第三章 动物基因组学基础

幻灯片1上上节节课课内内容容回回顾顾中中心心法法则则幻灯片2第第三三章章动动物物基基因因组组学学基基础础幻灯片3基本概念遗传标记（GeneticMarkers）：是指能够用以区别生物个体或群体及其特定基因型，并能稳定遗传的物质标志。遗传多态性（GeneticPolymorphisms）：是指一个基因座位在群体中存在两个或更多类的等位基因的现象。标记辅助选择（Marker-assistedSelection,MAS）：就是对特定的主效基因（majorgene）或者数量性状位点（QuantitativeTraitLoci,QTL）在遗传标记的辅助下区分其基因型，并在此基础上应用于家畜的育种实践。幻灯片4第第一一节节动动物物遗遗传传标标记记一一、、遗遗传传标标记记的的发发展展形形态态学学标标记记————毛毛色色、、冠冠型型、、体体型型细细胞胞遗遗传传标标记记————染染色色体体核核型型、、带带型型生生化化遗遗传传标标记记————血血型型、、蛋蛋白白质质型型分分子子遗遗传传标标记记————基基因因、、非非基基因因幻灯片5二二、、分分子子遗遗传传标标记记RRFFLLPP————限限制制性性片片段段长长度度多多态态性性VVNNTTRR————可可变变串串联联重重复复序序列列SSTTRR————短短串串联联重重复复序序列列RRAAPPDD————随随机机扩扩增增多多态态性性DDNNAAAAFFLLPP————扩扩增增片片段段长长度度多多态态性性SSNNPP————单单核核苷苷酸酸多多态态性性mmttDDNNAA————线线粒粒体体DDNNAAAAAABBBBBBBBAABBAAAAAAAABBBB幻灯片6理理想想的的分分子子遗遗传传标标记记应应具具备备的的特特点点遗遗传传多多态态性性高高检检测测手手段段简简单单快快捷捷易易于于实实现现自自动动化化遗遗传传共共显显性性幻灯片7GAATTCCTTAAGEcoRⅠ11、、RRFFLLPPCCCGGGGGGCCCSmalⅠ最最早早的的DDNNAA标标记记两两个个个个体体间间由由于于序序列列的的变变异异造造成成增增加加或或缺缺失失一一个个限限制制性性酶酶切切位位点点，，从从而而产产生生不不同同的的酶酶切切结结果果限限制制性性酶酶切切位位点点：：被被特特定定的的内内切切酶酶所所识识别别的的44个个或或更更多多个个碱碱基基组组成成的的特特异异性性序序列列除除了了某某些些病病毒毒以以外外，，限限制制性性内内切切酶酶只只在在原原核核生生物物中中被被发发现现限限制制性性内内切切酶酶的的主主要要功功能能是是保保护护细细菌菌不不受受噬噬菌菌体体的的感感染染。。甲甲基基化化酶酶修修饰饰可可保保护护细细胞胞自自身身的的DDNNAA不不被被限限制制性性内内切切酶酶破破坏坏。。幻灯片8RRFFLLPP标标记记鉴鉴定定方方法法提提取取不不同同个个体体或或群群体体的的DDNNAA酶酶切切，，基基因因组组被被切切成成大大小小不不等等的的DDNNAA片片段段电电泳泳，，将将大大小小不不等等的的DDNNAA片片段段分分离离SSoouutthheerrnn杂杂交交探探针针必必须须含含有有酶酶切切位位点点的的区区域域幻灯片9RRFFLLPP分分析析过过程程幻灯片10RRFFLLPP分分析析结结果果幻灯片11RRFFLLPP标标记记的的特特点点可可靠靠————重重现现性性好好目目的的序序列列已已知知时时才才能能检检测测操操作作复复杂杂————自自动动化化程程度度低低耗耗时时长长————至至少少需需要要22天天，，通通常常33--77天天多多态态信信息息含含量量低低————人人类类基基因因组组大大约约含含有有6600,,000000RRFFLLPPss幻灯片12PPCCRR--RRFFLLPPPPCCRR酶酶切切基基因因型型电电泳泳幻灯片1322、、VVNNTTRR在在酶酶切切片片段段里里边边核核心心序序列列重重复复次次数数不不同同导导致致酶酶切切片片段段长长度度的的差差异异又又称称为为DDNNAA指指纹纹与与RRFFLLPP分分析析方方法法类类似似，，利利用用探探针针杂杂交交检检测测区区别别在在于于酶酶切切位位点点不不在在可可变变重重复复区区，，而而在在侧侧翼翼区区幻灯片14VVNNTTRR分分析析过过程程幻灯片15VVNNTTRR检检测测结结果果幻灯片16VVNNTTRR标标记记的的特特点点多多态态性性检检测测率率高高————一一个个探探针针可可以以检检测测出出十十几几个个甚甚至至几几十十个个位位点点的的多多态态信信息息位位点点呈呈共共显显性性遗遗传传个个体体具具有有高高度度特特异异性性技技术术复复杂杂，，实实验验成成本本高高有有时时谱谱带带过过于于复复杂杂，，难难于于分分辨辨幻灯片17VVNNTTRR应应用用计计算算遗遗传传距距离离杂杂种种优优势势预预测测亲亲子子鉴鉴定定--11//1100000000((9999..9999%%lliikkeellyy))法法医医鉴鉴定定--11//1100,,000000,,000000幻灯片18DDNNAA杂杂交交过过程程33、、SSTTRR以以PPCCRR为为基基础础的的DDNNAA标标记记要要求求重重复复片片段段侧侧翼翼区区的的序序列列已已知知侧侧翼翼区区序序列列往往往往高高度度保保守守可可以以用用测测序序加加以以证证实实也也叫叫微微卫卫星星标标记记幻灯片20SSTTRR标标记记检检测测方方法法需需要要根根据据保保守守的的侧侧翼翼序序列列设设计计特特异异性性扩扩增增引引物物PPCCRR反反应应扩扩增增SSTTRR区区域域PPCCRR产产物物用用变变性性聚聚丙丙烯烯酰酰胺胺胶胶分分离离不不同同的的核核心心序序列列重重复复数数导导致致不不同同长长度度的的PPCCRR产产物物幻灯片21SSTTRR分分析析幻灯片22SSTTRR分分析析幻灯片23SSTTRR标标记记特特点点核核心心重重复复单单位位为为22--66个个碱碱基基在在基基因因组组中中分分布布更更加加广广泛泛均均匀匀多多态态信信息息含含量量丰丰富富呈呈共共显显性性遗遗传传稳稳定定性性好好，，分分析析技技术术易易于于自自动动化化幻灯片24SSTTRR标标记记特特点点比比SSoouutthheerrnn杂杂法法更更快快捷捷DDNNAA用用量量少少甚甚至至部部分分降降解解的的样样品品也也可可用用于于检检测测易易受受基基因因组组污污染染的的影影响响必必须须事事先先了了解解侧侧翼翼序序列列才才能能设设计计引引物物标标记记开开发发成成本本较较高高。。幻灯片2544、、RRAAPPDD随随机机扩扩增增多多态态性性DDNNAA应应用用1100bbpp的的引引物物进进行行PPCCRR每每个个反反应应只只设设单单条条引引物物短短的的引引物物随随机机结结合合在在染染色色体体上上当当引引物物结结合合在在双双链链11000000bbpp左左右右的的区区域域时时，，该该片片段段被被扩扩增增幻灯片26RRAAPPDD检检测测结结果果幻灯片27RRAAPPDD标标记记特特点点PPCCRR反反应应产产物物通通过过电电泳泳分分离离：：不不同同样样品品间间可可能能存存在在差差异异主主要要用用于于分分析析群群体体间间的的遗遗传传距距离离引引物物短短，，不不同同生生物物基基因因组组可可以以共共用用一一套套引引物物实实验验快快速速简简便便，，成成本本低低，，无无需需预预先先了了解解基基因因组组DDNNAA序序列列退退火火温温度度低低，，实实验验重重复复性性差差，，可可比比性性不不强强标标记记呈呈显显隐隐性性遗遗传传，，无无法法判判定定杂杂合合子子和和显显性性纯纯合合子子幻灯片28扩扩增增过过程程幻灯片2955、、AAFFLLPP基基于于PPCCRR技技术术扩扩增增基基因因组组DDNNAA限限制制性性片片段段。。基基因因组组DDNNAA先先用用限限制制性性内内切切酶酶切切割割，，然然后后将将双双链链接接头头连连接接到到DDNNAA片片段段的的末末端端，，接接头头序序列列和和相相邻邻的的限限制制性性位位点点序序列列，，作作为为引引物物结结合合位位点点，，进进行行扩扩增增。。它它结结合合了了RRFFLLPP和和PPCCRR技技术术特特点点，，具具有有RRFFLLPP技技术术的的可可靠靠性性和和PPCCRR技技术术的的高高效效性性。。AAFFLLPP可可在在一一次次单单个个反反应应中中检检测测到到大大量量的的片片段段。。所所以以是是一一种种新新的的而而且且有有很很大大功功能能的的DDNNAA指指纹纹技技术术。。幻灯片3066、、SSNNPP单单核核苷苷酸酸多多态态性性是是指指染染色色体体上上的的某某个个位位点点存存在在单单个个碱碱基基的的变变化化，，包包括括单单碱碱基基的的转转换换、、颠颠换换、、插插入入及及缺缺失失等等。。幻灯片31SSNNPPss标标记记特特点点高高密密度度————11000000bbpp左左右右出出现现11个个SSNNPP代代表表性性————存存在在ccSSNNPP易易于于自自动动化化————测测序序、、基基因因芯芯片片等等方方法法幻灯片32测测序序过过程程幻灯片33分分子子遗遗传传学学标标记记比比较较遗传标记多态性原因鉴定方法PICRFLP限制酶识别的位点上核苷酸的差异相应的限制性酶切；电泳；Southern印迹；DNA探针杂交0～0.5VNTRs连续的重复序列区数目可变；重复单位约为9～60bp相应的限制性酶切；电泳；Southern印迹；DNA探针杂交；有时用PCR0.3～0.9STRs连续的重复序列区数目可变；重复单位约为2～6bpPCR；聚丙烯酰胺凝胶检测0.3~0.9SNPs二态遗传变异PCR；测序幻灯片34PCR:Viraldetection幻灯片35PCR:DNAfingerprinting幻灯片36PCR:DNAfingerprinting幻灯片37三三、、遗遗传传标标记记在在动动物物遗遗传传育育种种中中的的应应用用11、、动动物物种种质质资资源源的的遗遗传传评评估估、、保保护护和和利利用用22、、个个体体及及亲亲缘缘关关系系的的鉴鉴定定33、、基基因因定定位位与与遗遗传传图图谱谱的的构构建建44、、标标记记辅辅助助选选择择（（MMAASS））55、、杂杂种种优优势势预预测测66、、遗遗传传监监测测77、、抗抗病病育育种种幻灯片38上上节节课课内内容容回回顾顾遗传标记——用于区别生物个体或群体，可稳定遗传分子遗传学标记——以DNA多态性为基础的遗传标记微卫星——分布均匀，多态性高，易于自动化检测SNP——最新型分子标记，最普遍，密度高，自动化检测幻灯片39Findthelocationonamap第第二二节节基基因因图图谱谱FFiinnddtthheellooccaattiioonnoonnaammaapp幻灯片40一一、、基基因因图图谱谱类类型型基基因因图图谱谱：：描描述述基基因因位位点点在在染染色色体体的的线线性性排排列列顺顺序序及及它它们们之之间间的的相相对对距距离离。。物物理理图图谱谱————原原位位杂杂交交、、体体细细胞胞杂杂交交遗遗传传图图谱谱————连连锁锁分分析析幻灯片41遗遗传传图图谱谱和和物物理理图图谱谱幻灯片42二二、、连连锁锁图图谱谱的的构构建建连锁分析(linkageanalysis)：以位于同一染色体上相邻的两个遗传标记或基因的重组率为基础，定位遗传标记或基因之间的相对位置关系。幻灯片43连连锁锁分分析析进行连锁分析的三个要件用于基因定位的作图群体广泛分布的多态性遗传标记适宜的定位分析方法和软件幻灯片4411、、参参考考家家系系用用于于连连锁锁分分析析的的动动物