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1、,遗传图绘制,吕桐锐,基因组计划包括三个阶段工作： 遗传图的构建 物理图的构建 DNA全序列测定 每次测序反应可阅读的DNA长 度1000bp,？,基因组作图的基本构想,在长链DNA分子的不同位置寻找特征性 的分子标记，根据分子标记将包括这些 序列的克隆进行连锁定位，绘制基因组 图 作图法测序 鸟枪法测序,作图法测序,绘制高密度分子标记遗传图和大分子DNA克隆重叠群（contig）覆盖的基因组物理图 根据分子标记所在的位置将遗传图和物理图彼此衔接绘制基因组整合图 在此基础上，将单个大分子DNA克隆逐个随机测序，随后进行序列组装。这是一种由上而下(up to down) 的测序策略。 所谓重叠群
2、(contig)系指相 互间存在重叠顺序的一组克隆,鸟枪法测序,全基因组鸟枪法随机测序，随后将序列重叠的片段构建重叠群 以大分子DNA克隆为基准，将随机测序搭建的重叠群归并到所在的大分子克隆内。 最后以分子标记为基点将归并的鸟枪法DNA片段锚定到染色体上。 这是一种由下而上的测序策略。,2.1 遗传图与物理图 2.2 遗传作图标记 2.2.1 基因标记 2.2.2 DNA标记 2.3 遗传作图方法 2.3.1 孟德尔遗传学简介 2.3.2 连锁分析 2.3.3 不同模式生物的连锁分析 2.4 遗传图绘制,遗传图,采用遗传学分析方法将基因或其他DNA分子标记标定在染色体上构建连锁图称之为遗传连锁
3、图（genetic linkage map）或遗传图（genetic map）。 这一方法包括杂交实验，家系分析。 遗传图的图距单位为厘摩(cM)，每单位厘摩定义为1%交换率。,遗传图的绘制是人类基因组研究的第一步，即以染色体上某一点为遗传标记，以与之相伴遗传的特征为对象，经连锁分析，将编码该特征的基因定位于染色体特定位置。cM值越大，两者之间距离越远。 通过遗传图分析，可大致了解各个基因或DNA片段之间的相对距离与方向，了解哪个基因更靠近着丝粒，哪个更靠近端粒等。遗传距离是通过遗传连锁分析获得的，研究中所使用的DNA标志越多，越密集，所得到的遗传连锁图的分辨率就越高。,物理作图,采用分子生物
4、学技术直接DNA分子标记、基因或克隆标定在基因组的实际位置所构建的位置图称之为物理图。 物理图的距离依作图方法而异，如辐射杂种(radiation hybrid)作图的图距单位为厘镭(cR)，限制性片段作图与克隆作图的图距为DNA的分子长度，即碱基对。 由于方法的局限遗传图和物理图均会产生某些偏差，通过共同的作图标记可以相互校正，由此获得的基因组连锁图称之为基因组图(genome mapping)。,遗传作图标记,基因标记 在经典遗传学中，研究一种性状的遗传必须要求同一性状至少有2种不同的存在形式或称表型。 如孟德尔在研究豌豆性状的遗传规律时就选用了如植株高与矮这种相对性状，每个相对性状都由一
5、个不同的等位基因(allele)控制。HLA-B位点至少有60个等位基因,DNA标记,基因之外的作图工具统称为DNA标记。 限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphisms，RFLP) 简单序列长度多态性(simple sequence length polymorphisms, SSLPs) 单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms. SNPs),限制性片段长度多态性(RFLP),其基本设想是，由于同源染色体同一区段DNA序列的差异，当用限制酶处理时，可产生长度不同的限制性片段。这些DNA片段经琼脂
6、糖凝胶电泳分离，可直接显示不同个体同一位点DNA组成的差异。可提供大量位点多态性信息。RFLP被称为第一代分子标记。 DNA标记特征： 处于染色体上的位置相对固定； 同一亲本及其子代相同位点上的多态性片段特征不变； 同一凝胶电泳可显示不同多态性片段，具有共显性特点。,简单序列长度多态性(SSLPs),SSLP产生于重复序列的可变排列，同一位点重复序列的重复次数不同，表现出DNA序列的长度变化。 与RFLP不同的是，SSLP具有多等位性(multiallelic)，每个SSLP都有多个长度不一的变异体。 分布具有多态性频率高以及分布比较均匀的特点，SSLP标记又称为第二代分子标记，有时称为SSR
7、,两种常用的SSLP常用于作图,小卫星序列(minisatellite) ：可变串联重复(variable number of tandem repeats,VNTR)，其重复单位的长度为数十个核苷酸 微卫星序列(microsatellite) ：简单串联重复序列（STR）其重复单位为16个核苷酸，由1050个重复单位串联组成。 平均每6kb有一个SSLP位点，人类基因组中，76%的重复序列为A、AC、AAAN、AAN或AG，丰度依次递减。作图中应用最广的重复序列为AG。,SSR序列的应用较之小卫星序列的应用普遍的多的原因：,一、微卫星序列分布在整个基因组中，并且密度很高； 二、微卫星序列便于
8、PCR分析,单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms.SNPs),基因组中单个核苷酸的突变，每个单核苷酸位置最多只有4种形式，A、T、C、G。某些群体在特定的单苷核酸位置只有2个或3个SNP，这些位点称为双等位(biallele)或三等位(triallele)。 SNP分子标记具有分布密集的特点，在亲缘关系非常接近的生态型或种内因遗传漂变而隔离的群体，尤其在人类不同种族的多态性检测中被广泛采用。 又称为第三代分子标记,遗传作图的方法,等位基因随机分离定律 独立遗传定律 完全连锁 不完全连锁 不完全显性 共显性,连锁分析,连锁发生的时期 减数分裂期,同源染色
9、体复制后不分离双价体重组 重组(recombination)或交换(crossing-over):在双价体中,并列的同源染色体臂发生机械断裂,彼此交换DNA区段,这一过程被称为交换或重组.,连锁基因之间的交换,重组率绘制遗传图 重组率为测量基因之间相对距离的尺度,遗传图的偏离, 近端粒区和远着丝粒区有较高的重组率; 如老鼠主要组织兼容性复合座位(major histocompatibility complex,MHC)含有一组控制免疫反应的基因，其中一个区段的重组率高于平均数数百倍. 重组热点(recombination hot spot):染色体的某些位点之间比其他位点之间有更高的交换率.,
10、 性别之间也会表现重组率的差异, 同一染色体发生多起交换的现象,不同模式生物的连锁分析,连锁分析的三大范畴: 有性杂交实验 系谱分析 DNA转移,杂交实验的连锁分析,杂交实验的连锁分析的程序: 选择已知基因型的亲本 设计杂交方案 获得交配的子代 分析其表型及基因型,共分离: 在有性繁殖的后代,假如基因附近有一紧密连锁的分子标记,在细胞减数分裂时分子标记与基因之间由于相距太近很少有机会发生交换，那么这种分子标记与连锁的基因有最大的可能同时出现在同一个个体中，这种现象被称为共分离. 图位克隆:从分子标记连锁图中找到与靶基因位于同一连锁群的分子标记,然后再从同一连锁群的分子标记中检测与靶基因接近的分
11、子标记,依次渐进,直至获得最接近基因座的标记为止.,系谱分析作图,人类样品有限，借助统计学方法对获得的数据进行可信度检验，常用的程度为lod 值评价。lod值是基因连锁可能性的对数，用于初步研究的2个基因是否位于同一条染色体上，或者说可以回答2个基因是否连锁。,细菌遗传作图,细菌遗传作图面临的困难: 细菌是单倍体 细菌不发生减数分裂,细菌遗传作图的三种方法:, 感染(transduction,转导):以噬菌体为媒介，将长度可达50Kb的DNA片段从供体细胞转移到受体细胞。 转化(transformation)：供体细胞释放的一段DNA（通常小于50Kb）,经受体细胞摄取后整合到基因组中，可借助
12、抗性培养基筛选重组克隆。, 接合转移：两个细菌机械接触，其中一细菌（供体）将DNA转移到另一细菌中。转移的DNA 可以是供体细胞染色体的一段拷贝，亦可是整个染色体，长度可达1Mb;转移的DNA也可是质粒，即附加体转移（episome transfer）.而且供体DNA分子转移后，必须与受体细胞DNA 发生双交换才能整合到受体细胞染色体中，如果不发生双交换，转移的DNA将随受体细胞分裂而丢失，除质粒附加体转移例外。 细菌遗传作图中采用的都是生化标记，显性或野生型具有生化特性（如合成色氨酸），隐性表型是可以互补的性状（如不能合成色氨酸），从而检测转移DNA是否进入受体细胞。,遗传图绘制,人类遗传图 水稻遗传图,遗传图绘制,谢谢,
