扩增片段长度多态性

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第二节扩增片段长度多态性(amplifiedfragmentlength

第二节扩增片段长度多态性(amplifiedfragmentlength
浓度过高易产生错误碱基的掺入,浓度 过低则降低反应产量。
四种dNTP必须浓度相等
5. Mg2+
Mg2+是DNA聚合酶的激活剂。
0.5mmol/L-2.5mmol/L反应体系,一般常用 1.5mmol/L终浓度。
Mg2+浓度过低会使Taq酶活性丧失; Mg2+过高影响反应特异性。 Mg2+可与负离子结合,所以反应体系中dNTP、 EDTA等的浓度影响反应中游离的Mg2+浓度。
– 1Kb以内的DNA片段,延伸时间1min(足够) -扩增10Kb需延伸至15min • 延伸时间过长会导致非特异性扩增。 • 对低浓度模板的扩增,延伸时间要稍长些。
4.循环次数
主要取决于模版DNA的浓度。 一般为25-35次。 次数过多:扩增效率降低,错误掺入率增加。
5.PCR技术的特点
•High sensitivity---灵敏度高 •High specificity---特异性高 •Template DNA purity and integrity
第二节 扩增片段长度多态性 (amplified fragment length
polymporphism, Amp-FLP)
一.扩增片段长度多态性概述 二.聚合酶链式反应
三.常染色体STR分型
四.Y染色体STR分型
第三节 扩增片段长度多态性
(amplified fragment length polymporphism, Amp-FLP)
*二.PCR反应体系
• Taq DNA聚合酶(Taq DNA polymerase )
• 引物(primer) • dNTP(A、T、C、G) • 模板(template) • Mg2+(PCR buffer)

DNA分子标记技术的研究与应用

DNA分子标记技术的研究与应用

DNA分子标记技术的研究与应用一、本文概述本文旨在对DNA分子标记技术的研究与应用进行全面的概述。

DNA分子标记技术作为现代分子生物学领域的一项重要工具,已经在生物学研究、遗传育种、疾病诊断等多个领域展现出广泛的应用前景。

本文首先介绍了DNA分子标记技术的基本概念、发展历程以及主要类型,包括限制性片段长度多态性(RFLP)、随机扩增多态性DNA(RAPD)、扩增片段长度多态性(AFLP)和单核苷酸多态性(SNP)等。

接着,文章详细阐述了这些技术在不同领域中的具体应用,包括基因克隆、基因定位、遗传图谱构建、物种亲缘关系分析、基因表达和调控研究等。

本文还讨论了DNA分子标记技术在实践应用中面临的挑战和未来发展趋势,如高通量测序技术的结合、大数据分析的利用以及生物信息学的进一步发展等。

通过本文的综述,旨在为相关领域的研究人员和技术人员提供一个全面、深入的了解DNA分子标记技术的平台,以促进该技术的进一步发展和应用。

二、DNA分子标记技术的基本原理与类型DNA分子标记技术是一种直接以DNA多态性为基础的遗传标记技术,其基本原理在于利用DNA分子在基因组中存在的丰富的多态性,通过特定的技术手段将这些多态性转化为可识别的遗传信息,从而实现对生物个体或群体的遗传差异进行精确分析。

这种技术以其高度的准确性、稳定性和多态性,在生物学研究、遗传育种、种质鉴定、基因定位、分子育种、疾病诊断等领域中得到了广泛应用。

基于DNA-DNA杂交的分子标记技术:这类技术主要包括限制性片段长度多态性(RFLP)和DNA指纹技术。

它们通过比较不同个体或群体间DNA片段的杂交信号差异,揭示出基因组中的多态性。

这类标记具有稳定性高、共显性遗传等特点,但操作复杂、成本较高。

基于PCR的分子标记技术:随着聚合酶链式反应(PCR)技术的出现和发展,基于PCR的分子标记技术应运而生。

这类技术包括随机扩增多态性DNA(RAPD)、扩增片段长度多态性(AFLP)和序列特征化扩增区域(SCAR)等。

第五章分子标记技术原理与应用

第五章分子标记技术原理与应用



AFLP标记的基本原理是基于PCR技术扩增基因 组DNA限制性片段,基因组 DNA先用限制性内切酶切割,然后将双链接头 连接到DNA片段的末端,接 头序列和相邻的限制性位点序列,作为引物结 合位点。限制性片段用两种 酶切割产生,一种是罕见切割酶,一种是常用 切割酶。
分子标记的应用

获得与目标性状连锁的分子标记
分子标记辅助育种的经典例子
美国科学家将分子选择应用在玉米杂种优势遗传改良上,经过改良的B73 改良的Mo17的组合比原始的B73 Mo17组合和一个高产推广组合 Pioneer hybrid 3165皆增产10%以上(Stuber and Sisco 1991; Stuber et al. 1995)。 通过分子标记技术将3个抗稻瘟病基因(Pi-2、Pi-1和Pi-4)在水稻第6、 11和12号染色体上进行定位,然后利用连锁标记将这3个抗性基因聚合起 来。基因聚合试验从3个分别带有Pi-2、Pi-1和Pi-4基因的近等基因系 C101LAC、C101A51和C101PKT出发,已成功地获得聚合了这3个抗稻瘟病 基因的植株,它们可以作为供体亲本在育种中加以利用,可同时提供数 个抗性基因。 (Zheng et al. 1995)
一、限制性片段长度多态性技 术(RFLP)



限制性片段长度多态性技术(RFLP)是用已知的 限制性内切酶消化目标 DNA,电泳印迹,再用DNA探针杂交并放射自 显影,从而得到与探针同源 的DNA序列酶切后在长度上的差异。 RFLP标记在正常的分离群体中都呈典型的孟德 尔式遗传。PFLP的结果稳 定,在作物基因图谱构建和QTL基因定位分析 上使用较多。
三、简单重复序列SSR

分子标记介绍

分子标记介绍

分⼦标记介绍分⼦标记是指可遗传的并可检测的DNA序列或蛋⽩质。

即DNA⽚段即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;能受基因控制并且能够稳定遗传的,能代表个体或群体的遗传特征,并可被⽤作遗传分析的物质。

它能够直接反映基因组间DNA间的差异。

常⽤的分⼦标记有RFLP、RAPD、AFLP、SSR、ISSR、EST等。

RAPD、AFLP属于以PCR为基础的分⼦标记;RFLP属于以Southern为基础的分⼦标记;SSR、ISSR属于以重复序列为基础的分⼦标记;EST以mRNA为基础的分⼦标记。

1 主要的分⼦标记介绍1.1 限制性⽚段长度多态性(RFLP)RFLP是应⽤Southern杂交技术检测DNA在限制性内切酶酶切后形成的特定DNA⽚段的⼤⼩。

所以对于引起酶切位点变异的突变如点突变或部分DNA⽚段的缺失、插⼊、倒位⽽引起酶切位点缺失或获得等均可应⽤。

此⽅法的基本步骤包括:DNA的提取、⽤限制性内切酶酶切DNA、凝胶电泳分开DNA⽚段、把DNA⽚段转移到滤膜上、利⽤放射性标记的探针显⽰特定的DNA⽚段、分析结果。

探针⼀般选择单拷贝的。

其优点为共显性标记,稳定且可重复但耗时,昂贵且需应⽤同位素。

⽤该技术可作出植物的RFLP图谱,并应⽤于植物遗传和育种研究。

杨长红等采⽤PCR-RFLP技术,对库尔勒⾹梨等19个主要梨品种的cpDNA遗传多态性进⾏研究,其利⽤10对通⽤引物对总DNA进⾏扩增,并且采⽤7种限制性内切酶对PCR产物进⾏酶切,通过软件分析得出:7对引物(cp01、cp02、cp03、cp04、cp06、cp09、cp10)能在梨属植物上扩增出1条特异性谱带,cp09/MvaI,cp03/Hin6I的酶切位点有显著差异。

根据结果分析,库尔勒⾹梨与鸭梨、砀⼭梨、苹果梨、早酥、慈梨、⾦川雪梨、锦丰、新疆句句梨的平均距离系数较⼩,与其他梨的平均距离系数较⼤。

1.2 随机扩增多态性DNA(RAPD)RAPD是以8-10个碱基的随机寡聚核苷酸序列为引物,利⽤PCR技术⾮特异性扩增DNA⽚段,然后⽤凝胶电泳分开扩增⽚段,即得到⼀系列多态性DNA⽚段.染⾊后即可进⾏多态性分析。

利用扩增片段长度多态性分析鉴别炭疽和蜡样芽孢杆菌

利用扩增片段长度多态性分析鉴别炭疽和蜡样芽孢杆菌
d u l - t n e a a t r. T e ie td n l ae DNA o b e sr d d d p e a h d g se a d i td g wa h n r - mp i e a d ee t e a l jd b CR. s t e p e a l d n s l ci ~ mp i e y P i f v f
Fr g e ng h a m nt Le t Poy o ph s l m r im Ana y i l ss
Z O U 一 i ,L a - e A X e La , u ,DU N Q n Tn IY n W i N u — in HE J n g ,H t r o ah g n a d Bis c r y n t ue o c o il g n i e o o y y a o a oy f P t o e n o e u i ,I si t f Mir b oo y a d Ep d mil g ,A a e f Mi t r t t c d my o l a iy
T e a ls ee n lzd n n h s mp e w r a a y e o a ABI RI M 3 0 a d h AF P rf e w r a a y e u i g P S 0 n t e 1 L p o l s e e n l z d sn Ge e c n n i n S a a d
研 究报 告
利 用 扩 增 片 段 长 度 多 态 性 分 析 鉴 别 炭 疽 和 蜡 样 芽 孢 杆 菌
左庭 婷 , 李岩 伟 , 雪莲 , 韩 何君 , 青 端
军 事 医学 科 学 院 微 生物 流 行 病 研 究 所 , 原 微 生物 生 物 安 全 国家 重 点 实验 室 , 京 10 7 病 北 00 1 [ 要 】 目的 : 用 扩 增 片 段 长 度 多 态 性 ( F P 分 析 建 立 鉴 别 炭 疽 芽 孢 杆 菌 和 蜡 样 芽 孢 杆 菌 的分 子 生 物 学 方 法 。 摘 利 AL)

分子生态学复习资料汇总

分子生态学复习资料汇总

分子生态学名词解释等位酶:(Allozyme)同一基因位点的不同等位基因所编码的一种酶的不同形式。

突变:Genic mutation:基因突交是指基因组DNA分子发生的突然的、可遗传的变异现象。

从分子水平上看,基因突变是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。

替换:即一种核苷酸被另一种核苷酸所取代。

•碱基替换有两种类型:转换是发生在嘌呤之间(A和G)或密啶之间(C和T)的变换;颠换则指嘌呤和嘧啶的变换。

•转换比颠换更频繁。

PCR:(聚合酶链式反应)在生物体外,利用一小段DNA作为模板,在DNA聚合酶的作用下,将材料dNTPs复制成跟模板互补的DNA链。

PCR每个循环可分为三步:DNA变性、引物退火、新合成序列的延伸。

单亲遗传( uniparental inheritance):基因和遗传因子仅遗传自一个亲本。

该术语最常用于描述线粒体和质体基因组的遗传(包括叶绿体基因组cpDNA),以及有性繁殖生物中一些性染色体的遗传。

双亲遗传( biparental inheritance):基因与遗传因子遗传自两个亲本;仅适用于有性繁殖生物。

共显性标记:( co-dominant markers)可以区分杂合子与纯合子的分子标记。

显性标记:( dominant markers)难以区分纯合与杂合个体的分子标记。

限制性片段长度多态性(RFLP):一种显性分子标记技术,用一种或多种限制性内切酶,对整个基因组或预选的DNA片段进行消化,从而生成多条DNA 片段。

所获得的带型取决于相应的DNA序列的变异水平,因为每一个体中DNA序列的变异会影响限制性酶切位点的数量。

单核苷酸多态:( single nucleotide polymorphism, SNP )由单核苷酸替换所导致的两条DNA序列间的一个变异。

微卫星(microsatellite):一种DNA片段,由短的串联序列组成,通常以不超过5个碱基对的单元重复多次,如:在(AG),代表的微卫星片段中,序列AG重复了10 次。

华南农业大学农学院《生物技术》复习题(附答案)

华南农业大学农学院《生物技术》复习题(附答案)

华南农业大学农学院《生物技术》复习题(附答案)一、有关名词遗传标记指可稳定遗传的、易于识别的特殊的遗传多态性形式。

遗传多态性现代遗传学中是指基因组中任何座位上的相对差异或DNA序列的差异。

形态标记简单性状的遗传(普通遗传学)细胞学标记染色体变异与细胞学特征(细胞遗传学)生化标记同工酶与电泳技术(生化遗传学)同工酶是指具有功能相同而结构及组成有差异的一类酶分子标记DNA标记,以染色体DNA上特定的核苷酸序列作为标记。

PCR 聚合酶链式反应。

是一种在体外快速扩增特定基因或DNA序列的方法,故又称为基因的体外扩增法。

RFLP 限制性片段长度多态性。

不同样品DNA经限制性酶酶解所产生片段大小的差异。

RAPD 随机扩增多态DNA。

是以一个寡聚脱氧核苷酸单链作随机引物(primer) ,通过PCR扩增基因组DNA,获得长度不同的多态性DNA片段,然后用凝胶电泳分离扩增片段,经染色来显示扩增片段的多态性。

SSR 简单序列重复。

是一类由几个核苷酸组成的基序(motif)为重复单元串联组成的DNA序列,广泛分布于基因组的不同位置。

AFLP 扩增片段长度多态性。

是一种通过限制性内切酶酶切DNA产生不同长度DNA片段,再结合PCR 技术来检测DNA多态性的分子标记技术。

FM遗传图谱又称遗传连锁图谱。

指反映基因组内基因(遗传标记)在染色体上线性排列顺序及其相对位置的图谱。

分子遗传图谱不同分子标记在染色体上的相对位置或排列情况。

作图群体是指用于遗传作图的符合孟德尔定律的分离群体。

RIL群体即重组近交系群体,是由重组近交系组成的分离群体,由F2经多代自交一粒传使后代基因组相对纯合的群体。

DH群体是由通过对F1进行花药离体培养或通过特殊技术获得单倍体植株再经染色体加倍而获得的加倍单倍体群体。

主效基因又称主基因,是一类控制质量性状的基因,其性状表现为不连续的变异。

微效基因是一类控制数量性状的基因,因此通常称为数量性状座位QTL,其性状表现为连续的变异。

分子标记技术的种类

分子标记技术的种类

分子标记技术的种类根据不同的核心技术基础,DNA 分子标记技术大致可分为三类分子标记技术大致可分为三类: : : 第一类以第一类以Southern 杂交为核心杂交为核心, , , 其代表性技术为其代表性技术为RFLP ;第二类以PCR 技术为核心,如RAPD 、SSR 、AFLP 、STS 、SRAP 、TRAP 等;第三类以DNA 序列序列((mRNA 或单核苷酸多态性单核苷酸多态性))为核心,其代表性技术为EST 标记、SNP 标记等。

理想的分子标记应达到以下的要求:标记应达到以下的要求:①具有高的多态性;①具有高的多态性;①具有高的多态性;②共显性遗传;②共显性遗传;②共显性遗传;③能够明确辨别等③能够明确辨别等位基因;位基因;④分布于整个基因组中;④分布于整个基因组中;④分布于整个基因组中;⑤选择中性⑤选择中性⑤选择中性((即无基因多效性即无基因多效性));⑥检测手段简单、快速;⑦开发成本和使用成本尽量低廉;⑧在实验室内和实验室间重复性好。

目前,没有任何一种分子标记均满足以上的要求,它们均具有各自的优点和不足。

其特点比较见表一。

其特点比较见表一。

1限制性内切酶片段长度态多态性性标记(Restriction Fragment Length Polymorphism ,RFLP )19741974年,年,Grozdicker 等人鉴定温度敏感表型的腺病毒DNA 突变体时,发现了经限制性内切酶酶解后得到的DNA 片段产生了差异,由此首创了第一代DNA 分子标记技术——限制性内切酶片段长度多态性标记(RFLP )。

其原理是由于不同个体基因型中内切酶位点序列不同同个体基因型中内切酶位点序列不同((可能由碱基插入、缺失、重组或突变等造成),利用限制性内切酶酶解基因组DNA 时,会产生长度不同的DNA 酶切片段,通过凝胶电泳将通过凝胶电泳将 DNA 片段按各自的长度分开,通过Southern 印迹法,将这些大小不同的DNA 片段转移到硝酸纤维膜或尼龙膜上,再用经同位素或地高辛标记的探针与膜上的酶切片段分子杂交,的探针与膜上的酶切片段分子杂交,最后通过放射性自显影显示杂交带,最后通过放射性自显影显示杂交带,最后通过放射性自显影显示杂交带,即检出即检出限制性片段长度多态性。

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扩增片段长度多态性(AFLP,Amplified restriction fragment polymorphism),是1993年荷兰科学家Zabeau和Vos发展起来的一种检测DNA多态性的分子标记技术。

文章主要讲述该技术的原理、流程及特点,并从以下三个方面讲述该技术的应用情况:动物学方面,讲述其在动物遗传学,动物系统学,性别鉴定与繁殖行为研究上的应用;植物学方面,讲述其在种质资源鉴定,作物育种上的应用;医学方面,讲述其在肿瘤,遗传病,流行病学方面的进展。

文章还分析了AFLP技术的优缺点并展望了其应用前景。

关键词:AFLP,分子标记技术,应用
目前遗传标记主要有4种类型,即形态标记(Morphological Markers)、细胞标记(Cytological Markers)、生化标记(Biochemical Markers)和分子标记(Mo1ecular Markers) [1]。

分子标记一般指DNA标记。

分子标记依据所用的分子生物学技术,大致分为三大类:(Ⅰ)以电泳技术
(Ⅱ)和分子杂交技术为核心,其代表性技术有RFLP和DNA指纹技术(DNA Fingerprinting) 。

以电泳技术和PCR技术为核心,其代表性技术有RAPD( Random amplified polymorphism DNA) 、SSLP(Simple sequence length polymorphism ,或称Sequence-tagged microsatellitesite, STMS)和AFLP。

(Ⅲ)基于DNA芯片技术的分子标记,即SNP[ 2-4 ]。

其中,扩增片段长度多态性(AFLP,Amplified restriction fragment polymorphism),是1993年荷兰科学家Zabeau和Vos发展起来的一种检测DNA多态性的方法,已获欧洲专利局的发明专利。

该技术具有多态性丰富、灵敏度高、稳定性好、可靠性高、不易受环境影响等优点,近年来广泛应用于生命科学各项研究中。

1. AFLP分子标记技术原理、流程及特点
1.1. AFLP分子标记技术原理
AFLP技术是基于PCR反应的一种选择性扩增限制性片段的方法。

由于不同物种的基因组DNA大小不同,基因组DNA经限制性内切酶酶切后,产生分子量大小不同的限制性片段。

使用特定的双链接头与酶切DNA片段连接作为扩增反应的模板,用含有选择性碱基的引物对模板DNA进行扩增,选择性碱基的种类、数目和顺序决定了扩增片段的特殊性,只有那些限制性位点侧翼的核苷酸与引物的选择性碱基相匹配的限制性片段才可被扩增。

扩增产物经放射性同位素标记、聚丙烯酰胺凝胶电泳分离,然后根据凝胶上DNA指纹的有无来检验多态性[5]。

Vos等(1995)曾对AFLP的反应原理进行了验证,结果检测到的酶切片段数与预测到的酶切片段数完全一致,充分证明了AFLP技术原理的可靠性。

进行AFLP分析时,一般应用两种限制性内切酶在适宜的缓冲系统中对基因组DNA进行酶切,一种为低频剪切酶,识别位点为六碱基的rare cutter;另一种为高频剪切酶,识别位点为四碱基的frequent cutter。

双酶切产生的DNA片段长度一般小于500bp,在AFLP反应
中可被优先扩增,扩增产物可被很好地分离,因此一般多采用稀有切点限制性内切酶与多切点限制性内切酶相搭配使用的双酶切。

目前常用的两种酶是4个识别位点的Mse I和6个
识别位点的EcoR I。

AFLP接头和引物都是由人工合成的双链核苷酸序列。

接头(Artificial adapter)一般长14~18个碱基对,由一个核心序列(Core sequence)和一个酶专化序列(Enzyme-specific sequence)组成。

常用的多为EcoR I和Mse I接头,接头和与接头相邻的酶切片段的碱基序列是引物
的结合位点。

AFLP引物包括三部分:5′端的与人工接头序列互补的核心序列(core sequence,CORE),限制性内切酶特定序列(enzyme-specific sequence,ENZ)和3′端的带有选择性碱基的粘性末(selective extension,EXT)。

1.2. AFLP分子标记技术流程
AFLP分子标记技术包括3个步骤:(Ⅰ)DNA的准备。

即DNA的酶切以及与人工合成的寡
聚核甘酸接头(artificial oligonucleotide adapter)连接。

为了使酶切片段大小分布均匀,一般采用双酶酶切,在基因组上分别产生低频切口和高频切口。

(Ⅱ)选择性扩增酶切片段。

AFLP 引物包括与人工接头互补的核心序列(CORE)、限制性内切酶识别序列(ENZ)和3′端选择性
碱基三部分。

一般用不带或带1个选择性碱基的引物进行预扩增,然后用带2~3个选择性碱基的引物进行再扩增。

所用引物可用放射性或荧光标记。

(Ⅲ)AFLP标记的统计。

AFLP
产物通过聚丙酰胺变性凝胶电泳(SDS—PAGE)检测样品的多态性,可灵敏地分辨只有一个
碱基差异的不同DNA片段。

[6](图1)
图1. AFLP分子标记技术流程图
1.3. AFLP分子标记的特点
(1)DNA需要量少,检测效率高,理论上可产生无限多的AFLP标记。

一个0.5mg的DNA 样品可做4 000个反应。

由于AFLP分析可采用多种不同类型的限制性内切酶及不同数目的选择性碱基,因此理论上AFLP可产生无限多的标记数并可覆盖整个基因组。

(2)多态性高。

AFLP分析可以通过改变限制性内切酶和选择性碱基的种类与数目,来调节扩增的条带数,具有较强的多态分辨能力。

每个反应产物经变性聚丙烯酰胺凝胶电泳可检测到的标记数为50~100个,能够在遗传关系十分相近的材料间产生多态性,被认为是指纹图谱技术中多态性最丰富的一项技术。

Becker等(1995)对多态性很差的大麦进行AFLP 分析,仅用16个引物就定位了118个位点[7]。

(3))可靠性好,重复性高。

AFLP分析采用特定引物扩增,退火温度高,使假阳性降低,可靠性增高。

AFLP标记在后代中的遗传和分离中遵守孟德尔定律;种群中的AFLP标记位点遵循Hardy—Weinberg平衡。

(4)对DNA模板质量要求高,对其浓度变化不敏感。

AFLP反应对模板浓度要求不高,在浓度相差1000倍的范围内仍可得到基本一致的结果。

但该反应对模板DNA的质量要求较为严格,DNA的质量影响酶切、连接扩增反应的顺利进行。

2. AFLP分子标记技术的应用
AFLP作为一种较新的分子标记,近10年来,AFLP技术获得了很大进步,并展示出良好的发展前景,已经广泛应用于生命科学研究的诸多领域,如动物学、植物学、医学等方面。

AFLP技术自发明以来,作为一种重复性好、分辨力高的DNA标记,已经成为生命科学各领域,尤其是分子遗传学研究的一种重要工具和手段。

近年来,随着技术的不断改进和完善,该方法更加方便和易于操作,应用范围也在不断扩展。

该技术也存在着一些不足之处,如对样本DNA的质量要求很高从而易于导致偏差,设备费用较高等,但AFLP技术与microsatellites技术、序列信息的综合分析可作为遗传变异分析的主要工具。

因此,研究者应综合考虑AFLP技术的优点和局限,根据特定的研究内容和需要加以选择。

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