分子標(biāo)記的概念有孟目的和狹義之分。廣義的分子標(biāo)記是指可遺傳的并可檢測(cè)的脫氧核糖核酸序列或蛋白質(zhì)。狹義分子標(biāo)記是指能反映生物個(gè)體或種群間基因組中某種差異的特異性DNA片段。分子標(biāo)記(Molecular Markers),是以個(gè)體間遺傳物質(zhì)內(nèi)核苷酸序列變異為基礎(chǔ)的遺傳標(biāo)記,是DNA水平遺傳多態(tài)性的直接的反映。分子標(biāo)記用于遺傳圖譜構(gòu)建是遺傳學(xué)領(lǐng)域的重大進(jìn)展之一。分子標(biāo)記廣泛存在于基因組的各個(gè)區(qū)域,通過(guò)對(duì)隨機(jī)分布于整個(gè)基因組的分子標(biāo)記的多態(tài)性進(jìn)行比較,就能夠全面評(píng)估研究對(duì)象的多樣性,并揭示其遺傳本質(zhì)。
概念
與其他幾種遺傳標(biāo)記——形態(tài)學(xué)標(biāo)記、生物化學(xué)標(biāo)記、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記相比,脫氧核糖核酸分子標(biāo)記具有的優(yōu)越性有:大多數(shù)分子標(biāo)記為共顯性,對(duì)隱性的性狀的選擇十分便利;基因組變異極其豐富,分子標(biāo)記的數(shù)量幾乎是無(wú)限的;在生物發(fā)育的不同階段,不同組織的脫氧核糖核酸都可用于標(biāo)記分析;分子標(biāo)記揭示來(lái)自DNA的變異;表現(xiàn)為中性,不影響目標(biāo)性狀的表達(dá),與不良性狀無(wú)連鎖;檢測(cè)手段簡(jiǎn)單、迅速。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,DNA分子標(biāo)記技術(shù)已有數(shù)十種,廣泛應(yīng)用于遺傳育種、基因組作圖、基因定位、物種親緣關(guān)系鑒別、基因庫(kù)構(gòu)建、基因克隆等方面。
理想要求
理想的分子標(biāo)記必須達(dá)以下幾個(gè)要求:⑴ 具有高的多態(tài)性;⑵ 共顯性遺傳,即利用分子標(biāo)記可鑒別二倍體中雜合和純合基因型;⑶ 能明確辨別等位基因;⑷ 遍布整個(gè)基因組;⑸ 除特殊位點(diǎn)的標(biāo)記外,要求分子標(biāo)記均勻分布于整個(gè)基因組;⑹ 選擇中性(即無(wú)基因多效性);⑺ 檢測(cè)手段簡(jiǎn)單、快速(如實(shí)驗(yàn)程序易自動(dòng)化);⑻ 開(kāi)發(fā)成本和使用成本盡量低廉;⑼ 在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)和實(shí)驗(yàn)室間重復(fù)性好(便于數(shù)據(jù)交換)。但是,發(fā)現(xiàn)的任何一種分子標(biāo)記均通過(guò)電泳分離不同的生物 脫氧核糖核酸 分子,然后用經(jīng)標(biāo)記的特異 DNA 探針與之進(jìn)行雜交,通過(guò)放射自顯影或非同位素顯色技術(shù)來(lái)揭示 DNA 的多態(tài)性。
(Restriction Fragment Length Polymorphism,RFLP)
1974年Grodzicker等創(chuàng)立了限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(RFLP)技術(shù),它是一種以DNA—DNA雜交為基礎(chǔ)的第一代遺傳標(biāo)記。RFLP基本原理:利用特定的限制性內(nèi)切酶識(shí)別并切割不同生物個(gè)體的基因組脫氧核糖核酸,得到大小不等的DNA片段,所產(chǎn)生的DNA數(shù)目和各個(gè)片段的長(zhǎng)度反映了DNA分子上不同酶切位點(diǎn)的分布情況。通過(guò)凝膠電泳分析這些片段,就形成不同帶,然后與克隆DNA探針進(jìn)行Southern雜交和放射顯影,即獲得反映個(gè)體特異性的RFLP圖譜。它所代表的是基因組脫氧核糖核酸在限制性?xún)?nèi)切酶消化后產(chǎn)生片段在長(zhǎng)度上差異。由于不同個(gè)體的等位基因之間堿基的替換、重排、缺失等變化導(dǎo)致限制內(nèi)切酶識(shí)別和酶切發(fā)生改變從而造成基因型間限制性片段長(zhǎng)度的差異。
RFLP的等位基因其有共顯性特點(diǎn)。RFLP標(biāo)記位點(diǎn)數(shù)量不受限制,通??蓹z測(cè)到的基因座位數(shù)為1—4個(gè)。RFLP技術(shù)也存在一些缺陷,主要是克隆可表現(xiàn)基因組脫氧核糖核酸多態(tài)性的探針較為困難;另外,實(shí)驗(yàn)操作較繁鎖,檢測(cè)周期長(zhǎng),成本費(fèi)用也很高。自RFLP問(wèn)世以來(lái),已經(jīng)在基因定位及分型、遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建、疾病的基因診斷等研究中仍得到了廣泛的應(yīng)用。
②數(shù)目可變串聯(lián)重復(fù)多態(tài)性
(Variable Number of Tandem Repeats,VNTR)
數(shù)目可變串聯(lián)重復(fù)序列又稱(chēng)小衛(wèi)星DNA(Minisatellite DNA),是一種重復(fù)DNA小序列,為10到幾百核苷酸,拷貝數(shù)10一10001不等。VNTR基本原理與RFLP大致相同,只是對(duì)限制性內(nèi)切酶和脫氧核糖核酸探針有特殊要求:⑴限制性?xún)?nèi)切酶的酶切位點(diǎn)必須不在重復(fù)序列中,以保證小衛(wèi)星或微衛(wèi)星序列的完整性。⑵內(nèi)切酶在基因組的其他部位有較多酶切位點(diǎn),則可使衛(wèi)星序列所在片段含有較少無(wú)關(guān)序列,通過(guò)電泳可充分顯示不同長(zhǎng)度重復(fù)序列片段的多態(tài)性。⑶分子雜交所用DNA探針核昔酸序列必須是小衛(wèi)星序列或微衛(wèi)星序列,通過(guò)分子雜交和放射自顯影后,就可一次性檢測(cè)到眾多小衛(wèi)星或微衛(wèi)星位點(diǎn),得到個(gè)體特異性的DNA指紋圖譜。
小衛(wèi)星標(biāo)記的多態(tài)信息含量較高,在17一19之間。缺點(diǎn)是數(shù)量有限,而且在基因組上分布不均勻,這就極大限制其在基因定位中的應(yīng)用。VNTR也存在實(shí)驗(yàn)操作繁瑣、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)、成本高的缺點(diǎn)。
標(biāo)記技術(shù)
隨機(jī)引物的PCR標(biāo)記
所用引物的核苷酸序列是隨機(jī)的,其擴(kuò)增的 脫氧核糖核酸 區(qū)域事先未知。隨機(jī)引物PCR擴(kuò)增的 DNA 區(qū)段產(chǎn)生多態(tài)性的分子基礎(chǔ)是模板 DNA 擴(kuò)增區(qū)段上引物結(jié)合位點(diǎn)的堿基序列的突變,不同來(lái)源的基因組在該區(qū)段上表現(xiàn)為擴(kuò)增產(chǎn)物有無(wú)差異或擴(kuò)增片段大小的差異。隨機(jī)引物PCR標(biāo)記表現(xiàn)為顯性或共顯性。
①隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA
(Random amplified Polymorphism DNA,RAPD)
RAPD技術(shù)是1990年由Wiliam和Welsh等人利用PCR技術(shù)發(fā)展的檢測(cè)脫氧核糖核酸多態(tài)性的方法?;驹恚核抢秒S機(jī)引物(一般為8—10bp)通過(guò)PCR反應(yīng)非定點(diǎn)擴(kuò)增脫氧核糖核酸片段,然后用凝膠電泳分析擴(kuò)增產(chǎn)物DNA片段的多態(tài)性。擴(kuò)增片段多態(tài)性便反映了基因組相應(yīng)區(qū)域的DNA多態(tài)性。RAPD所使用的引物各不相同,但對(duì)任一特定引物,它在基因組DNA序列上有其特定的結(jié)合位點(diǎn),一旦基因組在這些區(qū)域發(fā)生DNA片段插人、缺失或堿基突變,就可能導(dǎo)致這些特定結(jié)合位點(diǎn)的分布發(fā)生變化,從而導(dǎo)致擴(kuò)增產(chǎn)物數(shù)量和大小發(fā)生改變,表現(xiàn)出多態(tài)性。就單一引物而言,其只能檢測(cè)基因組特定區(qū)域脫氧核糖核酸多態(tài)性,但利用一系列引物則可使檢測(cè)區(qū)域擴(kuò)大到整個(gè)基因組,因此,RAPD可用于對(duì)整個(gè)基因組DNA進(jìn)行多態(tài)性檢測(cè),也可用于構(gòu)建基因組指紋圖譜。
與RFLP相比,RAPD具有以下優(yōu)點(diǎn):⑴技術(shù)簡(jiǎn)單,檢測(cè)速度快;⑵ RAPD分析只需少量脫氧核糖核酸樣品;⑶不依賴(lài)于種屬特異性和基因組結(jié)構(gòu),一套引物可用于不同生物基因組分析;⑷成本較低。但RAPD也存在一些缺點(diǎn):⑴ RAPD標(biāo)記是一個(gè)顯性標(biāo)記,不能鑒別雜合子和純合子;⑵存在共遷移問(wèn)題,凝膠電泳只能分開(kāi)不同長(zhǎng)度脫氧核糖核酸片段,而不能分開(kāi)那些分子量相同但堿基序列組成不同的DNA片段;⑶ RAPD技術(shù)中影響因素很多,所以實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性和重復(fù)性差。
②任意引物PCR
(Arbitrarily Primed 聚合酶 Chain Reaction,AP—PCR)
在AP—PCR分析中,所使用的引物較長(zhǎng)(10-50 bp) , PCR反應(yīng)分為兩個(gè)階段,首先寡聚核苷酸引物在低嚴(yán)謹(jǐn)條件下與模板脫氧核糖核酸退火,此時(shí)發(fā)生了一些合成,以便穩(wěn)定模板與引物之間相互作用。然后進(jìn)行高嚴(yán)謹(jǐn)退火條件的循環(huán),兩個(gè)位點(diǎn)間那些序列在低嚴(yán)謹(jǐn)度退火條件下發(fā)生的引物延伸可繼續(xù)在高嚴(yán)謹(jǐn)條件下擴(kuò)增。采用變性聚丙烯酞胺凝膠電泳分析PCR產(chǎn)物,最終反應(yīng)結(jié)果與RAPD類(lèi)似。只要設(shè)計(jì)的引物在低嚴(yán)謹(jǐn)退火條件下能減少引物產(chǎn)生人為產(chǎn)物,應(yīng)用成對(duì)組合的引物可以產(chǎn)生新的AP—PCR譜帶,但引物聯(lián)會(huì)組合使用時(shí),得到的圖譜與單引物單獨(dú)使用時(shí)產(chǎn)生的圖譜之和很不相同,這樣,50個(gè)引物能產(chǎn)生1250種不同指紋圖譜。
AP—PCR方法不需預(yù)知序列資料,而且檢測(cè)的基因組樣本是任意的,還能夠用于檢測(cè)近等基因系(或同類(lèi)系)中的多態(tài)性。AP—PCR的缺點(diǎn)是每個(gè)新的多態(tài)性都必須經(jīng)純化才能進(jìn)一步使用。另外,此方法在雜合子中僅可辨別長(zhǎng)度多態(tài)性。
③脫氧核糖核酸擴(kuò)增指紋印跡
(DNA Amplification Fingerprinting,DAF)
DAF是一種改進(jìn)的RAPD分析技術(shù),與RAPD技術(shù)不同的是,DAF分析中所使用的引物濃度更高,長(zhǎng)度更短(一般為5一8 bp),因此它所提供的譜帶信息比RAPD大得多,如當(dāng)使用5個(gè)核昔酸的引物時(shí),引物和模板的組合大約可擴(kuò)增出10一100個(gè)DNA片段。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物是在凝膠上進(jìn)行分離,通過(guò)銀染即可產(chǎn)生非常復(fù)雜帶型。
特異引物的PCR標(biāo)記
特異引物的PCR標(biāo)記所用引物是針對(duì)已知序列的 脫氧核糖核酸 區(qū)段而設(shè)計(jì)的,具有特定核苷酸序列(通常為 18—24 bp),可在常規(guī)PCR退火溫度下進(jìn)行擴(kuò)增,對(duì)基因組 DNA 的特定區(qū)域進(jìn)行多態(tài)性分析。
①序列標(biāo)志位點(diǎn)
(序列 Tagged Sites,STS)
STS是對(duì)以特定對(duì)引物序進(jìn)行PCR特異擴(kuò)增的一類(lèi)分子標(biāo)記的統(tǒng)稱(chēng)。通過(guò)設(shè)計(jì)特定的引物,使其與基因組DNA序列中特定結(jié)合位點(diǎn)結(jié)合,從而可用來(lái)擴(kuò)增基因組中特定區(qū)域,分析其多態(tài)性。利用特異PCR技術(shù)的最大優(yōu)點(diǎn)是它產(chǎn)生信息非??煽浚幌馬FLP和RAPD那樣存在某種模糊性。
②簡(jiǎn)單重復(fù)序列
(Simple Sequence Repeat,SSR)
簡(jiǎn)單重復(fù)序(SSR)也稱(chēng)微衛(wèi)星DNA,其串聯(lián)重復(fù)的核心序列為1一6 bp,其中最常見(jiàn)是雙核苷酸重復(fù),即(CA) n和(TG) n每個(gè)微衛(wèi)星DNA的核心序列結(jié)構(gòu)相同,重復(fù)單位數(shù)目10一60個(gè),其高度多態(tài)性主要來(lái)源于串聯(lián)數(shù)目的不同。SSR標(biāo)記的基本原理:根據(jù)微衛(wèi)星序列兩端互補(bǔ)序列設(shè)計(jì)引物,通過(guò)PCR反應(yīng)擴(kuò)增微衛(wèi)星片段,由于核心序列串聯(lián)重復(fù)數(shù)目不同,因而能夠用PCR的方法擴(kuò)增出不同長(zhǎng)度的PCR產(chǎn)物,將擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行凝膠電泳,根據(jù)分離片段的大小決定基因型并計(jì)算等位基因頻率。
SSR具有以下一些優(yōu)點(diǎn):(l)一般檢測(cè)到的是一個(gè)單一的多等位基因位點(diǎn);⑵微衛(wèi)星呈共顯性遺傳,故可鑒別雜合子和純合子;⑶所需脫氧核糖核酸量少。顯然,在采用SSR技術(shù)分析微衛(wèi)星DNA多態(tài)性時(shí)必須知道重復(fù)序列兩端的DNA序列的信息。如不能直接從DNA數(shù)據(jù)庫(kù)查尋則首先必須對(duì)其進(jìn)行測(cè)序。
③序列特異性擴(kuò)增區(qū)
(序列—characterized amplified Region,SCAR)
SCAR突擊步槍標(biāo)記是在RAPD技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。SCAR標(biāo)記是將目標(biāo) RAPD 片段進(jìn)行克隆并對(duì)其末端測(cè)序,根據(jù) RAPD 片段兩端序列設(shè)計(jì)特異引物,對(duì)基因脫氧核糖核酸 片段再進(jìn)行PCR特異擴(kuò)增,把與原RAPD片段相對(duì)應(yīng)的單一位點(diǎn)鑒別出來(lái)。SCAR標(biāo)記是顯性遺傳,待檢 脫氧核糖核酸 間的差異可直接通過(guò)有無(wú)擴(kuò)增產(chǎn)物來(lái)顯示。SCAR標(biāo)記方便、快捷、可靠,可以快速檢測(cè)大量個(gè)體,結(jié)果穩(wěn)定性好,重現(xiàn)性高。
④單引物擴(kuò)增反應(yīng)
(Single 底火 Amplification Reaction,SPAR)
SPAR技術(shù)是與RAPD技術(shù)相似的一種標(biāo)記技術(shù),SPAR也只用一個(gè)引物,但所用的引物是在SSR的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的。這些引物能與SSR之間的間隔序列進(jìn)行特異性結(jié)合,然后通過(guò)PCR技術(shù)擴(kuò)增SSR之間的脫氧核糖核酸序列,凝膠電泳分離擴(kuò)增產(chǎn)物,分析其多態(tài)性。另外,還有一種與SPAR技術(shù)非常相似的標(biāo)記技術(shù),即ISTR (Inverse 序列—tagged Repeat)技術(shù),ISTR所用的引物是在反向重復(fù)序列基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的,PCR擴(kuò)增的是反向重復(fù)序列之間的DⅣA序列。
(Single Strand Conformation Polymorphism,SSCP)
SSCP是指等長(zhǎng)的單鏈DNA因核昔酸序列的差異而產(chǎn)生構(gòu)象變異,在非變性聚丙烯酞胺中的表現(xiàn)為電泳遷移率的差別。單鏈脫氧核糖核酸構(gòu)象分析對(duì)DNA序列的改變非常敏感,常常一個(gè)堿基差別都能顯示出來(lái)。在SSCP分析中,利用PCR技術(shù)定點(diǎn)擴(kuò)增基因組DNA中某一目的片段,將擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行變性處理,雙鏈DNA分開(kāi)成單鏈,再用非變性聚丙烯酞胺凝膠電泳分離,根據(jù)條帶位置變化來(lái)判斷目的片段中是否存在突變。SSCP結(jié)果判定是通過(guò)多個(gè)樣品之間對(duì)比,觀察條帶之間位置改變,從而顯示出不同生物個(gè)體的脫氧核糖核酸特異性,達(dá)到指紋分析目的。為了進(jìn)一步提高SSCP的檢出率,可將SSCP分析與其它突變檢測(cè)方法相結(jié)合。其中與雜交雙鏈分析(Heterocluplex analysis,Het)法結(jié)合可以大大提高檢出率。Het法是用探針與要檢測(cè)的單鏈DNA或核糖核酸進(jìn)行雜交,含有一對(duì)核苷酸堿基對(duì)錯(cuò)配的雜交鏈可以和完全互補(bǔ)的雜交鏈在非變性PAG凝膠上通過(guò)電泳被分離開(kāi)。對(duì)同一靶序列分別進(jìn)行SSCP和Het分析可以使點(diǎn)突變的檢出率接近100%,而且實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)便。
⑥雙脫氧化指紋法
(Dideoxy Fingerprints,ddF)
ddF是將雙脫氧末端終止測(cè)序法與SSCP結(jié)合起來(lái)的分析技術(shù),對(duì)由雙脫氧末端終止的長(zhǎng)短不一的單鏈DNA進(jìn)行SSCP分析。如果目的片段存在一個(gè)突變,則所有大于某一大小對(duì)應(yīng)于突主變位置的雙脫氧終止片段無(wú)野生型系統(tǒng),對(duì)于每一個(gè)突有多次機(jī)會(huì)檢測(cè)其遷移率改變,提高了檢測(cè)突變的效率。ddF方法克服了SSCP分析時(shí)因脫氧核糖核酸長(zhǎng)度影響SSCP顯示的困難,通過(guò)一種雙脫氧核昔酸生產(chǎn)特異性的單鏈DNA,使其中長(zhǎng)度合適的DNA片段顯示SSCP改變。
DNA標(biāo)記
①擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性
(amplified Fragment Length Polymorphism,AFLP)
AFLP是1995年荷蘭科學(xué)家Zabeau和Vos等發(fā)展起來(lái)的一種檢測(cè)DNA多態(tài)性的新方法,文章發(fā)表于Nucleic Acids Research。AFLP 是 RFLP 與PCR相結(jié)合的產(chǎn)物,其基本原理是先利用限制性內(nèi)切酶水解基因組 脫氧核糖核酸 產(chǎn)生不同大小的 DNA 片段,再使雙鏈人工接頭的酶切片段相邊接,作為擴(kuò)增反應(yīng)的模板 DNA,然后以人工接頭的互補(bǔ)鏈為引物進(jìn)行預(yù)擴(kuò)增,最后在接頭互補(bǔ)鏈的基礎(chǔ)上添加 1—3個(gè)選擇性核苷酸作引物對(duì)模板 DNA 基因再進(jìn)行選擇性擴(kuò)增,通過(guò)聚丙烯酰胺凝膠電泳分離檢測(cè)獲得的脫氧核糖核酸擴(kuò)增片段,根據(jù)擴(kuò)增片段長(zhǎng)度的不同檢測(cè)出多態(tài)性。引物由三部分組成:與人工接頭互補(bǔ)的核心堿基序列、限制性?xún)?nèi)切酶識(shí)別序列、引物3’端的選擇堿基序列(1—10 bp)。接頭與接頭相鄰的酶切片段的幾個(gè)堿基序列為結(jié)合位點(diǎn)。該技術(shù)的獨(dú)特之處在于所用的專(zhuān)用引物可在知道 脫氧核糖核酸 信息的前提下就可對(duì)酶切片段進(jìn)行PCR 擴(kuò)增。為使酶切濃度大小分布均勻,一般采用兩個(gè)限制性內(nèi)切酶,一個(gè)酶為多切點(diǎn),另一個(gè)酶切點(diǎn)數(shù)較少,因而 AFLP 分析產(chǎn)生的主要是由兩個(gè)酶共同酶切的片段。AFLP 結(jié)合了 RFLP 和 RAPD兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),具有分辨率高、穩(wěn)定性好、效率高的優(yōu)點(diǎn)。但它的技術(shù)費(fèi)用昂貴,對(duì) 脫氧核糖核酸 的純度和內(nèi)切酶的質(zhì)量要求很高。盡管 AFLP 技術(shù)誕生時(shí)間較短,但可稱(chēng)之為分子標(biāo)記技術(shù)的又一次重大突破,被認(rèn)為是一種十分理想、有效的分子標(biāo)記。
②酶切擴(kuò)增多態(tài)性序列
(Cleaved amplified Polymorphism Sequences,CAPS)
CAPS技術(shù)又稱(chēng)為PCR—RFLP,它實(shí)質(zhì)上是PCR技術(shù)與RFLP技術(shù)結(jié)合的一種方法。CAPS的基本原理是利用己知位點(diǎn)的脫氧核糖核酸序列資源設(shè)計(jì)出一套特異性的PCR引物(19—27bp),然后用這些引物擴(kuò)增該位點(diǎn)上的某一DNA片段,接著用一種專(zhuān)一性的限制性內(nèi)切酶切割所得擴(kuò)增產(chǎn)物,凝膠電泳分離酶切片段,染色并進(jìn)行RFLP分析。CAPS標(biāo)記揭示的是特異PCR片段的限制性長(zhǎng)度變異的信息。CAPS是一類(lèi)共顯性分子標(biāo)記,其優(yōu)點(diǎn)是避免了RFLP分析中膜轉(zhuǎn)印這一步驟,又能保持RFLP分析的精確度。另外,由于很多限制性?xún)?nèi)切酶均可與擴(kuò)增脫氧核糖核酸酶切,所以檢測(cè)到多態(tài)性機(jī)會(huì)較大。
DNA芯片
核苷酸多態(tài)性(Single 核苷酸 Polymorphism,SNP)
SNP標(biāo)記是美國(guó)學(xué)者Lander E于1996年提出的第三代脫氧核糖核酸遺傳標(biāo)記。SNP是指同一位點(diǎn)的不同等位基因之間僅有個(gè)別核苷酸的差異或只有小的插入、缺失等。從分子水平上對(duì)單個(gè)核酸的差異進(jìn)行檢測(cè),SNP 標(biāo)記可幫助區(qū)分兩個(gè)個(gè)體遺傳物質(zhì)的差異。人類(lèi)基因組大約每 1250 bp SNP 出現(xiàn)一次,已有2000多個(gè)標(biāo)記定位于人類(lèi)染色體,對(duì)人類(lèi)基因組學(xué)研究具有重要意義。檢測(cè) SNP 的最佳方法是 DNA 芯片技術(shù)。SNP 被稱(chēng)為第三代 DNA 分子標(biāo)記技術(shù),隨著 DNA 芯片技術(shù)的發(fā)展,其有望成為最重要最有效的分子標(biāo)記技術(shù)。
遺傳標(biāo)記
基因型的特殊的易于識(shí)別的表現(xiàn)形式。其最基本的兩個(gè)特性是:
可遺傳性。
可識(shí)別性(多態(tài)性)。
遺傳標(biāo)記是研究遺傳現(xiàn)象和物種進(jìn)化的不可缺少的工具。
應(yīng)用領(lǐng)域
基因組作圖和基因定位研究
長(zhǎng)期以來(lái),各種生物的遺傳圖譜幾乎都是根據(jù)諸如形態(tài)、生理和生化等常規(guī)標(biāo)記來(lái)構(gòu)建的,所建成的遺傳圖譜僅限少數(shù)種類(lèi)的生物,而且圖譜分辨率大多很低,圖距大,飽和度低,因而應(yīng)用價(jià)值有限。分子標(biāo)記用于遺傳圖譜構(gòu)建是遺傳學(xué)領(lǐng)域的重大進(jìn)展之一。隨著新的標(biāo)記技術(shù)的發(fā)展,生物遺傳圖譜名單上的新成員將不斷增加,圖譜上標(biāo)記的密度也將越來(lái)越高。建立起完整的高密度的分子圖譜,就可以定位感興趣的基因。
基于圖譜克隆基因
圖位克隆(Map—bascd cloning))是近幾年隨著分子標(biāo)記遺傳圖譜的相繼建立和基因分子定位而發(fā)展起來(lái)的一種新的基因克隆技術(shù)。利用分子標(biāo)記輔助的圖位克隆無(wú)需事先知道基因的序列,也不必了解基因的表達(dá)產(chǎn)物,就可以直接克隆基因。圖位克隆是最為通用的基因識(shí)別途徑,至少在理論上適用于一切基因。基因組研究提供的高密度遺傳圖譜、大尺寸物理圖譜、大片段基因組文庫(kù)和基因組全序列,已為圖位克隆的廣泛應(yīng)用鋪平了道路。
物種親緣關(guān)系和系統(tǒng)分類(lèi)中的應(yīng)用
分子標(biāo)記廣泛存在于基因組的各個(gè)區(qū)域,利用遺傳多樣性的結(jié)果可以對(duì)物種進(jìn)行聚類(lèi)分析,進(jìn)而了解其系統(tǒng)發(fā)育與親緣關(guān)系。分子標(biāo)記的發(fā)展為研究物種親緣關(guān)系和系統(tǒng)分類(lèi)提供了有力的手段。
用于疾病診斷和遺傳病連鎖分析
1980年,Bostein等成功的將PFLP技術(shù)用于鐮刀型貧血癥的診斷分析,開(kāi)創(chuàng)了基因診斷的先河。PFLP是以格雷戈?duì)枴っ系聽(tīng)?/a>方式遺傳,因此可以作為染色體上致病基因座位的遺傳標(biāo)志。許多與相連鎖的致病基因得以定位。小衛(wèi)星和微衛(wèi)星因其高度多態(tài)性而被廣泛用于疾病診斷和遺傳病的連鎖分析。隨著高通量SNP檢測(cè)技術(shù)方法的出現(xiàn),作為數(shù)量最多且易于批量檢測(cè)的多態(tài)標(biāo)記,SNP在連鎖分析與基因定位,包括復(fù)雜疾病的基因定位、關(guān)聯(lián)分析、個(gè)體和群體對(duì)環(huán)境致病因子與藥物的易感性研究中將發(fā)揮愈來(lái)愈重要的作用。
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