杜汪洋--分子标记技术在植物群体遗传学研究中的应用

滨州学院学年论文题目分子标记技术在植物群体遗传学研究中的应用系（院）生命科学系专业生物技术班级生物技术13级本科1班学生姓名杜汪洋学号1314120209指导教师赵凤娟职称副教授二〇一五年六月二十日独创声明本人郑重声明：所呈交的学年论文，是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。作者签名:二〇一五年月日学年论文使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用学年论文的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版，或采用影印、数字化或其它复制手段保存论文；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立目录检索与阅览服务系统，公布论文的部分或全部内容，允许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名:二〇一五年月日滨州学院本科学年论文i分子标记技术在植物群体遗传学研究中的应用摘要认识到生物个体之间DNA序列差异并以此作为标记的分子标记技术研究始于1980年，之后随着分子生物学技术的发展，DNA分子标记技术也得到迅速发展，与传统的遗传标记相比，DNA分子标记有很多优点:(1)分子标记数量多，在同一基因座位上有较多的复等位基因;(2)分子标本身无害，对重要的经济性状很少有不良效应;(3)分子标记的多态性可在个体、组织器官及细胞水平上进行检测，不受环境条件的限制。现在DNA标记技术已有数十种，它们被广泛应用于作物遗传育种、基因组作图、基因定位、植物亲缘关系鉴别、基因库构建。基因克隆的等方面。本文仅就分子标记技术的类型、特点以及它在植物群体遗传学中的应用进行阐述。关键词：分子标记技术；遗传学；应用滨州学院本科学年论文iiMolecularmarkertechnologyintheadoptionofplantpopulationgeneticsAbstractRecognitionofthedifferencesbetweentheDNAsequenceandthemolecularmarkertechniqueasamarkerforthestudyofthemolecularmarkersoftheindividualorganismsbeganin1980,Withthedevelopmentofmolecularbiologytechnology,DNAmolecularmarkertechnologyhasalsoobtainedtherapiddevelopment,comparedwiththetraditionalgeneticmarkersandDNAmolecularmarkershavemanyadvantages:(1)molecularmarkernumberandhavemoreallelesatthesamelocus;(2)moleculeswereharmless.Ononeofthemostimportanteconomictraitsinveryfewhasadverseeffect;(3)molecularmarkerpolymorphismcanbeontheindividual,organandtissueandcelllevelweredetected,isnotlimitedbyenvironmentalconditions.NowtherearedozensofDNAmarkers,theyarewidelyusedinCropGeneticsandbreeding,genomemapping,genemapping,geneticrelationshipidentification,genepoolconstruction.Genecloningandsoon.Inthispaper,thetypes,characteristicsandapplicationsofmolecularmarkersinplantpopulationgeneticsaredescribedinthispaper.Keywords:Molecularmarkertechnology;Genetics;Adoption滨州学院本科学年论文iii目录引言·······································································································1第一章分子标记技术··················································································21.1分子标记的类型···················································································21.1.1基于分子杂交技术的分子标记·······························································21.1.2基于PCR技术的分子标记···································································3第二章内容····························································································52.1构建遗传图谱·····················································································52.2亲缘关系和遗传多样性的研究································································52.3DNA指纹库的建立··············································································52.4数量性状基因位点（QTL）的分子标记辅助选择········································6第三章结论和建议···················································································6参考文献·································································································7滨州学院本科学年论文1引言近年来，分子生物技术的发展为植物育种改良提供了一种基于DNA变异的新型遗传标记———DNA分子标记。DNA分子标记研究与应用的迅速发展为植物遗传育种注入新的活力，并使传统育种技术发生了深刻的变化。DNA分子标记本质上是指能反映生物个体或种群间基因组中某种差异的特异性DNA片段，也称为DNA的指纹图谱。DNA分子标记的研究始于1980年，现已有数十种标记技术。与传统的遗传标记相比，DNA分子标记有很多优点。以PCR为基础的DNA指纹技术大大加快了DNA分子标记的研究和利用，广泛应用于植物遗传育种、高密度遗传图谱的构建、基因定位和克隆、植物亲缘关系鉴别及遗传多样性研究、分子标记辅助选择育种等领域。滨州学院本科学年论文2第一章分子标记技术1.1分子标记技术的类型1.1.1基于分子杂交技术的分子标记这类标记是基于DNA序列的差异，通过电泳技术分离不同个体DNA的限制内切片段后，利用标记探针进行DNA-DNA杂交，来揭示所研究个体DNA的多态性。(1)RFLP标记RFLP标记是发展最早的DNA标记技术。该方法所产生的多态性是由于限制性内切酶酶切位点或位点间DNA区段发生突变造成的。由于不同的限制性内切酶各有其特异的识序列和切割位点，特定物种的基因组DNA经某一种限制性内切酶完全酶切后，会产生一些分子量不同的限制性DNA片段。在生物的遗传进化中，由于基因组内出现的由转换、插入、倒位、易位、缺失等导致的各种变异会引起酶切位点的改变，因此，特定的DNA片段被酶切后可以产生特定大小的不同DNA片段，及特有分子指纹图谱，反映出遗传多态性。RFLP通常分析步骤是:DNA的提取、DNA的限制性内切酶酶切、用DNA片段的凝胶电泳分离、DNA片段的Southern杂交、分析结果。对线粒体和叶绿体DNA进行的这种多态性差异检测在1980年之前就己出现由于线粒体和叶绿体DNA较小，前三个步骤就完全可能检测出DNA片段的差异，所以往往不必要后面的几个步骤(黎裕等，1999)。真菌线粒体DNA不含内含子和基因间隔区，很少经历重组，进化速度较核DNA快，其RFLP分析对真菌种间或种内分类灵敏度高。RFLP具有以下优点:(1)变异丰富;(2)比形态学更变异稳定，其表现不受环境条件影响;(3)比生化变异范围更广泛，区分能力更强;(4)无显隐性之分，均为共显性，非等位基因间无上位效应;(5)其它变异均是从表型或基因作用产物来研究遗传和变异的，而RFLP则是直接研究基因的构成;(6)构建连锁图时要比传统方法快得多;(7)可探测到数量性状基因位点(周洪生，1992)0(2)VNTR标记在生物体存在的DNA串联重复序列区域中，小卫星(Minisatellites)串联重复序列基本单元的核普酸数目为15^75个，微卫星(Microsatellites)重复序列基本单元的核普酸数目为1}6个。小卫星和微卫星合称为重复数可变串联重复(VNTR)标记。滨州学院本科学年论文3VNTR多位于基因的非编码区，广泛分布，其基本原理与RFLP大致相同，只是其限制性内切酶的酶切位点必须位于重复序列之外，且必须采用小卫星序列或微卫星序列作为分子杂交探针。VNTR标记的快速鉴定技术有两种:对已知序列不太长的VNTR座位，可利用PCR扩增产物电泳结果比较其长度变异;;对于太长的VNTR座位，则只能通过Southern杂交来检测。1.1.2基于PCR技术的分子标记PCR技术又叫多聚酶链式反应技术，它采用分子技术模拟核酸在体内的复制，是1985年美国Cetue公司人类遗传学研究室Mullis等人首创的一项DNA扩增技术。PCR技术是在模板DNA、引物和4种脱氧核糖核营酸存在的条件下，DNA聚合酶催化的体外DNA合成反应。PCR技术的特异性主要决定于引物和模板DNA结合的特异性。该技术以微量DNA样品为模板，在短时间内合成样品DNA的大量拷贝，结合适宜的检测技术可实现DNA样品的简易、快捷检测。目前广泛使用的分子标记技术大多基于PCR技术。(1)RAPD标记RAPD标记是由美国杜邦公司的Williams和加利福尼亚生物研究所的Welsh等人创立的分子标记方法(Williamsetal.,1990;WelshandMcClelland,1990)。该方法使用短的(10个左右碱基)任意序列的寡核普酸片段作为引物，对模板DNA或RNA进行PCR扩增。由于引物结合位点DNA序列的改变以及引物结合位点之间DNA序列的改变均可导致扩增片段数目和长度的差异，可用普通电泳进行多态性显示和比较。RAPD标记具有如下优点(1)引物通用性。设计的引物没有种属特异性，无需知道物种序列信息即可使用;(2)反应直接性。不需要克隆制备探针、作同位素标记和印迹杂交等预备性工作;(3)分析快捷性。操作简便易行，设备相对简单;(4）高灵敏性。DNA用量极少，灵敏度高，特别适于检测种下变异;(5)对DNA纯度要求相对较低;(6)分析过程可实现程