分子标记技术分类

第一节 分子标记 技术分类

遗传标记是可以在遗传分析上用作标记的基因,是可以识别的等位基因,遗传标记可追踪染色体或某一个片段、某个基因位点的遗传特性,也是生物遗传多态性的表现形式。遗传标记的两个基本特征是可遗传性和可识别性,所以所有能使生物的表型产生差异的基因突变型都可以用作遗传标记。遗传标记主要用于连锁分析、基因定位、构建遗传连锁图谱等,在重组实验中一般用于测定重组型和亲本型。对于微生物,用作遗传标记的基因一般与生化性状有关,而对于高等生物,则较多使用与形态性状有关的基因。迄今为止,共发现了四种遗传标记,包括形态学标记、细胞学标记、生化标记和DNA 分子标记。在这四种标记中,前三种标记以表型性状也就是基因表达的结果为基础,是对基因的间接反映,而DNA分子标记是在DNA的层面上以其多态性为基础,是对基因的直接反映。

分子标记是能够体现生物核苷酸序列变异的一种遗传标记,广义的分子标记包括可遗传并检测的DNA 序列和蛋白质,狭义的分子标记主要指特异性的DNA 片段,它能直接反映DNA 水平的遗传多态性。DNA 分子标记是一种较为理想的遗传标记,较前面三种遗传标记优势在于:DNA 分子标记多为共显性标记,能够简单直观地分出纯合和杂合的基因型,适合用于分辨隐性性状;多态性高,由于自然界中存在丰富的基因组变异,能够开发出几乎无限的DNA 分子标记;稳定性好,不需要观察表型的变化,不会受到环境和生物发育阶段的影响;由于分子标记是在DNA 水平上开发而来,表现为中性,不会与其他性状连锁,因此不影响其性状的表达;利用电泳技术检测简便、迅速,成本低。基于以上这些优点,DNA分子标记发展迅速,现在已有十几种,并且被广泛地应用在基因定位、构建遗传连锁图谱、作物遗传育种、遗传多样性分析等各个方面。

根据不同的检测DNA 多态性的手段,DNA 分子标记基本上可以分为四类:第一类是以DNA 杂交技术为基础的DNA 分子标记,主要包括限制性片段长度多态性(RFLP),可变数目串联重复(VNTR)、原位杂交(ISH)等,其中RFLP 是最早发现的一种DNA 分子标记,使用范围极广;第二类是以PCR 技术为基础的DNA 分子标记,根据特点可分为随机引物PCR 标记和特异引物PCR 标记,前者主要为随机扩增多态性(RAPD),后者主要为简单重复序列(SSR)、序列特异性扩增区域(SCAR)、序列标签位点(STS)等,两者区别在于特异引物PCR 标记需要了解物种基因组信息,具有特异性;第三类是以PCR 与限制性酶切技术相结合为基础的DNA 分子标记,根据先后顺序可分为限制性酶切片段的选择性扩增和PCR 扩增片段的限制性酶切,前者主要为扩增片段长度多态性(AFLP),后者如酶切扩增多态性序列(CAP);第四类是以DNA 芯片技术为基础的DNA 分子标记,主要包括单核苷酸多态性(SNP)等。现今发现的这些DNA分子标记都有各自的优缺点,大部分还在普遍的使用中。下面介绍几种常用分子标记的原理以及方法(郑成木,2003;周延清,2005)。