表达序列标签，鉴定出850个已知人类基因近640000个碱基的编码区拼接体，扫描了这些序列的高品质突变类型,结果表明在165个基因中鉴定和定性了201个候选单核苷酸多态性位点。根据较保守的估计，该实验中的编码区核苷酸变异程度为3/10000。该分析表明，不同文库所产生的组装EST可以在人类基因组研究中提供丰富的cSNPs。
利用组装EST鉴定cSNPs的一个主要问题是如何识别这些序列中的变异与由测序错误而引起的错配。这些问题主要是与EST本身的单向测序所允许的错误率（2%）而引起的。在最初的分析过程中，Garg等(1999)应用phred碱基识别方法来系统获得序列的质量并有助于SNPs中分拣（sort）碱基识别错误。为了避免丢失真实的多态性，他们使用了相对中间的质量极限值（>20，相当于错误的概率<1%），而且每个等位基因需要2个有效序列，并取得了较好的效果。随着质量极限值的增高，有效读长越来越短且候选SNPs越来越少。另一个值得注意的问题是体细胞突变，由于EST的产生来源于不同组织的体细胞mRNA，而这些体细胞来源于相同的性细胞或同一合子，但不可否认的是，在个体的生长发育及细胞分裂过程中可能会有突变的发生，虽然其突变率较低，但在一些特殊组织如疾病组织可能会有某种程度的提高，由此而获得的EST可能会与正常情况下所获得的EST单核苷酸多态性有差异。这一点可以通过所比较文库的数量的增加及EST序列的一致性得以矫正。
4动物基因组计划及EST在遗传图谱构建
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中的特点
动物基因组计划与人类基因组计划存在很多的不同，主要集中在以下2点：（1）在目标上不会把定位遗传疾病基因和发展遗传疾病治疗作为重点；（2）在技术上不会把确定基因组全部核苷酸序列作为核心，其目的是最大程度地提高畜禽的生产效率，因此动物基因组计划的重点是确定标记与生产性状之间的连锁关系(李宁，1997)。当已经确定了控制某种重要经济性状的位点在遗传图谱上的位置以及对表型的遗传贡献，就可以利用这些信息来进行选择育种，通常这种位点可能不需要直接克隆该基因的DNA序列，而是主要利用与其紧密连锁的DNA标记来对性状进行选择，这就是DNA标记辅助选择（marker-assistant selection，MAS）。由于重要经济性状大多是数量性状，而目前能够定位的数量性状基因又十分有限，显然将DNA标记辅助选择在分子育种中起到了越来越重要的作用，同时需要指出的是，由于现在畜禽遗传图谱的完善程度尚有不足，因此完全利用DNA标记辅助选择代替常规的育种选择是不明智的。只有将DNA标记辅助选择与常规的育种选择结合起来，改良的遗传进展才能达到最大。随着动物基因组计划的深入开展和相应技术的突破，DNA标记辅助选择已经在动物品种的改良中发挥了越来越显著的作用。
由于人类基因组计划的巨大成就，因此现在畜禽的基因组研究更偏向于利用人类基因组研究成果。比较图谱研究成为了许多畜禽基因组研究者都必须重视一个方面（Anderson.,1996）。由于人类表达基因的发现越来越多，作为表达基因一部分的EST非常容易获得，因此可以利用EST的基因索引作用，来研究不同物种之间基因排列的同线性关系，并作为良好的遗传标记系统来进行精细比较图谱的构建。
5结论与展望
随着人类基因组计划的发展和分子生物学研究的不断深入，人们越来越认识到ESTs在新基因的发现、基因作图和基因组序列中编码区域的确定等方面所起到的重要作用。EST作为表达序列在物理图谱和转录图谱的构建中发挥了重要作用，随着基因组计划的深入，其在遗传图谱构建中的应用也将会得到广泛的重视。
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物理图谱与遗传图谱知识总结(doc8)
遗传图谱 通过遗传重组所得到的基因在具体染色体上线性排列图称为遗传连锁图。它是通过计算连锁的遗传标志之间的重组频率，确定他们的相对距离，一般用厘摩(cM，即每次减数分裂的重组频率为1%)来表示。绘制遗传连锁图的方法有很多，但是在DNA多态性技术未开发时，鉴定的连锁图很少，随着DNA多态性的开发，使得可利用的遗传标志数目迅速扩增。早期使用的多态性标志有RFLP(限制性酶切片段长度多态性)、RAPD(随机引物扩增多态性DNA)、AFLP(扩增片段长度多态性)；80年代后出现的有STR(短串联重复序列，又称微卫星)DNA遗传多态性分析和90年代发展的SNP(单个核苷酸的多态性)分析。 物理图谱 物理图谱是利用限制性内切酶将染色体切成片段，再根据重叠序列确定片段间连接顺序，以及遗传标志之间物理距离［碱基对(bp)或千碱基(kb)或兆碱基(Mb)］的图谱。以人类基因组物理图谱为例，它包括两层含义，一是获得分布于整个基因组30 000个序列标志位点(STS，其定义是染色体定位明确且可用PCR扩增的单拷贝序列)。将获得的目的基因的cDNA克隆，进行测序，确定两端的cDNA序列，约200bp，设计合成引物，并分别利用cDNA和基因组DNA作模板扩增；比较并纯化特异带；利用STS 制备放射性探针与基因组进行原位杂交，使每隔100kb就有一个
标志；二是在此基础上构建覆盖每条染色体的大片段：首先是构建数百kb的YAC(酵母人工染色体)，对YAC进行作图，得到重叠的YAC连续克隆系，被称为低精度物理作图，然后在几十个kb的DNA片段水平上进行，将YAC随机切割后装入粘粒的作图称为高精度物理作图. 因限制性内切酶在DNA链上的切口是以特异序列为基础的,核苷酸序列不同的DNA,经酶切后就会产生不同长度的DNA片段,由此而构成独特的酶切图谱。因此，DNA物理图谱是DNA分子结构的特征之一。DNA是很大的分子,由限制酶产生的用于测序反应的DNA片段只是其中的极小部分,这些片段在DNA链中所处的位置关系是应该首先解决的问题,故DNA物理图谱是顺序测定的基础,也可理解为指导DNA测序的蓝图。广义地说,DNA测序从物理图谱制作开始,它是测序工作的第一步。制作DNA物理图谱的方法有多种,这里选择一种常用的简便方法──标记片段的部分酶解法,来说明图谱制作原理。 用部分酶解法测定DNA物理图谱包括两个基本步骤:
表达序列标签及其应用
万方数据
表达序列标签及其应用 作者：王忠华， 周美园， 夏英武 作者单位：王忠华(浙江大学农业与生物技术学院核农所,)， 周美园(浙江华川专修学院,)， 夏英武(浙江大学农业与生物技术学院核农所,;v) 刊名： 生物化学与生物物理进展 英文刊名：PROGRESS IN BIOCHEMISTRY AND BIOPHYSICS 年，卷(期)：2001,28(1) 被引用次数：3次 本文读者也读过(6条) 1.房学爽.徐刚标.FANG Xue-shuang.XU Gang-biao表达序列标签技术及其应用[期刊论文]-经济林研究 2008,26(2) 2.陈红歌.贾新成表达序列标签及其应用[期刊论文]-生物技术通讯2003,14(1) 3.孙亮先.谢进金.黄周英表达序列标记(EST)研究进展[期刊论文]-泉州师范学院学报2002,20(4) 4.田小军.薛燕萍.TIAN Xiao-jun.XUE Yan-ping表达序列标签在寄生虫功能基因组学研究中的应用[期刊论文]-中国病原生物学杂志2008,3(3) 5.于凤池.Yu Fengchi EST技术及其应用综述[期刊论文]-中国农学通报2005,21(2) 6.吕桂云.张海英.郭绍贵.许勇表达序列标签(EST)分析方法及在植物抗病研究中的应用[期刊论文]-中国农学通报2010,26(8) 引证文献(3条) 1.陈云天.徐树青.童晓梅.郑晓光.于军.格日力藏族外周血淋巴细胞表达序列标签分析[期刊论文]-山东医药2010(44) 2.房学爽.徐刚标表达序列标签技术及其应用[期刊论文]-经济林研究 2008(2) 3.褚延广星星草耐盐分子机理研究及相关基因的克隆[学位论文]硕士 2005 本文链接：https://www.wendangku.net/doc/0d1118417.html,/Periodical_swhx200101033.aspx
分子遗传学名词解释
2014分子遗传学复习 一、名词解释 1、结构基因（Structural gene）：可被转录形成mRNA，并进而翻译成多肽链，构成各种结构蛋白质，催化各种生化反应的酶和激素等。 2、调节基因（Regulatory gene）：指某些可调节控制结构基因表达的基因，合成阻遏蛋白和转录激活因子。其突变可影响一个或多个结构基因的功能，或导致一个或多个蛋白质（或酶）量的改变。 3、基因组(genome)：基因组（应该）是整套染色体所包含的DNA分子以及DNA 分子所携带的全部遗传指令。或单倍体细胞核、细胞器或病毒粒子所含的全部DNA或RNA。 4、C值悖理(C-v a l u e p a r a d o x)：生物基因组的大小同生物在进化上所处的地位及复杂性之间无严格的对应关系，这种现象称为C值悖理(C——value paradox)。 N值悖理（N-v a l u e p a r a d o x）：物种的基因数目与生物进化程度或生物复杂性的不对应性，这被称之为N（number of genes）值悖理(N value paradox)或G（number of genes）值悖理。 5、基因家族(gene family)：由同一个祖先基因经过重复(duplication)与变异进化而形成结构与功能相似的一组基因，组成了一个基因家族。 6、孤独基因（orphon）：成簇的多基因家族的偶尔分散的成员称为孤独基因（orphon) 。 7、假基因(pseudogene): 多基因家族经常包含结构保守的基因，它们是通过积累突变产生，来满足不同的功能需要。在一些例子中，突变使基因功能完全丧失，这样的无功能的基因拷贝称为假基因，经常用希腊字母表示 8、①卫星DNA（Satellite DNA）：是高等真核生物基因组重复程度最高的成分，由非常短的串联多次重复DNA序列组成。 ②小卫星DNA(Minisatellite DNA) ：一般位于端粒处，由几百个核苷酸对的单元重复组成。 ③微卫星DNA (Microsatellite DNA)：由2－20个左右的核苷酸对的单元重复成百上千次组成。 ④隐蔽卫星DNA(cryptic satellite DNA)：用密度梯度离心分不出一条卫星带，但仍然存在于DNA主带中的高度重复序列 9、DNA指纹(DNA fingerprints)：小卫星DNA是高度多态性的，不同个体，各自不同。但其中有一段序列则在所有个体中都一样，称为“核心序列”，如果把核心序列串联起来作为探针，与不同个体的DNA进行分子杂交，就会呈现出各自特有的杂交图谱，它们和人的手纹一样，具有专一性和特征性，因个体而异，因而称为“DNA指纹”。 10、超基因(super gene) ：是指真核生物基因组中紧密连锁的若干个基因座，它们作用于同一性状或一系列相关性状。 超基因家族（supergene family）：是DNA序列相似，但功能不一定相关的若干个单拷贝基因或若干组基因家族的总称。 11、单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，SNP)：主要是指基因组水平上由单个核苷酸的变异所引起的DNA顺序多态性。它是人类可遗传变异中最常见的一种，占所有已知多态性的90％以上。 12、遗传标记（Genetic marker）：可示踪染色体、染色体片段、基因等传递轨
分子遗传全
名词解释： 1)遗传标记：是指在遗传分析上用作标记的基因，也称为标记基 因。在重组实验中多用于测定重组型和双亲型。 2)基因组学：是研究生物基因组和如何利用基因的一门学问。用 于概括涉及基因作图、测序和整个基因组功能分析的遗传学分支。 3)表观遗传学：（由于非基因序列改变所致基因表达水平变化， 如DNA甲基化和染色质结构变化）研究不涉及DNA序列改变的基因表达和调控的可遗传修饰，即探索从基因演绎为表型的过程和机制的一门新兴科学。 4)微卫星DNA：重复单位序列最短，只有2～6bp，串联成簇，长 度50～100bp，又称为短串联重复序列。 5)遗传缺陷：是由于人体染色体或染色体所携带的遗传物质发生 异常而引起的疾病。 6)体细胞转基因克隆：把体细胞核移入去核卵母细胞中，使其发 生再程序化并发育为新的胚胎，这个胚胎最终发育为动物个 体。 7)数量性状基因座：对数量性状有较大影响的基因座称为数量性 状基因座（quantitative trait locus，QTL)，它是影响数量性状的一个染色体片段，而不一定是一个单基因座。 8)质量性状：是指个体间没有明显的量的区别而表现非连续性变 异的性状，各变异类型间存在明显区别，能够直接加以描述的
性状。 9)表型相关：就是同一个体的两个数量性状度量值间的相关。 10)遗传力：广义遗传力：指数量性状基因型方差占表型方差的比 例，它反映了一个性状受遗传效应影响有多大，受环境效应影响多大。狭义遗传力：指数量性状育种值方差占表型方差的比例。 11)重复力：是衡量一个数量性状在同一个体多次度量值之间的相 关程度的指标。 12)开放阅读框（open reading frame，ORF）：（结构基因的起始 密码子到终止密码子）是结构基因的正常核苷酸序列，从起始密码子到终止密码子的阅读框可编码完整的多肽链，其间不存在使翻译中断的终止密码子。 13)分子标记辅助选择：是通过与目的基因紧密连锁或共分离的分 子标记, 对DNA 目标区域进行直接筛选,进行育种。 14)主效基因：对某一性状的表现起主要作用，效应较大的基 因。 15)转录组学：是一门在整体水平上研究细胞中基因转录的情况及 转录调控规律的学科。简而言之，转录组学是从RNA水平研 究基因表达的情况。转录组即一个活细胞所能转录出来的所有RNA的总和，是研究细胞表型和功能的一个重要手段。 16)数量性状：个体间差异只能用数量来区别，变异是连续的的性 状。
分子标记遗传图谱的构建方法---完整
分子标记遗传图谱的构建 检测出的每个分子标记反映的都是相应染色体座位上的遗传多态性状态。为了有效地分析利用分子标记所提供的遗传信息，人们希望知道不同分子标记在染色体上的相对位置或排列情况，也就是要构建分子标记的遗传连锁图谱。利用DNA标记构建遗传连锁图谱在原理上与传统遗传图谱的构建是一样的。其基本步骤包括：选择适合作图的DNA标记；根据遗传材料之间的DNA多态性，选择用于建立作图群体的亲本组合；建立具有大量DNA标记处于分离状态的分离群体或衍生系；测定作图群体中不同个体或株系的标记基因型；对标记基因型数据进行连锁分析，构建标记连锁图。至今为止，已构建了许多植物的高密度分子标记连锁图。本章侧重介绍利用DNA标记构建分子遗传连锁图谱的原理与方法。 第一节作图群体的建立 要构建DNA标记连锁图谱，必须建立作图群体。建立作图群体需要考虑的重要因素包括亲本的选配、分离群体类型的选择及群体大小的确定等。 一、亲本的选配 / 亲本的选择直接影响到构建连锁图谱的难易程度及所建图谱的适用范围。一般应从四个方面对亲本进行选择，首先要考虑亲本间的DNA多态性。亲本之间的DNA多态性与其亲缘关系有着密切关系，这种亲缘关系可用地理的、形态的或同工酶多态性作为选择标准。一般而言，异交作物的多态性高，自交作物的多态性低。例如，玉米的多态性极好，一般自交系间配制的群体就可成为理想的RFLP作图群体；番茄的多态性较差，因而只能选用不同种间的后代构建作图群体；水稻的多态性居中，美国康乃尔大学实验室1988年发表的RFLP连锁图谱是以籼稻和爪哇稻之间的杂交组合为基础构建的（McCouch et al. 1988）。在作物育种实践中，育种家常将野生种的优良性状转育到栽培种中，这种亲源关系较远的杂交转育，DNA 多态性非常丰富。第二，选择亲本时应尽量选用纯度高的材料，并进一步通过自交进行纯化。第三，要考虑杂交后代的可育性。亲本间的差异过大，杂种染色体之间的配对和重组会受到抑制，导致连锁座位间的重组率偏低，并导致严重的偏分离现象，降低所建图谱的可信度和适用范围；严重的还会降低杂种后代的结实率，甚至导致不育，影响分离群体的构建。由于各种原因，仅用一对亲本的分离群体建立的遗传图谱往往不能完全满足基因组研究和各种育
遗传标记的发展及其类型
遗传标记的发展及其类型 1形态标记 19世纪60年代，Mendel以豌豆为材料，详细研究了豌豆的7对相对性状的遗传规律。由于这些性状都具有典型的外部形态，很容易识别，从而构成了最早的遗传标记，即形态学标记，由此奠定了近代遗传学的基础。形态标记是利用植物外部形态多态性进行的标记技术。自然界中的生物存在着许多非常明显的形态标记，如果形、花色、矮杆、卷叶等。形态标记简单直观且经济方便，但大多数植物中的形态标记数量有限，多态性较差，表型易受环境影响，且形态标记的获得周期长，不适于需要完整的基因组测试的数量性状位点分析，故形态标记在作物遗传育种中的作用有限。 2细胞学标记 细胞学标记是利用植物细胞染色体的变异的标记技术。植物细胞染色体的变异包括染色体核型和带型的变异。细胞学标记虽然能进行一些重要基因的染色体定位，但标记材料的培育需要大量的人力和时间，并且有些物种对染色体数目和结构变异反应敏感，难以获得标记材料，从而限制了细胞学标记在遗传育种上的应用。 3生化标记 生化标记主要指同工酶标记，是依据植物体内有效成分的化学分析进行标记的技术。同工酶是同种功能的酶的不同形式，由一个以上基因座位编码，其可通过电泳和组织化学染色法分离成肉眼可见的酶谱带型。与形态标记和细胞学标记相比，生化标记表现近中性，对植物经济性状无大的不良影响，且是基因产物差异的直接反映，受环境影响较小。但由于在植物群体研究中能表现出位点多态性的同工酶种类较少，使其应用也受到限制而不能成为较理想的遗传标记。 4分子标记 分子标记是以生物大分子的多态性为基础的标记技术，目前使用的分子标记主要是指DNA分子标记。DNA分子标记能反映植物个体或种群的基因组DNA 间的差异，如由于碱基易位、倒位、缺失、插入、重排或由于存在长短与排列不一的重复序列而产生的差异。起步于20世纪70年代的分子标记在近40年间发展迅速，目前已出现了几十种分子标记方法。与前3种标记(形态、细胞学和生化标记)技术相比，分子标记具有巨大的优越性: ①直接以DNA的形式表现，在植物体的各个组织、各发育时期均可检测到，受季节、环境限制，不存在表达
分子遗传(名词解释及简答)
名词、简答（依据ppt） 一、基因表达调控 1.基因(Gene) 遗传的基本单位，含有编码一种RNA，大多数情况是编码一种多肽的信息单位； 负载特定遗传信息的DNA片段，其结构包括由DNA编码序列、非编码调节序列和内含子组成的DNA区域。 2.基因表达(gene expression) 从DNA到蛋白质的过程。 对这个过程的调节即为基因表达调控(regulation of gene expression)。 3.基因表达的特点 时间特异性——发育阶段特异性 空间特异性——组织细胞特异性 4.基因表达调控的概念 机体各种细胞中含有的相同遗传信息(相同的结构基因)，根据机体的不同发育阶段、不同的组织细胞及不同的功能状态，选择性、程序性地表达特定数量的特定基因的过程。 5.基因表达的方式 1）组成性表达(constitutive expression):基因较少受环境因素影响，而是在个体各个生长阶段的大多数或几乎全部组织中持续表达，或变化很小。如管家基因 ★管家基因(housekeeping gene)：某些基因在一个个体的几乎所有细胞中持续表达。 2）诱导和阻遏表达 诱导表达(induction expression)——在特定环境信号刺激下，基因表现为开放或增强，表达产物增加。 阻遏表达(repression expression)——在特定环境信号刺激下，基因被抑制，从而使表达产物减少。 6.基因表达调控的意义 1）以适应环境、维持生长和增殖 2）以维持细胞分化与个体发育 7.原核生物基因表达的调控 8、真核生物基因表达的调控——多层次和复杂性 ★转录前水平：染色体丢失、基因扩增、基因重排、DNA的甲基化、 组蛋白修饰、染色质结构
表达序列标签在药用植物研究中的应用
表达序列标签在药用植物研究中的应用 作者：吴春颖， 宋经元， 陈士林， WU Chun-ying， SONG Jing-yuan， CHEN Shi-lin 作者单位：吴春颖,WU Chun-ying(中国医学科学院中国协和医科大学药用植物研究所,北京,100094;北京林业大学,北京,100083)， 宋经元,陈士林,SONG Jing-yuan,CHEN Shi-lin(中国医学科学 院中国协和医科大学药用植物研究所,北京,100094) 刊名： 中草药 英文刊名：CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS 年，卷(期)：2008,39(5) 被引用次数：5次 参考文献(39条) 1.Adams M D;Kelley J M;Gocayne J D Complementary DNA sequencing:expressed sequence tags and human genome project[外文期刊] 1991(5013) 2.Boguski M S The turning point in genome research[外文期刊] 1995(08) 3.王伟;朱平;程克棣药用植物基因组及ESTs研究[期刊论文]-中国生物工程杂志 2004(01) 4.朱平;王伟;程克棣药用植物功能基因[期刊论文]-中国生物工程杂志 2004(02) 5.万海伟;杜立新表达序列标签(ESTs)在基因组学研究中的应用[期刊论文]-生物技术通报 2004(01) 6.White J A;Todd J-Newman T A new set of Arabidopsis expressed sequence tags from developing seeds The metabolic pathway from carbohydrates to seed oil[外文期刊] 2000(04) 7.Pereirao S L;Leonard A E;Huang Y S Identification of two novel microalgal enzymes involved in the conversion of the omega3-fatty acid,eicosapentaenoic acid,into docosahexaenoic acid[外文期刊] 2004 8.于凤池ESTs技术及其应用综述[期刊论文]-中国农学通报 2005(02) 9.Wu J;Maehara T Shimokawa T A comprehensive rice transcript map containing 6591 expressed sequence tag sites[外文期刊] 2002(03) 10.Venter J C;Adams M D;Eugene W M The sequence of the human genome[外文期刊] 2001 11.Goff S A;Ricke D;Lan T H A draft sequence of the rice genome(Oryza sativa L.ssp.japonica)[外文期刊] 2002(5565) 12.Collins F S;Patrinos A;Jordan E New goals for the U.S.human genome project:1998-2003[外文期刊] 1998(5389) 13.Hattori M;Tsukahara F;Furuhata Y A novel method for making nested deletions and its application for sequencing of a 300 kb region of human APP locus[外文期刊] 1997(09) 14.Liu C J;Huhman D;Sumner L W Regiospecific hydroxylation of isoflavones by cytochrome p450 81E enzymes from Medicago truncatula[外文期刊] 2003(04) 15.Murata J;Bienzle D;Brandle J E Expressed sequence tags from Madagascar periwinkle(Catharanthus roseus) 2006(18) 16.Kim M K;Lee B S;In J G Comparative analysis of expressed sequence tags(ESTss)of ginseng leaf[外文期刊] 2006(06) 17.郭强;项安玲;杨清利用ESTs及生物信息学方法挖掘马铃薯中miRNA及其靶基因[期刊论文]-科学通报 2007(14) 18.Lee M H;Jeong J H;Seo J W Enhanced triterpene and phytosterol biosynthesis in Panax ginseng overexpressing squalene synthase gene[外文期刊] 2004(08)
分子标记种类及概述
分子标记概述 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）和分子标记（molecular marker）。分子标记是其中非常重要的一种，他是以个体间遗传物质核苷酸序列变异为基础的遗传标记，是DNA 水平遗传多态性的直接的反映。 早在1923年，Sax等就提出利用微效基因与主基因的紧密连锁，对微效基因进行选择的设想。但由于形态标记数目有限，而且许多标记对育种家来说是不利性状，因而难以广泛应用。细胞标记主要依靠染色体核型和带型，数目有限。同工酶标记在过去的二、三十年中得到了广泛的发展与应用。作为基因表达的产物，其结构上的多样性在一定的程度上能反映生物DNA组成上的差异和生物遗传多样性。但由于其为基因表达加工后的产物，仅是DNA 全部多态性的一部分，而且其特异性易受环境条件和发育时期的影响；此外同工酶标记的数量有限，不能满足育种需要。近年来，分子生物学的发展为植物遗传标记提供了一种基于DNA变异的新技术手段，即分子标记技术。 与其它标记方法相比，分子标记具有无比的优越性。它直接以DNA形式出现，在植物体的各个组织、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，基因组变异极其丰富，分子标记的数量几乎是无限的；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，对隐性的性状的选择十分便利，能够鉴别出纯合的基因型与杂合的基因型，提供完整的遗传信息。随着分子生物学技术的发展，现在DNA分子标记技术已有数十种，广泛应用于遗传育种、基因组作图、基因定位、物种亲缘关系鉴别、基因库构建、基因克隆等方面。 分子标记的概念有广义和狭义之分。广义的分子标记是指可遗传的并可检测的DNA序列或蛋白质。蛋白质标记包括种子贮藏蛋白和同工酶（指由一个以上基因位点编码的酶的不同分子形式）及等位酶（指由同一基因位点的不同等位基因编码的酶的不同分子形式）。狭义分子标记是指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异的特异性DNA片段。 理想的分子标记必须达以下几个要求：(1) 具有高的多态性；(2) 共显性遗传，即利用分子标记可鉴别二倍体中杂合和纯合基因型；(3) 能明确辨别等位基因；(4) 遍布整个基因组；(5) 除特殊位点的标记外，要求分子标记均匀分布于整个基因组；(6) 选择中性(即无基因多效性)；(7) 检测手段简单、快速(如实验程序易自动化)；(8) 开发成本和使用成本尽量低廉；(9) 在实验室和实验室间重复性好(便于数据交换)。但是，目前发现的任何一种分子标记均不能满足以所有要求。 分子标记种类 利用分子标记技术分析生物个体之间DNA序列差别并用于作图的研究始于1980年。经过十几年的发展，现在的DNA标记技术已有几十种，主要有一下几大类。
染色体遗传标记
染色体遗传标记 一：基因位点的标记： ?基因所在的染色体。第一个数字表明基因所在的染色体。性染色体用X或Y表示。 ?所在染色体的臂。P是短臂，q是长臂。 ?基因在p或q臂上的位置。基因的位置基于染色体某种特定染色下的亮带和暗带的标准形式。通常用两位数命名（代表区和带），有时后面跟着一个小数点和一个或多个小数（代表亮带或暗带内的亚带）。数字的大小表示离着丝粒的距离。 ?有时，缩写“cen”或“ter”也用于描述基因的位置。“Cen”指基因离着丝粒非常近。“Ter” 代表端粒，表明基因非常靠近p或q臂的末端。 二：染色体和染色体异常的标记 46,XX ：正常女性核型 46,XY：正常男性核型 46,XX,del(14)(q23) ：有46条染色体，女性，14号染色体长臂2区3带缺失。 46,XY,dup(14)(q22q25) ：有46条染色体，男性，14号染色体长臂重复累及2区2带至5带。 46,XX,r(7)(p22q36) ：有46条染色体，女性，7号染色体环。短臂末端（p22）与长臂末端（q36）融合形成环。 47,XY,+21 ：有47条染色体，男性，额外染色体为21号。 不夸张的说，畸形的类型有几百万。以下是一些术语的代码： add =原因不明的额外物质 del = 缺失 de novo = 不是遗传的染色体畸形 der = 衍生染色体 dic ＝双着丝粒 dup = 重复 fra = 脆性位点
idic =具同形双着丝粒的染色体 ins = 插入 inv = 倒位 i or iso =等臂染色体 mar =标记染色体 mat = 母体起源 Minus sign (-) =减号(-),放在染色体号前面表示失去整条染色体,放在染色体号后面表示该染色体变短 mos = 镶嵌型 p = 染色体的短臂 pat = 父本 Plus sign (+) =加号(+),放在染色体号前面表示增加整条染色体,放在染色体号后面表示该染色体加长 q = 染色体长臂 r = 环状染色体 rcp = 互逆 rea = 重排 rec ＝重组染色体 rob =罗伯逊易位:是指D组与G组10个染色体之间的一种特殊类型的易位,过去又称为着丝粒融合 t = 异位 tel = 端粒 ter = 染色体的终点 upd =单亲二体一对染色体(均来自父或母) ? = 不明确
EST (Expressed Sequence Tag)表达序列标签
EST (Expressed Sequence Tag）表达序列标签 EST (Expressed Sequence Tag)表达序列标签—是从一个随机选择的cDNA 克隆，进行5’端和3’端单一次测序挑选出来获得的短的cDNA 部分序列,代表一个完整基因的一小部分，在数据库中其长度一般从20 到7000bp 不等，平均长度为360 ±120bp。由于cDNA 文库的复杂性和测序的随机性，有时多个EST代表同一基因或基因组，将其归类形成EST 簇（EST cluster) 原理： EST是从一个随机选择的cDNA 克隆进行5’端和3’端单一次测序获得的短的cDNA 部分序列，代表一个完整基因的一小部分，在数据库中其长度一般从20 到7000bp 不等，平均长度为360 ±120bp。EST 来源于一定环境下一个组织总mRNA 所构建的cDNA 文库，因此EST也能说明该组织中各基因的表达水平。 技术路线： 首先从样品组织中提取mRNA，在逆转录酶的作用下用oligo (dT) 作为引物进行RT -PCR合成cDNA，再选择合适的载体构建cDNA 文库，对各菌株加以整理，将每一个菌株的插入片段根据载体多克隆位点设计引物进行两端一次性自动化测序，这就是EST 序列的产生过程。 应用： EST作为表达基因所在区域的分子标签因编码DNA 序列高度保守而具有自身的特殊 性质，与来自非表达序列的标记（如AFLP、RAPD、SSR等）相比更可能穿越家系与种 的限制，因此EST标记在亲缘关系较远的物种间比较基因组连锁图和比较质量性状信息是特别有用。同样，对于一个DNA 序列缺乏的目标物种，来源于其他物种的EST也能用于 该物种有益基因的遗传作图，加速物种间相关信息的迅速转化。具体说，EST的作用表现在：⑴用于构建基因组的遗传图谱与物理图谱；⑵作为探针用于放射性杂交; ⑶用于 定位克隆；⑷借以寻找新的基因; ⑸作为分子标记；⑹用于研究生物群体多态性；⑺用于研究基因的功能；⑻有助于药物的开发、品种的改良；⑼促进基因芯片的发展等方面。正是因为EST 表现出了这些巨大潜能，使其得到了充分的利用与发展。 在人类基因组研究中，有一个区别于“全基因组战略”的“cDNA战略”，既只测定转录的DNA序列，也就是测定基因转录产物mRNA反转录产生的互补DNA---cDNA.cDNA代表了基因中编码蛋白质的序列。EST则是cDNA的一个片段，一般长200-400个核苷酸对。一个全长的cDNA分子可以有许多个EST，但特定的EST有时可以代表某个特定的cDNA分子。两端有重叠的共有序列的EST可以组装成一个叠连群(contig），直到装配成全长的cDNA 序列，这样就等于是克隆了一个基因的编码序列。将EST定位在基因组，也可作为基因组作图时的一种标记序列。
重测序-产品类-GBS遗传图谱
方案设计诺禾致源最新发表GBS遗传图谱文章 123 微生物基因组测序16S/18S/ITS等扩增子测序细菌基因组 de novo 测序真菌基因组 de novo 测序微生物重测序宏基因组测序动植物基因组测序全基因组survey 全基因组 de novo 测序泛基因组测序变异检测BSA性状定位遗传图谱全基因组关联分析群体进化Hi-C测序人类基因组测序全基因组测序外显子测序目标区域测序单细胞基因组测序建库测序建库测序诺禾致源微信文章精彩阅读 >> 版权所有：北京诺禾致源科技股份有限公司 转录调控测序 真核有参转录组测序 医学转录组测序 真核无参转录组测序 比较转录组与泛转录组测序 原核转录组测序 宏转录组测序 单细胞转录组测序 LncRNA测序 circRNA测序 small RNA测序 ChiP-seq RIP-seq 全基因组甲基化测序图1 亲本间多态性SNP在全基因组及外显子区域的分布 图4 遗传图谱与物理图谱共线性分析 图2 玉米 bin map (横轴表示染色体编号，纵轴表示样本数； 红色表示与亲本Qi319基因型相同，蓝色表示与亲本Ye478相同； 黄色：杂合基因型) 图3 三个环境下的PH性状相关QTL在染色体上的分布GBS遗传图谱代表文献 中国农业科学院作物研究所研究人员携手诺禾致源重测序团队， 采用GBS技术，利用Illumina HiSeq 2500测序平台，对314株高 世代群体（RILs）进行双末端PE125低深度测序（平均测序深度 0.07×），检测群体SNP，并进行遗传标记开发，亲本间多态性 SNP标记分布如右图所示（图1）。 基于该图谱，对玉米3个株型相关的性状进行了定位，并且在3个 环境中定位出了主效QTL。通过这些定位出的QTL，预测到2个候 选基因，为后续进行基因的准确鉴定奠定了基础（图3）。案例1 基于GBS技术的玉米高密度遗传图谱构建和株型相关性状定位 案例西北农林科技大学研究人员与诺禾致源重测序团队合作，采用GBS技术，对枣树F 1群体的145个个体利用Illumina HiSeq PE150平台测序，检测群体SNP，并进行遗传标记开发，构建遗传图谱。本研究共得到12个连锁群，上图标记数为2540个，遗传距离总长为1456.53cM，标记间平均距离为0.88cM。 2 基于GBS技术构建枣树F 1代高密度遗传图谱 本研究通过亲本及子代SNP基因分型，开发bin 标记，基于4183个 bin 标记构建玉米高密度遗传图谱，遗传距离总长为1545.65cM， 标记间平均距离为0.37cM, 平均物理距离为0.51Mb（图2）。 类 别作物类林木类作物类作物类林木类作物类作物类发表时间2016201620152015201420132013发表刊物BMC Genomics Tree Genetics & Genomes Molecular Breeding BMC Genomics G3:Gene Genomes Genetics BMC Genomics Plos Genetics IF 3.8672.1322.1083.8672.913.8676.661策 略GBS GBS GBS GBS GBS GBS GBS link link link link link link link 物 种 玉米[1] 枣树[2] 狼尾草[3] 木薯[4] 苹果[5] 覆盆子[6] 柳枝稷[7]
分子标记技术简介
分子标记技术简介 分子标记是以个体间遗传物质内核苷酸序列变异为基础的遗传标记，是DNA水平遗传多态性的直接的反映。与其他几种遗传标记——形态学标记、生物化学标记、细胞学标记相比，DNA分子标记具有的优越性有：大多数分子标记为共显性，对隐性的性状的选择十分便利；基因组变异极其丰富，分子标记的数量几乎是无限的；在生物发育的不同阶段，不同组织的DNA都可用于标记分析；分子标记揭示来自DNA的变异；表现为中性，不影响目标性状的表达，与不良性状无连锁；检测手段简单、迅速。随着分子生物学技术的发展，现在DNA分子标记技术已有数十种，广泛应用于遗传育种、基因组作图、基因定位、物种亲缘关系鉴别、基因库构建、基因克隆等方面。 分子标记的概念有广义和狭义之分。广义的分子标记是指可遗传的并可检测的DNA序列或蛋白质。狭义分子标记是指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异的特异性DNA片段。 理想的分子标记必须达以下几个要求：(1) 具有高的多态性；(2) 共显性遗传，即利用分子标记可鉴别二倍体中杂合和纯合基因型；(3) 能明确辨别等位基因；(4) 遍布整个基因组；(5) 除特殊位点的标记外，要求分子标记均匀分布于整个基因组；(6) 选择中性(即无基因多效性)；(7) 检测手段简单、快速(如实验程序易自动化)；(8) 开发成本和使用成本尽量低廉；(9) 在实验室内和实验室间重复性好(便于数据交换)。但是，目前发现的任何一种分子标记均不能满足以所有要求。
【分子标记的种类】 一、基于分子杂交技术的分子标记技术 此类标记技术是利用限制性内切酶解及凝胶电泳分离不同的生物DNA 分子，然后用经标记的特异 DNA 探针与之进行杂交，通过放射自显影或非同位素显色技术来揭示 DNA 的多态性。 ①限制性片段长度多态性(Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP) 1974年Grodzicker等创立了限制性片段长度多态性(RFLP)技术，它是一种以DNA—DNA杂交为基础的第一代遗传标记。RFLP基本原理：利用特定的限制性内切酶识别并切割不同生物个体的基因组DNA，得到大小不等的DNA片段，所产生的DNA数目和各个片段的长度反映了DNA分子上不同酶切位点的分布情况。通过凝胶电泳分析这些片段，就形成不同带，然后与克隆DNA探针进行Southern杂交和放射显影，即获得反映个体特异性的RFLP图谱。它所代表的是基因组DNA在限制性内切酶消化后产生片段在长度上差异。由于不同个体的等位基因之间碱基的替换、重排、缺失等变化导致限制内切酶识别和酶切发生改变从而造成基因型间限制性片段长度的差异。 RFLP的等位基因其有共显性特点。RFLP标记位点数量不受限制，通常可检测到的基因座位数为1—4个。RFLP技术也存在一些缺陷，主要是克隆可表现基因组DNA多态性的探针较为困难；另外，实验操作较繁锁，检测周期长，成本费用也很高。自RFLP问世以来，已经在基因定位及分型、遗传连锁图谱的构建、疾病的基因诊断等研究中仍得到了广泛的应用。
表达序列标签的应用现状及分析方法研究
表达序列标签的应用现状及 分析方法研究 王晓娜,卢欣石 (北京林业大学草地资源与生态实验室,北京100083) 摘要:表达序列标签是由大规模随机挑取的cDN A克隆测序得到的组织或细胞基因组的表达序列标签。1个表达序列标签(EST)代表生物某一时期的某种组织或细胞的1个表达基因。数量迅速增加的表达序列标签已经成为开发分子标记的重要资源。介绍了EST原理、基因表达分析的方法比较、基因测序聚类分析的3个数据库比较及详细方法,表明EST在发现新基因及基因组研究中的应用具有良好的前景。 关键词:表达序列标签;聚类;分析方法 中图分类号:Q78 文献标识码:A 文章编号:1001 0629(2010)05 0076 09 表达序列标签EST(Ex pressed Sequence Tag)是从一个随机选择的cDNA克隆进行5 端和3 端单一次测序获得的短的cDNA部分序列,代表一个完整基因的一小部分,在数据库中其长度一般从20~7000bp不等,平均长度为360 120bp。EST作为表达基因所在区域的分子标签因编码DNA序列高度保守而具有自身的特殊性质,与来自非表达序列的标记(如AFLP、RAPD、SSR等)相比更可能穿越家系与种的限制,因此EST标记在亲缘关系较远的物种间比较基因组连锁图和比较质量性状信息上是特别有用的。另外,由于EST来源于一定环境下一个组织总mRNA所构建的cDNA文库,因此EST也能说明该组织中各基因的表达水平。EST s已经被广泛地应用于基因识别,研究发现EST s的数目比GenBank中其他的核苷酸序列多,研究人员更容易在EST库中搜寻到新的基因[1]。由于EST 测序只是测定部分序列,也不需要对克隆进行排序,因而完成EST测定所需要的人力、物力消耗与基因组测序和全长cDNA测序相比要少的多,具有经济和高效的特点。由于DNA测序技术的不断更新和大规模测序技术的出现,在DNA测序中逐步实现了工厂化和流水作业,因此测序费用大幅度降低[2]。 近年来,表达序列标签数据增长迅速。在GenBank102版本数据中,EST序列已经占用了2/3的记录[3]。美国国立生物技术信息中心(Na tional Center for Biotechno logy Information,NC BI)对EST进行了聚类分析,按基因划分EST,组成UniGene数据库。还有一些网站开发了基于Internet的EST延伸服务,如Labonw eb网站的IRACE(http://ww https://www.wendangku.net/doc/0d1118417.html,bonw https://www.wendangku.net/doc/0d1118417.html,),Bio sino 网站的BioEclone(https://www.wendangku.net/doc/0d1118417.html,: 9090/bio eclone.htm l)等[4 5]。 因此对EST的技术要求及应用进行归纳分析,有利于对研究对象分析不同基因的表达水平,为挖掘和克隆基因提供理论支撑。 1 EST特点及其应用 EST计划作为植物基因组计划的一个重要组成部分,已经在多种植物物种中开展起来。相关标记包括EST SSR、EST PCR、EST SNP、EST AFLP、EST RFLP等[6]。近年来,EST的应用已经深入到生物学的领域,其中表达序列标签微卫星(EST SSR)技术的发展和应用较为普遍,根据SSR的来源可将其分为基因组SSR和 76-84 05/2010 草 业 科 学 PRA T A CU L T U RA L SCI EN CE 27卷05期 V ol.27.N o.05 收稿日期:2009 10 15 基金项目: 863 高产、多抗、优质苜蓿新品种分子聚合育种 项目(2008AA10Z149) 作者简介:王晓娜(1986 ),女,河北衡水人,在读硕士生,主要 从事牧草分子标记辅助育种研究。 E_mail:xiaotaoyan5070@https://www.wendangku.net/doc/0d1118417.html, 通信作者:卢欣石 E_m ail:luxins hi304@https://www.wendangku.net/doc/0d1118417.html,
遗传标记的发展和应用
遗传标记的发展和应用 1 遗传标记的种类 遗传标记是指在遗传分析中区分不同遗传背景的研究对象的可遗传的标记，根据研究水平的不同，可分为形态学标记、同工酶标记和DNA分子标记。Mendel 在经典的豌豆杂交实验中就使用了花色等可用肉眼识别的形态标记。虽然在早期的很长一段时间里，科学家们都在利用形态标记进行连锁分析和遗传作图（Sax, 1923），但由于形态标记数目较少,而且易受环境因素的影响，在界定过程中也易受人为因素影响，不是很准确，因此就限制了其应用和发展。同工酶是指具同一底物专一性的不同分子形态的酶。同工酶的概念虽然早就被提出，但由于技术限制，直到五十年代淀粉凝胶电泳酶谱技术的发明（Hunter and Market, 1957），同工酶技术才得以在遗传学研究中被广泛利用。同工酶标记是一种共显性标记，在不同组织、不同发育阶段和不同物种间可能具多态性，稳定而不受环境影响。但其数目和多态性对于迅猛发展的遗传学研究来说，依然是远远不够的。 随着分子生物学的快速发展，对遗传物质—DNA的认识和体外操作技术水平的不断提高，产生了新的基于DNA水平的分子标记。这类分子标记的多态性是由于DNA水平上的各种变异如：倒位、易位、缺失、插入和单个碱基突变造成的。在长期的自然选择过程中，基因组中积累了大量这种可遗传的变异，并且是均匀地分布于全基因组中的。因此DNA分子标记相对于同工酶标记和形态学标记具有数目丰富、多态性高、稳定不受环境影响等优点。根据DNA分子标记的工作原理可将其分为两类，一为以限制性酶切和分子杂交技术为基础的RFLP标记（Bastein, 1980）, RFLP标记最早是应用于人类基因组研究中，现已广泛地在动、植物的基因组研究中使用于遗传作图，基因定位等方面（Burr et al., 1988; Apuya et al., 1988; Mccouch et al., 1988; Tanksley et al., 1992）。而另一类则是以聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction PCR）为基础的标记。随着PCR 技术的发明和广泛应用，一大批基于此技术的新型分子标记如RAPD（Williams et al., 1990）、AFLP（Zabeau and Vos, 1993）、SSR（Litt and Luty, 1989; Wu, 1993）等也迅速发展起来。RAPD是一种显性标记，以一段通常为10个碱基左右的随机寡核苷酸作为引物在基因组中进行扩增，由于引物的随机性，因此数量巨大，而且由于其主要是基于PCR技术，因此操作相对简便。AFLP标记是以两种限制性内切酶去酶切DNA，然后在两端分别加上两个接头，再进行两次选择性扩增，通常一次扩增可以得到相当多的带，在降低了错误扩增的几率后，AFLP是一种十分高效的标记，而且由于两种限制性内切酶可以任意组合，因此从理论上来说AFLP标记的数目几乎是无限的。AFLP标记可能为显性或共显性。SSR标记多为共显性标记，它是指在基因组中的一些有少数几个（2、3、4）核苷酸组成的简单重复序列，由于在生物的长期进化过程中这些重复序列所处的染色体位置