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。

17)基因家族：真核生物基因组中来源相同，结构与功能相关的一

组基因形成一个基因家族。

18)DNA重组：指DNA分子内或分子间发生的遗传信息的重新共价

组合过程。包括同源重组、特异位点重组和转座重组等类型。

19)分子杂交：不同的DNA 片段之间，DNA 片段与RNA 片段之

间，如果彼此间的核苷酸排列顺序互补也可以复性，便可形成新的双螺旋结构。这种按照互补碱基配对原则使不完全互补的两条多核苷酸链相互结合的过程称为分子杂交。

简答题：

一、质量性状、数量性状的选择方法

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。

质量性状选择方法：

1.对隐性基因的选择：

1)对隐性基因的选择实际上是对显性基因的淘汰过程。

2)当显性基因的外显率是100%，且杂合子与显性纯合子的表型

相同时，则可以通过表型鉴别，一次性将显性基因全部淘汰。

3)但一次性淘汰的做法会使部分“高产基因”随之丢失

4)明智的育种策略是在保证生产性能不下降的前提下，逐步完成

对隐性基因的选择。

2.对显性基因的选择

选择显性基因时，由于显性完全时，杂合子在类型上也表现

为显性类型，而且一般不能从表型上将它和显性纯合子加以区别；杂合子本身又携带着必须淘汰的隐性基因，所以选择比较困难，隐性基因不易被全部淘汰，选择进度一般也比选择隐性基因时慢。

1)表型选择----淘汰部分隐性类型的畜群

选择显性基因，或淘汰隐性基因，往往由于畜群中隐性类型

比例很高或者一部分隐性个体具有其它位点的有利性状，而

不可能在一代中把隐性类型全部淘汰，只能淘汰一部分。2)表型选择----淘汰全部隐性类型的畜群

为了淘汰隐性基因，根据表型将畜群中的隐性纯合子全部淘

汰，这种方法简单易行，但其选择进展缓慢。

3)测交淘汰杂合子

●显性纯合子与杂合子具有相同的表型，表型选择对杂合和显性纯

合子不易区别

●要想从畜群中彻底剔除隐性基因，单纯通过表型选择淘汰隐性个

体，其效果很不理想。

●区别杂合子与纯合子的方法是测交

数量性状的选择方法:

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。如牛的产奶量，猪的日增重。

二、遗传评定方法

遗传评定：评估畜禽遗传价值的高低，以此作为衡量指标来选择优秀的个体作为种畜。遗传评定是畜禽育种工作的中心任务，实质内容就是育种值的估计。遗传价值越高的个体种用价值越高。主要有选择指数法、群体比较法、BLUP法和MBLUP法等四种。

1)选择指数法：

是利用一切现有表型资料, 包括本身、同胞、祖先和后裔的表型信息经适当加权后构成一个供选择的指数的育种值估计方法。

选择指数法在实际应用中受到许多因素制约:要求表型观测值来源于同一总体, 即待估种畜及其后代必须处于同一环境;需要有事先估计好的遗传参数;必须使用矫正过的观测值进行育种值估计。

2)群体比较法

为校正环境差异对性状的影响,人们先后提出了多种群体比较方法用于育种值估计,主要包括:同群比较法、同期同龄女儿比较法、预测差值法、以及新近提出的测定日模型法等。目前这些方法主要用于奶牛育种工作中。

3)最佳线性无偏预测法(BLUP法)

BLUP是统计学上运用线性混合模型对随机效应进行预测的一种统计方法，畜禽育种中应用这一方法预测个体育种值，即遗传评定。BLUP法估计育种值的主要优点：

能更有效地校正环境效应

能更充分利用所有亲属的信息

能校正由于非随机交配造成的偏差

能对不同群体进行联合遗传评定

育种值估计的精确性更高

4)标记辅助BLUP法（MBLUP法）

MBLUP法将表型信息和分子遗传标记信息有机结合起来,从分子水平对产生个体间表型差异的原因进行精细剖分。

优点：多态性丰富、检测效率高,不受性别、年龄限制。对限性性状、低遗传力性状及难以度量性状的遗传评定上具有较大优势。

缺点：分子遗传标记的检测费用较高、与重要性状紧密连锁的分子标记较少。

三、DNA 甲基化

是指在DNA甲基化转移酶的作用下，在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共价键结合一个甲基基团。正常情况下，人类基因组“垃圾”序列的CpG二核苷酸相对稀少，并且总是处于甲基化状态，与之相反，人类基因组中大小为100—1000 bp左右且富含CpG 二核苷酸的CpG岛则总是处于未甲基化状态，并且与56%的人类基因组编码基因相关。人类基因组序列草图分析结果表明，人类基因组CpG岛约为28890个，大部分染色体每1 Mb就有5—15个CpG 岛，平均值为每Mb含10．5个CpG岛，CpG岛的数目与基因密度有良好的对应关系。由于DNA甲基化与人类发育和肿瘤疾病的密切关系，特别是CpG岛甲基化所致抑癌基因转录失活问题，DNA甲基化已经成为表观遗传学和表观基因组学的重要研究内容。

四、 DNA复制过程

DNA的复制是一个边解旋边复制的过程。复制开始时，DNA分子首先在解旋酶的作用下，把两条螺旋的双链解开.然后，以解开的每一段母链为模板，以周围环境中的四种脱氧核苷酸为原料，按照碱基配对互补配对原则，在DNA聚合酶的作用下，各自合成与母链互补的一段子链。随着解旋过程的进行，新合成的子链也不断地延伸，同时，每条子链与其母链盘绕成双螺旋结构，从而各形成一个新的DNA分子。

五、真核生物基因组的结构特点

1）相对分子质量大

2）真核生物细胞有多条呈线状的染色体，每条染色体DNA都含有多个复制起点

3）细胞核与蛋白质稳定结合，形成染色质的高级结构。染色质内除了含有DNA和组蛋白外，还有非组蛋白

4）真核细胞在基因表达转录和翻译在时空上被分隔开，不偶联。5）真核细胞有大量重复序列，其长度不一，重复程度各异。

6）蛋白质编码基因一般以单拷贝形式存在，转录产物为单顺贩子mRNA

7）大多数基因是断裂基因，含有内含子，在转录后被切除

8）真核生物组存在可移动的DNA序列。

六、分子生物育种及其主要研究内容

动物分子育种：是依据分子遗传学和分子数量遗传学理论,利用DNA 重组技术来改良畜禽品种的新型学科。

这门学科目前可以分为两个大的研究内容:一是转基因育种,即通过基因转移技术将外源性基因导入到某种动物基因组上,从而达到改良重要生产性状(如生长率、遗传抗性等)或非常规性育种性状(如生产人类药用蛋白、工业用酶等)的目标。二是基因组育种,即通过DNA标记技术来对某些重要生产性状座位直接进行选择改良,由于可以同时考虑到多个生产性状座位,甚至是动物个体的整个基因组,所以有时也称为基因组扫描选择。

七、组学技术在动物育种中的应用

组学通常指生物学中各类研究对象（一般为生物分子）的集合所进行的系统性研究（如基因组学、蛋白质组学、代谢组学等），而这些研究对象的集合被称为组学。

动物基因组重点在于研究那些与经济性状有关的基因（染色体区域），基本目标是利用DNA重组技术或连锁不平衡信息精确定位畜禽中控制重要经济性状位点在遗传图谱和物理图谱中的位置，并利用这些性质来改良畜禽品种。

通过连锁分析和关联分析对试验（群体）进行设计——运用二代测序和QTLmapping或GWAS（全基因组关联分析）的研究方法——通过分子育种和基因聚合进行畜禽品种改良。

八、动物转基因方法

1、原核显微注射法，又称DNA显微注射法，即通过显微操作仪将外源基因直接用注射器注入受精卵，利用外源基因整合到DNA中，发育成转基因动物。

特点：外源基因的导入整合效率较高，不需要载体，直接转移目的基因，实验周期短。但需要贵重精密仪器，技术操作较难，并且外源基因的整合位点和整合的拷贝数都无法控制，易造成宿主动物基因组的插入突变，引起相应的性状改变，重则致死。

2、胚胎干细胞以及IPS细胞介导的转基因：从胚泡期胚胎内的细胞群中分离细胞，培养并用外源基因进行转染，外源基因通过随机插入或同源重组的方式整合到ES细胞的基因组中。将转入外源基因的

ES细胞重新导入囊胚或进行克隆，可培育转基因个体。

特点：外源基因整合情况的可控性高；不易建株，在小鼠上应用比较成功，在大家畜上还有待研究。

3、逆转录病毒载体法:将目的基因重组到逆转录病毒载体上，制成高浓度的病毒颗粒，人为感染着床前或着床后的胚胎，也可以直接将胚胎与能释放逆转录病毒的单层培养细胞共孵育以达到感染的目的，通过病毒将外源目的基因插入整合到宿主基因组DNA中去。

特点：这种逆转录病毒被用重组DNA技术修饰后作为基因载体在应用中优于微注射法之处为：无需要重排，可在整合点整合转移基因的单个拷贝；将胚胎置于高浓度病毒容器中，或者与被感染的细胞体外共同培养，或微注射鸡胚盘里，整合有逆转录病毒的DNA的胚胎率高。缺点是：需要生产带有转基因的逆转录病毒；插入逆转录病毒的基因有一定的大小限度；所得转基因家畜的嵌合性很高，而需要广泛的杂交，以建立转基因系；转基因的表达问题尚未解决。

4、精子介导的基因转移：精子介导的基因转移是把精子作适当处理后，使其具有携带外源基因的能力。然后，用携带有外源基因的精子给发情母畜授精。在母畜所生的后代中，就有一定比例的动物是整合外源基因的转基因动物。

特点：首先是它的成本很低，只有显微注射法成本的1/10。其次，由于它不涉及对动物进行处理，因此，可以用生产牛群或羊群进行实验，以保证每次实验都能够获得成功。

5、核移植转基因法：该方法是先把外源基因与供体细胞在培养基中

培养，使外源基因整合到供体细胞上，然后将供体细胞细胞核移植到受体细胞——去核卵母细胞，构成重建胚，再把其移植到假孕母体，待其妊娠、分娩，便可得到转基因的克隆动物。

6、体细胞核移植：先在体外培养的体细胞中进行基因导入，筛选获得带转基因的细胞。然后，将带转基因体细胞核移植到去掉细胞核的卵细胞中，生产重构胚胎。重构胚胎经移植到母体中，产生的仔畜百分之百是转基因动物。

特点：转基因效率高，预定胚胎和后代的性别；可以实现大片段基因的转移；更重要的是，在胚胎移植前，它就筛选阳性细胞作为核供体，这样核移植产生的胚胎为阳性，最终产生的后代也是100%的阳性。

7、线粒体介导法：由于转基因动物受遗传镶嵌性和杂合性的影响，其有性生殖后代变异较大，难以形成稳定遗传的转基因品系。因而，尝试从受体动物细胞中分离出线粒体，以外源基因对其进行离体转化，再将转基因线粒体导入受精卵，所发育成的转基因动物雌性个体外培养的卵细胞与任一雄性个体交配或体外人工授精，由于线粒体的细胞质遗传，其有性后代可能全都是转基因个体。

8、基因打靶技术：是指通过同源重组将外源基因定点整合入靶细胞基因组上某一确定的位点，以达到定点修饰改造染色体上某一基因为目的的一项技术。

特点：它克服了随机整合的盲目性和危险性，是一种理想的修饰、改造生物遗传物质的方法。

9、卵母细胞载体法：若将外源基因整合到卵原干细胞中，就可能连续不断地获得成熟地整合有外源基因的卵子，经受精后可获得整合有外源基因转基因动物。

特点：基因操作简便、技术要求较低、难度较小。但是仍然存在外源基因随机整合进入与宿主基因组的问题。

10、胞浆内单精子注射法：精子胞质内显微受精技术是借助显微操作仪一个精子或生精细胞直接注入卵母细胞质内，从而完成受精的过程。它降低了对精子各种指标的要求，使各种在体内外不可能发生正常受精的卵子受精，同时可以避免多精子受精，也为研究异种间受精提供了有效的途径。这表明精子的细胞膜在DNA相互作用中起着至关重要的作用，经处理过的精子细胞膜更有利于外源DNA与精子染色体结合，但经QF和TX-100处理，可能严重损伤精子的细胞核，引起DNA破碎，或导致染色体的破损，从而对胚胎将来的发育有害。

特点：受精率比较高、多精受精率低、排除透明带和卵质膜对精子入卵的阻碍作用、其受精率，不受精子浓度、形态和活力的影响等一系列优点。但通过该方法生产转基因动物，体外发育率低。

11、人工酵母染色法：保证大片段DNA的完整性，保证外源片段的整合率高。