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DNA分子标记技术基因克隆技术

   日期:2011-01-27     来源:www.cnenzyme.com    作者:酶网    
核心提示:

一、遗传标记分为几类?简述各类标记的特点。
遗传标记(Genetic Markers)是基因型特殊的易于识别的表现形式。它一般具有较强的多态性、表现的共显性、不影响重要的农艺性状和经济方便、易于观察记载等优点。它在遗传学的建立和发展过程中起着重要作用。随着遗传学的发展,遗传标记也在不断的发展。从遗传学的建立到现在,遗传标记的发展主要经历了4个阶段,表现出了4种类型。
1 形态标记(Morphological Markers)
形态标记是指生物的外部特征特性。包括质量性状

一、遗传标记分为几类?简述各类标记的特点。
遗传标记(Genetic Markers)是基因型特殊的易于识别的表现形式。它一般具有较强的多态性、表现的共显性、不影响重要的农艺性状和经济方便、易于观察记载等优点。它在遗传学的建立和发展过程中起着重要作用。随着遗传学的发展,遗传标记也在不断的发展。从遗传学的建立到现在,遗传标记的发展主要经历了4个阶段,表现出了4种类型。
1 形态标记(Morphological Markers)
形态标记是指生物的外部特征特性。包括质量性状作遗传标记和数量性状作遗传标记,例如人的肤色、作物的株高、种子的粒形和动物的体重等。它是最早被使用和研究的一类遗传标记。在遗传的分离规律、自由组合定律和连锁交换定律以及群体遗传学和数量遗传学的研究和应用等方面发挥着重要作用。它具有易于识别和掌握、简单直观等优点,但也具有标记数量少、多态性差和易受环境因素影响等不足。
2 细胞标记(Cytological Markers)
细胞标记主要指染色体组型和带型。染色体组型是指生物体细胞所有可测定的染色体特征总称。包括染色体总数、染色体组数、每条染色体大小和形态、着丝点的位置等。它是物种特有的染色体信息之一,具有很高的稳定性和再现性。对鉴别真假杂种、对研究染色体结构和数目的变异、物种起源和生物的遗传进化等具有重要价值。带型是用染色体分带技术体所产生的明显的染色带(暗带)和未染色的明带相间的带纹,使染色体呈现鲜明的个体性。因此,可以把染色体带型作为一种遗传标记,有效地识别不同物种之间、同一物种不同染色体之间的差异。带型有Q带、G带、R带、T带等类型,但是该遗传标记也有其标记数目有限的弱点。
3 生化标记(Biochemical Markers)
生化标记是指生物的生化特征特性,主要包括同工酶和贮藏蛋白两种标记。同工酶是生物体代谢的调节者,与特殊的生理功能和细胞分化相联系,也与基因进化和物种的演变有关,因此,同工酶既可作为生理指标又可作为遗传标记在生物群体的遗传进化和分类研究中广为应用。另外,同工酶研究也有助于探讨生物个体发育过程中基因表达与调控。生化标记具有简便、经济、快速和准确等优点,但是同样具有标记数目有限的缺点。贮藏蛋白与种子的萌发等发育过程有关,也具有生物种属的特异性,可以作为遗传标记。例如,马铃薯蛋白是马铃薯块茎中的主要蛋白(贮藏蛋白),玉米醇溶蛋白是玉米种子内的贮藏蛋白,按其结构和溶解度分为α、β、γ和δ四大类等。
4 DNA分子标记(Molecular Markers)
DNA分子标记是能反映生物个体或种群间基因组中某种差异特征的DNA片段。此DNA片段是将基因组DNA经过限制性内切酶切割和分子杂交或PCR扩增后在电泳凝胶上(或杂交膜上)检测到的。它广泛地应用于生物基因组研究、进化分类、遗传育种、医学和法学等方面,成为分子遗传学和分子生物学研究与应用的主流之一。
总之,遗传标记的发展随遗传学和科技的发展而发展,总的发展趋势为由低级到高级、由间接到直接、由粗略到精确。上述前3种遗传标记均为以基因表达结果为基础,是对基因的间接反映,第4种标记是DNA水平遗传变异的反映,是对基因的直接反应。4种遗传标记各有其特点,所以在遗传学研究与应用中要注意使其既发挥各自独特作用又使其互相配合发挥更大的协同作用。


二、DNA分子标记的优点有哪些?
与其它遗传标记相比较,DNA分子标记具有诸多优点:1)能对生物各发育时期的个体、各组织、器官和细胞进行检测,直接以DNA的形式表现,不受环境影响,不存在基因表达与否的问题;2)数量丰富,遍及整个基因组;3)遗传稳定,多态性高;4)对生物体的影响表现为“中性”,不影响目标性状的表现,和不良性状无必然连锁;5)多为共显性,能为鉴别纯合基因型和杂合基因型提供完整的遗传信息;6)操作简便等等。这些优点使其广泛地应用于生物基因组研究、进化分类、遗传育种、医学和法学等方面,成为分子遗传学和分子生物学研究与应用的主流之一,并且对社会产生巨大冲击。目前,被广泛应用的DNA分子标记主要有RFLP(限制性片段长度多态性)、RAPD(随机扩增多态性DNA)、ALFP(扩增片段长度多态性)、STS(序列标记位点)、SSR or SSLP(简单重复序列)和DNA指纹技术等。


三、试述RFLP分析技术的步骤及优缺点。
RFLP标记限制性片段长度多态性(Restriction Fragment Length Polymorphism,RFLPs)指用某种限制性内切酶切割基因组DNA时,在同一种生物的不同个体间出现含同源序列的酶切片段长度差异。差异的产生主要分两类:一是碱基突变异致的酶切位点改变(称点多态性,point polymorphism);另一类是DNA内部序列重排,包括大的DNA片段的缺失、交换、重组和插入等,或DNA内部“高变区”(highly variable region)串联重复序列的拷贝数不同而引起的。差异的显示和检测,是通过DNA凝胶电泳和用克隆的DNA片段作为探针进行分子杂交,再通过放射自显影(或非同位素技术)实现的。
RFLP主要步骤包括限制性内切酶切割、聚丙烯酰胺凝胶电泳、Southern转移和杂交、放射自显影。首先,用限制性内切酶切割改变的DNA则产生长短、种类、数目不同的限制性片段。这些片段经聚丙烯酰胺凝胶电泳分离后,在凝胶上呈现不同的带状分布,具有差异性的DNA片段可通过Southern杂交检测出来。电泳所得到DNA片段,对于分子量较小的可以经EB染色后直接在紫外灯光下观察,若选择靶DNA,则将在凝胶上呈带状分布的DNA通过Southern转移到NC膜或尼龙膜上,再利用探针进行Southern杂交后,洗去多余探针,经放射自显影即可得到靶DNA。
利用RFLP进行多态性分析具有众多优点,主要表现在:第一,较高可靠性,这是由限制性内切酶识别序列的专一性决定;第二,来源于自然变异,依据DNA上丰富的碱基变异不需任何诱变剂处理;第三,多样性,通过酶切反应来反映DNA水平上所有差异,因而在数量上无任何限制;第四,共显性,指RFLP能够区别杂合体与纯合体;第五,数量性,具有数量化。但也存在不足,如具有种属特异性,在实际应用中受到限制;要制备放射性探针和进行Southern转移及杂交、放射自显影,因而费时、繁琐、污染大,对环境和人体造成不良影响;此外,对DNA含量与纯度要求高,多态性水平低,技术难度高,只适应单/低拷贝。

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