分子遗传学基础-基因工程的应用（遗传学课件）

分子辅助育种的常见分子标记内容一二三分子标记育种的定义分子标记辅助育种需具备的基本条件常见分子标记分子标记辅助育种：利用分子标记与决定目标性状基因紧密连锁的特点，通过检测分子标记，即可检测到目的基因的存在，达到选择目标性状的目的，具有快速、准确、不受环境条件干扰的优点。一、分子标记辅助育种定义由此可见，传统育种法和标记辅助选择法在本质上没有什么区别，但在选择效率和准确性方面，后者比前者大大提高。基因转移基因型选择基因转移相关的品种、亚种、种表型选择传统育种法:标记辅助选择:相关的品种、亚种、种相关的品种、亚种、种相关的品种、亚种、种三、分子标记辅助育种需具备的基本条件1、分子标记与目标基因共分离或紧密连锁；2、分子标记检测容易，重演性好；3、基本实验手段及计算机统计分析软件。RM49RM1861.8RM550.6RM1688.5MRG49243.3RM4161.7AC8878a1.7AC2823a0.3bel0.1AC2827a0.4RM38671.2MRG10041.60.0三、常见的分子标记（一）、RFLP标记1、定义：RFLP，即限制性片段长度多态性，是指用限制性内切酶酶切不同个体的基因组DNA后，含有与探针序列同源的酶切等位片段在长度上的差异。2、应用：（1）植物遗传连锁图的构建；（2）分子标记辅助选择；（3）遗传关系分析及数量遗传研究等。三、常见的分子标记3、该技术包括以下基本步骤：（1）DNA提取；（2）用DNA限制性内切酶消化；（3）凝胶电泳分离限制性片段；（4）将这些片段按原来的顺序和位置转移到易操作的滤膜上；（5）用放射性同位素或非放射性物质标记的DNA作探针与膜上的（6）DNA杂交（称Southern杂交）；（7）放射性自显影或酶学检测显示出不同材料对该探针的限制性酶切片段多态性。三、常见的分子标记（二）、AFLP标记1、定义：即扩增片段长度多态性，是一种将RFLP与PCR相结合的分子标记。2、基本原理：其基本原理是对基因组DNA限制性酶切片段进行选择性扩增，模板是连接双链人工接头的酶切片段，引物的结合部位是接头以及与之相连的酶切片段中的几个碱基序列。AFLP基本原理3、AFLP标记的特点：（1）由于AFLP分析可以采用的限制性内切酶及选择性碱基种类、数目很多，所以该技术所产生的标记数目是无限多的；（2）典型的AFLP分析，每次反应产物的谱带在50-100条之间，所以一次分析可以同时检测到多个座位，且多态性极高；（3）表现共显性，呈典型孟德尔式遗传；（4）分辩率高，结果可靠；（5）模板DNA用量少，而且对模板浓度的变化不敏感；（6）目前该技术受专利保护，用于分析的试剂盒昂贵，实验条件要求较高。三、常见的分子标记（三）、SSR标记1、基本原理：SSR即微卫星DNA，是一类由几个（多为1-5个）碱基组成的基序串联重复而成的DNA序列，其长度一般较短，广泛分布于基因组的不同位置，如（CA）n、（AT）n、（GGC）n等重复。不同遗传材料重复次数的可变性，导致了SSR长度的高度变异性，这一变异性正是SSR标记产生的基础。三、常见的分子标记尽管微卫星DNA分布于整个基因组的不同位置，但其两端序列多是保守的单拷贝序列，因此可以根据这两端的序列设计一对特异引物，通过PCR技术将其间的核心微卫星DNA序列扩增出来，利用电泳分析技术就可获得其长度多态性，即SSR标记。ATATATATATAT2ATATATATATATATATATATATATATATATAT13123PCR扩增微卫星多态性分析示意图三、常见的分子标记2、SSR标记的特点：（1）数量丰富，广泛分布于整个基因组；（2）具有较多的等位性变异；（3）共显性标记，可鉴别出杂合子和纯合子；（4）实验重复性好，结果可靠；（5）由于创建新的标记时需知道重复序列两端的序列信息，因此 其开发有一定困难，费用也较高。基因工程在植物方面的应用内容一二三四五提高植物的抗虫性提高植物的抗病性提高植物的抗逆性改良植物的品质思考问题转基因工程技术主要用于提高农作物的抗逆能力,以及改良农作物的品质和利用植物生产药物等方面。一、提高植物的抗虫性二、提高植物的抗病性转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯三、提高植物的抗逆性四、改良植物的品质四、改良植物的品质四、改良植物的品质不会引起过敏的转基因大豆1、目前用于杀虫的转基因抗虫植物基因有哪些?2、抗病转基因植物所采用的基因，使用最多的是什么?3、使烟草、番茄的耐寒能力提高措施是什么?4、

大米、玉米、小麦中哪种必需氨基酸较少?举例说明科学家如何提高氨基酸的含量?五、思考问题？应用分子标记构建遗传图谱内容一二遗传作图基本原理—连锁分析构建分子遗传图谱的基本程序孟德尔独立分配规律的要点是：各种配子基因型的比率是相等的（如左图）；若出现亲本型配子的比率高于重组型配子，则说明基因间出现连锁（如右图）。一、遗传作图基本原理—连锁分析二、构建分子遗传图谱的基本程序1、亲本确定；2、构建遗传作图群体；3、筛选亲本间具有多态性的标记；4、检测群体中每个个体的标记型；5、分析数据，建立连锁群；6、确定连锁群所属的染色体；7、分子标记与目标基因共分离或紧密连锁。（一）、作图亲本的确定1、作图亲本的要求（1）亲本间必须有较远的亲缘关系，以保证亲本间有较高的遗传差异（遗传多态性）；但亲本间亲缘关系也不能太远，否则会影响F1的育性，难以建立足够大的群体，并且可能造成后代严重的偏分离现象，影响遗传作图的可靠性。（2）一般先挑选几个候选品种，随机选择一些探针或引物，对它们标记分析，然后根据分析结果，选择多态性较高的一对品种做为亲本。2、作物上建立遗传作图的群体（1）暂时性分离群体。

BC1（回交一代）和F2是最常用的遗传作图群体，其优点是容易建立，速度快。其中BC1由于直接反映了F1配子的分离比例，因而在连锁统计分析上具有比F2更高的功效，准确性更高。但对于不易杂交的植物，采用F2更方便；（2）永久性分离群体。RIL（重组自交系）和DH（加倍单倍体）也是较常用的群体，它们的优点是可以通过自交永久保持，所以特别适合于数量性状基因定位的研究。但建立这样的群体比较费时费工。（二）筛选多态标记为了便于计算机分析，可以用数字来记录个体的标记型（电泳带型）。例如，将P1的标记型（亦即基因型AA）记为1，P2的（aa）记为2，F1（杂合Aa）的记为3。3个RFLP标记的电泳带型。前3列分别为两个亲本和F1代，后面7列为F2代的一些个体。6个水稻AFLP标记多态性筛选水稻RAPD标记多态性筛选水稻SSR标记多态性筛选（三）分析数据确立连锁群目前用于分子遗传作图分析的常见计算机软件，主要有Mapmaker/Exp和Joinmap。水稻1-6号染色体分子连锁图水稻7-12号染色体分子连锁图（四）、分子标记与基因定位1、质量性状的定位质量性状：受主效基因控制，在表型上呈非连续性变异的性状，如抗病性、抗虫性、育性及一些抗逆性等。常用作图群体：（1）回交群体（2）F2群体（3）近等基因系水稻抗除草剂基因定位-SSR标记/F2群体定位结果2、数量性状的定位大多数重要的农艺性状均表现为数