遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座

第六章動(dòng)物基因組學(xué)基礎(chǔ)遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第1頁基本概念

遺傳標(biāo)識(shí)（GeneticMarkers）：是指能夠用以區(qū)分生物個(gè)體或群體及其特定基因型，并能穩(wěn)定遺傳物質(zhì)標(biāo)志。遺傳多態(tài)性（GeneticPolymorphisms）：是指一個(gè)基因座位在群體中存在兩個(gè)或更多類等位基因現(xiàn)象。標(biāo)識(shí)輔助選擇（Marker-assistedSelection,MAS）：就是對特定主效基因（majorgene）或者數(shù)量性狀位點(diǎn)（QuantitativeTraitLoci,QTL）在遺傳標(biāo)識(shí)輔助下區(qū)分其基因型，并在此基礎(chǔ)上應(yīng)用于家畜育種實(shí)踐。遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第2頁第一節(jié)動(dòng)物遺傳標(biāo)識(shí)一、遺傳標(biāo)識(shí)發(fā)展形態(tài)學(xué)標(biāo)記——毛色、冠型、體型細(xì)胞遺傳標(biāo)識(shí)——染色體核型、帶型生化遺傳標(biāo)識(shí)——血型、蛋白質(zhì)型分子遺傳標(biāo)識(shí)——基因、非基因遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第3頁二、分子遺傳標(biāo)識(shí)AABBBBABAAAABBRFLP——限制性片段長度多態(tài)性VNTR——可變串聯(lián)重復(fù)序列STR——短串聯(lián)重復(fù)序列RAPD——隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNAAFLP——擴(kuò)增片段長度多態(tài)性SNP——單核苷酸多態(tài)性mtDNA——線粒體DNA遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第4頁理想分子遺傳標(biāo)識(shí)應(yīng)具備特點(diǎn)遺傳多態(tài)性高檢測伎倆簡單快捷易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化遺傳共顯性遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第5頁1、RFLP最早DNA標(biāo)識(shí)兩個(gè)個(gè)體間因?yàn)樾蛄凶儺愒斐稍黾踊蛉笔б粋€(gè)限制性酶切位點(diǎn)，從而產(chǎn)生不一樣酶切結(jié)果限制性酶切位點(diǎn)：被特定內(nèi)切酶所識(shí)別4個(gè)或更多個(gè)堿基組成特異性序列除了一些病毒以外，限制性內(nèi)切酶只在原核生物中被發(fā)覺限制性內(nèi)切酶主要功效是保護(hù)細(xì)菌不受噬菌體感染。甲基化酶修飾可保護(hù)細(xì)胞本身DNA不被限制性內(nèi)切酶破壞。遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第6頁RFLP標(biāo)識(shí)判定方法提取不一樣個(gè)體或群體DNA酶切，基因組被切成大小不等DNA片段電泳，將大小不等DNA片段分離Southern雜交探針必須含有酶切位點(diǎn)區(qū)域遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第7頁RFLP分析過程遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第8頁RFLP分析結(jié)果遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第9頁RFLP標(biāo)識(shí)特點(diǎn)可靠——重現(xiàn)性好目標(biāo)序列已知時(shí)才能檢測操作復(fù)雜——自動(dòng)化程度低耗時(shí)長——最少需要2天，通常3-7天多態(tài)信息含量低——人類基因組大約含有60,000RFLPs遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第10頁P(yáng)CR-RFLP

PCR電泳酶切基因型遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第11頁2、VNTR

在酶切片段里邊關(guān)鍵序列重復(fù)次數(shù)不一樣造成酶切片段長度差異又稱為DNA指紋與RFLP分析方法類似，利用探針雜交檢測區(qū)分在于酶切位點(diǎn)不在可變重復(fù)區(qū)，而在側(cè)翼區(qū)遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第12頁VNTR分析過程遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第13頁VNTR檢測結(jié)果

遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第14頁VNTR標(biāo)識(shí)特點(diǎn)多態(tài)性檢測率高——一個(gè)探針能夠檢測出十幾個(gè)甚至幾十個(gè)位點(diǎn)多態(tài)信息位點(diǎn)呈共顯性遺傳個(gè)體含有高度特異性技術(shù)復(fù)雜，試驗(yàn)成本高有時(shí)譜帶過于復(fù)雜，難于分辨遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第15頁VNTR應(yīng)用計(jì)算遺傳距離雜種優(yōu)勢預(yù)測親子判定-1/10000(99.99%likely)法醫(yī)判定-1/10,000,000

遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第16頁3、STR

以PCR為基礎(chǔ)DNA標(biāo)識(shí)要求重復(fù)片段側(cè)翼區(qū)序列已知側(cè)翼區(qū)序列往往高度保守能夠用測序加以證實(shí)也叫微衛(wèi)星標(biāo)識(shí)遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第17頁STR標(biāo)識(shí)檢測方法需要依據(jù)保守側(cè)翼序列設(shè)計(jì)特異性擴(kuò)增引物PCR反應(yīng)擴(kuò)增STR區(qū)域PCR產(chǎn)物用變性聚丙烯酰胺膠分離不一樣關(guān)鍵序列重復(fù)數(shù)造成不一樣長度PCR產(chǎn)物遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第18頁STR分析遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第19頁STR分析遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第20頁STR標(biāo)識(shí)特點(diǎn)

關(guān)鍵重復(fù)單位為2-6個(gè)堿基在基因組中分布愈加廣泛均勻多態(tài)信息含量豐富呈共顯性遺傳穩(wěn)定性好，分析技術(shù)易于自動(dòng)化遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第21頁STR標(biāo)識(shí)特點(diǎn)比Southern雜法更加快捷DNA用量少甚至部分降解樣品也可用于檢測易受基因組污染影響必須事先了解側(cè)翼序列才能設(shè)計(jì)引物標(biāo)識(shí)開發(fā)成本較高。遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第22頁4、RAPD

隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA應(yīng)用10bp引物進(jìn)行PCR每個(gè)反應(yīng)只設(shè)單條引物短引物隨機(jī)結(jié)合在染色體上當(dāng)引物結(jié)合在雙鏈1000bp左右區(qū)域時(shí)，該片段被擴(kuò)增遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第23頁RAPD檢測結(jié)果

遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第24頁RAPD標(biāo)識(shí)特點(diǎn)PCR反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過電泳分離：不一樣品間可能存在差異主要用于分析群體間遺傳距離引物短，不一樣生物基因組能夠共用一套引物試驗(yàn)快速簡便，成本低，無需預(yù)先了解基因組DNA序列退火溫度低，試驗(yàn)重復(fù)性差，可比性不強(qiáng)標(biāo)識(shí)呈顯隱性遺傳，無法判定雜合子和顯性純合子遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第25頁5、AFLP基于PCR技術(shù)擴(kuò)增基因組DNA限制性片段。基因組DNA先用限制性內(nèi)切酶切割，然后將雙鏈接頭連接到DNA片段末端，接頭序列和相鄰限制性位點(diǎn)序列，作為引物結(jié)合位點(diǎn)，進(jìn)行擴(kuò)增。它結(jié)合了RFLP和PCR技術(shù)特點(diǎn)，含有RFLP技術(shù)可靠性和PCR技術(shù)高效性。AFLP可在一次單個(gè)反應(yīng)中檢測到大量片段。所以是一個(gè)新而且有很大功效DNA指紋技術(shù)。遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第26頁6、SNP

單核苷酸多態(tài)性是指染色體上某個(gè)位點(diǎn)存在單個(gè)堿基改變，包含單堿基轉(zhuǎn)換、顛換、插入及缺失等。遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第27頁SNPs

標(biāo)識(shí)特點(diǎn)

高密度——1000bp左右出現(xiàn)1個(gè)SNP代表性——存在cSNP易于自動(dòng)化——測序、基因芯片等方法遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第28頁分子遺傳學(xué)標(biāo)識(shí)比較遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第29頁三、遺傳標(biāo)識(shí)在動(dòng)物遺傳育種中應(yīng)用

1、動(dòng)物種質(zhì)資源遺傳評定、保護(hù)和利用2、個(gè)體及親緣關(guān)系判定3、基因定位與遺傳圖譜構(gòu)建4、標(biāo)識(shí)輔助選擇（MAS）5、雜種優(yōu)勢預(yù)測6、遺傳監(jiān)測7、抗病育種

遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第30頁Findthelocationonamap第二節(jié)基因圖譜Findthelocationonamap遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第31頁基因圖譜：描述基因位點(diǎn)在染色體線性排列次序及它們之間相對距離。物理圖譜——原位雜交、體細(xì)胞雜交遺傳圖譜——連鎖分析一、基因圖譜類型遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第32頁遺傳圖譜和物理圖譜遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第33頁二、連鎖圖譜構(gòu)建

連鎖分析(linkageanalysis)：以位于同一染色體上相鄰兩個(gè)遺傳標(biāo)識(shí)或基因重組率為基礎(chǔ)，定位遺傳標(biāo)識(shí)或基因之間相對位置關(guān)系。

遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第34頁連鎖分析

進(jìn)行連鎖分析三個(gè)要件

用于基因定位作圖群體

廣泛分布多態(tài)性遺傳標(biāo)識(shí)

適宜定位分析方法和軟件遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第35頁1、參考家系用于連鎖分析動(dòng)物群體，也稱為作圖群體。能夠是：回交群體F2群體半同胞家系遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第36頁作圖群體類型

遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第37頁2、分子遺傳標(biāo)識(shí)

第一代

RFLPs

第二代

STR

第三代

SNPs遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第38頁RFLPsP1P2O1O2O3O4O5O6probe1-----------13321232probe2-----------13322332遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第39頁STR遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第40頁3、計(jì)算重組交換率:理論上最大交換率為50%交換率越小說明基因與標(biāo)識(shí)距離越近。1cM=1%chanceofrecombinationbetweenmarkers遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第41頁連鎖作圖理論用于：確定標(biāo)識(shí)間遺傳距離和排列次序統(tǒng)計(jì)：卡方檢驗(yàn)最大似然預(yù)計(jì)軟件：CRI-MAPLINKAGE遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第42頁最大似然預(yù)計(jì)與多點(diǎn)連鎖分析似然率：特定觀察表型出現(xiàn)概率似然比：-2<LOD<3EM算法（expectation&maximization）:重組率初值重組率期望值重組值最大似然預(yù)計(jì)遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第43頁LOD(logarithmoftheodds)，是Morton在1955年提出優(yōu)勢對數(shù)法。LOD分值為＋3，連鎖:不連鎖＝1000:1，表示連鎖存在LOD分值為－2，不連鎖:連鎖＝100:1，表示連鎖不存在LOD法遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第44頁遺傳連鎖圖譜遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第45頁三、物理圖譜構(gòu)建物理圖譜：用染色體原位雜交或體細(xì)胞雜交等方法構(gòu)建，將基因或遺傳標(biāo)識(shí)定位在某一染色體或染色體某一特定區(qū)域圖譜。經(jīng)典物理圖譜有：染色體圖譜熒光原位雜交體細(xì)胞雜交基因組全序列遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第46頁染色體圖譜遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第47頁熒光原位雜交遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第48頁體細(xì)胞雜交圖譜RH（radiationhybrid）含有全部小鼠染色體背景細(xì)胞內(nèi)同時(shí)含有唯一人染色體一個(gè)片段一系列細(xì)胞株。每個(gè)細(xì)胞株分別含有不一樣人類染色體片段。遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第49頁鼠人XTK-HPRT+TK+HPRT-鼠人鼠人鼠人TK+HPRT+173173173TK+TK+TK-HAT遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第50頁克隆嵌板法(clonepanelmethod)

依據(jù)不一樣雜種細(xì)胞保留或丟失人染色體有時(shí)是重合情況,設(shè)計(jì)一個(gè)簡便而實(shí)用基因定位方法。

克隆嵌板雜種克隆保留人染色體區(qū)段12345678A++++----B++--++--C+-+-+-+-遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第51頁第三節(jié)基因定位方法質(zhì)量性狀基因定位數(shù)量性狀基因定位遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第52頁一、質(zhì)量性狀基因定位二點(diǎn)測交三電測交連鎖不平衡分析遺傳定位物理定位原位雜交體細(xì)胞雜交定位遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第53頁二、數(shù)量性狀基因定位數(shù)量性狀基因座位（QTL）：影響數(shù)量性狀單以及因位點(diǎn)。數(shù)量性狀主效基因：指某一基因位點(diǎn)等位基因?qū)δ骋粩?shù)量性狀含有足夠大遺傳效應(yīng)，從而對數(shù)量性狀有較大影響。遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第54頁數(shù)量性狀基因定位分析方法統(tǒng)計(jì)：回歸分析、最大似然分析、廣義最小二乘分析、貝葉斯方法軟件：MultiMapMAPMAKER遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第55頁相關(guān)基因定位網(wǎng)站STS圖譜RH圖譜.8000遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座第56頁新基因克隆主要克隆方法：

位置克?。╬ositionalcloning）功效克隆（functionalcloning）候選克?。╟andidateapproach）位置候選克?。╬ositionalcandidatecloning）遺傳多態(tài)性專題知識(shí)專家講座