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1、分子標記及其在植物遺傳育種中的應用遺傳標記(geneticmarker)具有多型性易于鑒別與目標基因緊密連鎖性狀標記色澤,形態(tài)…細胞學標記倒位,易位,G/N/C帶…生化標記同功酶…分子標記RFLP、RAPD、SSR、AFLP、SNP……基礎-基因表達結果表現(xiàn)型DNA堿基序列變異形態(tài)標記遺傳學上穩(wěn)定、可見的外部特征---遺傳與環(huán)境、結構基因與調控基因綜合作用的結果。如穗形、芒長、穗長、粒色、穗形、矮稈、卷葉等。特點:直觀簡單從基因型到表現(xiàn)型存在基因表達、調控、個體發(fā)育等環(huán)節(jié),表型差異有時難以反映基因型差異。細胞學標記染色體數(shù)目變異及結構變異,表現(xiàn)在染色體核型(數(shù)目、大小、隨體、著絲
2、點位置等)和帶型(C帶、N帶、G帶等)。隨著分帶、細胞原位雜交等研究技術的發(fā)展,可在染色體水平揭示更多遺傳變異。特點:直觀、快速而經濟,但變異十分有限,當染色體數(shù)目形態(tài)相似時難以分辨。生化標記——貯藏蛋白和同工酶貯藏蛋白同工酶特點:經濟、方便、成本較低結構基因表達產物,對非結構基因無能為力;所檢測位點只是基因組一部分;數(shù)量有限,有時受發(fā)育時期和環(huán)境影響。分子標記本質是以核苷酸序列作為標記,一般特點:(1)不受季節(jié)、環(huán)境、基因表達與否的限制;(2)多態(tài)性高,存在著豐富的等位變異;(3)數(shù)量豐富,多態(tài)性遍及整個基因組;(4)表現(xiàn)為“中性”,不影響目標性狀的表達,與不良性狀無必然的連鎖
3、;(5)許多分子標記表現(xiàn)共顯性,能鑒別純合雜合基因型,提供完整的信息。分子標記的分類(Staub等1996)分子標記以Southern為基礎如RFLP以PCR為基礎單引物PCR標記有RAPD、AP-PCR、DAF、ISSR等雙引物選擇性擴增PCR主要指AFLP需克隆、測序構建特殊雙引物PCR標記如SSR、STS等植物遺傳研究中常用的分子標記RFLP—RestrictionFragmentLengthPolymorphismRAPD—RandomAmplifiedPolymorphicDNAs(DAF,AP-PCR)SSR—SimpleSequenceRepeatAFLP—Ampl
4、ifiedFragmentLengthPolymorphismRFLP原理:DNA限制性內切酶酶切電泳轉移到硝酸纖維素濾膜同位素或非放射標記(如地高辛等)的探針雜交膠片放射自顯影,顯示酶切片段大小酶切:3-5ugDNA,以10U內切酶酶切5小時電泳:0.6-0.8%瓊脂糖膠70V電泳16小時染色:EtBr染色20分鐘變性:0.25MHCl20分鐘,抽真空,水冼印跡:加入0.4NNaOH,進行Southern印跡沖洗:以2×SSC冼膠,風干酶切—電泳—印跡—雜交—洗脫預雜交:將雜交膜放人預雜交液(水、5×HSB、DenhardtⅢ)中,封好后置65℃溫箱中振蕩5-6小時。雜交:預雜
5、交液中加入標記好的marker和探針,放入雜交膜浸勻。封好雜交盒后,置65℃溫箱中振蕩過夜。洗脫:將膜轉入洗脫盒,加入洗脫液65℃振蕩洗脫兩次(15min/次),吸干包好。—放射自顯影將洗脫好的雜交膜置于增感屏上,于暗室中將X-光片放于雜交膜上,再放上另一張增感屏,裝人暗袋,并用夾板夾好。置-70℃超低溫冰箱中曝光10天左右。使用磷屏儀,操作更方便。RFLP探針來源:cDNA探針與基因組DNA(gDNA)探針cDNA探針:保守性較強,探針檢測的多態(tài)性頻率較低。gDNA探針:檢測的多態(tài)性頻率較高,但不同種屬特異性較強。玉米RFLP探針:http://www.maizegdb.org
6、/probes.Html探針標記—隨機引物法25ng變性DNA5ul寡聚核苷酸2ulBSA3ul[α-32P]dCTP2ulKlenow酶加水至50ul,37℃溫箱中標記2小時RFLP標記特點共顯性,可以區(qū)別純合和雜合基因型穩(wěn)定、重復性強某些植物中開發(fā)探針已遍及整個基因組缺點:DNA需要量較大,技術復雜;用于做圖較費時,難以分析大量樣品;在基因組較大、嚴格自花授粉作物上多態(tài)性很低,使遺傳圖飽和度低。RAPD原理:用一個隨機引物(8-10bp)、堿基隨機排列的寡核苷酸序列,非定點地擴增基因組DNA,然后電泳分開擴增片段。PolymeraseChainReaction-PCR3'5'
7、5'3'TargetDNAsequenceGCTCGCAGTACTTCATGACGAGCGdenature@95?C5'3'3'5'GCTCGCAGTACTTCATGACGAGCGTCATGAGCTCGCannealprimers@60?CTaqpolymerasebinds3’andextendsGCTCGC5'3'3'5'AGTACTTCATGACGAGCGTCATGAGCTCGCDNAisdoubledwitheachcycleRepeat25-40timesRAPD的操作