第八章动物基组学基础

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1、第八章第八章动物基因组学基础动物基因组学基础第一节第一节动物遗传标记动物遗传标记 一一遗传标记的概念及其发展遗传标记的概念及其发展 （一）遗传标记的概念（一）遗传标记的概念 遗传标记是指能够用以区别生物个体或群体及其特定遗传标记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。基因型、并能稳定遗传的物质标志。遗传标记是一些等位基因或遗传物质，能在生物体上遗传标记是一些等位基因或遗传物质，能在生物体上以各种形式表现出各种变异。以各种形式表现出各种变异。遗传标记的概念经历了从宏观到微观、从外部到内部、遗传标记的概念经历了从宏观到微观、从外部到内部、从蛋白质到从蛋白质到DNA的发

2、展过程。的发展过程。1 （二）遗传标记概念的发展（二）遗传标记概念的发展 形态学标记形态学标记 能用肉眼观察和识别的外部性状。例如，能用肉眼观察和识别的外部性状。例如，动物的毛色、角形、耳型、体型、外貌等。此法动物的毛色、角形、耳型、体型、外貌等。此法简单直观，但标记数目少、多态性低、易受环境简单直观，但标记数目少、多态性低、易受环境影响。影响。 细胞遗传标记细胞遗传标记 主要是指染色体核型（染色体的数目、主要是指染色体核型（染色体的数目、大小、随体、着丝粒位置、核仁组织区等）、带大小、随体、着丝粒位置、核仁组织区等）、带型和数量的变异。此法能反映出染色体结构和数型和数量的变异。此法能反映出染

3、色体结构和数目的多态性，但由于这些变异往往带来有害的表目的多态性，但由于这些变异往往带来有害的表型效应，生物难以忍受。型效应，生物难以忍受。2 免疫遗传标记免疫遗传标记 以动物的免疫学特征为标记，主要是红细胞抗原多态以动物的免疫学特征为标记，主要是红细胞抗原多态性和白细胞抗原多态性。性和白细胞抗原多态性。红细胞抗原多态性红细胞抗原多态性血型，以细胞表面的抗原而定血型，以细胞表面的抗原而定白细胞抗原多态性白细胞抗原多态性主要组织兼容性复合体主要组织兼容性复合体（MHC），），以白细胞表面的抗原而定。以白细胞表面的抗原而定。 生化遗传标记（蛋白质多态性标记）生化遗传标记（蛋白质多态性标记） 同一种

4、动物中，具有相同功能的蛋白质存在两种以同一种动物中，具有相同功能的蛋白质存在两种以上的变异体，有些可以用电泳方法区分其中的差异。上的变异体，有些可以用电泳方法区分其中的差异。3 分子遗传标记分子遗传标记 分子遗传标记是以分子遗传标记是以DNA多态性为基础的遗传标记，又多态性为基础的遗传标记，又称称DNA分子标记或多态性分子标记或多态性DNA标记。标记。 自自20世纪世纪70年代以来，随着分子生物学的发展，相继年代以来，随着分子生物学的发展，相继建立了多种分子遗传标记检测技术，例如，建立了多种分子遗传标记检测技术，例如，RFLP、VNTR、RAPD、AFLP、SNP等。等。 分子遗传标记的特点：

5、遗传多态性高；检测方法简单分子遗传标记的特点：遗传多态性高；检测方法简单快捷；遗传共显性，能分离出等位基因的三种基因型。快捷；遗传共显性，能分离出等位基因的三种基因型。4 二、分子遗传标记二、分子遗传标记 （一）限制性片段长度多态性（一）限制性片段长度多态性（restictionrestiction fragment length polymorphism,RFLPfragment length polymorphism,RFLP） RFLPRFLP RFLP是1980年建立的第一代分子遗传标记。 原理：原理：用限制性内切酶切割不同个体的用限制性内切酶切割不同个体的DNA时，如果时，如果存在酶

6、切位点的变化，就会产生长度不同的存在酶切位点的变化，就会产生长度不同的DNA片段，电片段，电泳后用克隆探针检测时，就会出现泳动行为的改变。泳后用克隆探针检测时，就会出现泳动行为的改变。 基本过程：基本过程：取得取得DNA样本样本酶切酶切电泳电泳转移转移至硝酸纤维膜上至硝酸纤维膜上DNA探针杂交探针杂交放射自显影放射自显影5图图7-1 Southern7-1 Southern杂交过程杂交过程6图图7-2 RFLP7-2 RFLP检测检测7 聚合酶链式反应（聚合酶链式反应（polymerase polymerase chain reaction , PCRchain reaction , PCR）

7、 PCR是是1985年建立的一种体外快速扩增特定基因或年建立的一种体外快速扩增特定基因或DNA序列的方法。序列的方法。 原理：在反应温度为原理：在反应温度为9095时，时，DNA变性成为单链；变性成为单链；反应温度降至反应温度降至4565时，两种引物与两条单链时，两种引物与两条单链DNA退火而退火而配对结合；反应温度升至配对结合；反应温度升至72左右时，在左右时，在TaqDNA聚合酶作聚合酶作用下，引物以单链用下，引物以单链DNA为模板逐步延伸成新的单链。为模板逐步延伸成新的单链。“变变性性退火退火延伸延伸”这一循环完成后，这一循环完成后，DNA复制了一次，复制了一次，由一个由一个DNA分子成

8、为两个分子成为两个DNA分子。分子。8图图7-3 7-3 DNADNA扩增扩增原理原理9 PCRRFLPPCRRFLP 如果已知多态性位点周围的如果已知多态性位点周围的DNA序列，则可用序列，则可用PCR快速而简单地进行快速而简单地进行RFLP分析。分析。首先根据多态位点两侧序列设计和合成引物；以首先根据多态位点两侧序列设计和合成引物；以基因组基因组DNA为模板进行为模板进行PCR扩增；用相应的内切酶进扩增；用相应的内切酶进行消化；再进行电泳，分析行消化；再进行电泳，分析PCR区带判断多态性。区带判断多态性。 10图图7-4 PCRRFLP7-4 PCRRFLP11（二）串联重复序列标记（二）

9、串联重复序列标记（tandem repeated tandem repeated sequence,TRSsequence,TRS） 真核基因组序列真核基因组序列 单一序列单一序列 短片段重复序列（正向重复、反向重复、回文序列）短片段重复序列（正向重复、反向重复、回文序列） 长片段重复序列（轻度重复、中度重复、高度重复）长片段重复序列（轻度重复、中度重复、高度重复） 12 高度重复序列高度重复序列 卫星卫星DNA（satelliteDNA）序列中序列中G-C含量约含量约30%，远低于基因组中主体远低于基因组中主体DNA（G-C含量约含量约42%）。将）。将DNA切切成片段进行氯化铯密度梯度离心

10、时，由于富含成片段进行氯化铯密度梯度离心时，由于富含A-T浮力密度浮力密度小，形成一条窄带在主体小，形成一条窄带在主体DNA外面，故称卫星外面，故称卫星DNA。 小卫星小卫星DNA（minisatelliteDNA） 微卫星微卫星DNA（microsatelliteDNA）13图图7-6 7-6 卫星卫星DNADNA14 小卫星标记小卫星标记 小卫星小卫星DNA是一种可变数量的串联重复（是一种可变数量的串联重复（variblenumberoftandemrepeats,VNTR），），在不同个体和基因组在不同个体和基因组的不同位点上数目都不同。的不同位点上数目都不同。 用内切酶把总用内切酶把总

11、DNA切成不同长度的片段切成不同长度的片段（VNTR上没上没有酶切位点），再以有酶切位点），再以VNTR中的特殊序列为探针进行中的特殊序列为探针进行Southern杂交，由于不同个体的这种串联重复的数目及位置杂交，由于不同个体的这种串联重复的数目及位置不同，所以不同，所以VNTR的的Southern杂交谱带具有高度的个体特异杂交谱带具有高度的个体特异性，故又称其为性，故又称其为DNA指纹（指纹（DNAfingerprints）。）。15 微卫星标记微卫星标记 微卫星微卫星DNA又称短串联重复序列（又称短串联重复序列（STR），），重复单位的核重复单位的核心序列为心序列为26bp。 以微卫星以微

12、卫星DNA两侧特异性序列设计探针，用两侧特异性序列设计探针，用PCR技术扩增技术扩增微卫星片段，扩增产物经电泳分离，不同个体因核心序列重微卫星片段，扩增产物经电泳分离，不同个体因核心序列重复次数不同而产生复次数不同而产生DNA多态性。多态性。16真核生物基因组序列真核生物基因组序列17一个家系的微卫星一个家系的微卫星PCRPCR检测结果检测结果18 （三）单核苷酸多态性标记（三）单核苷酸多态性标记（singlenucleotidepolymorphism,SNP） SNP与与RFLP、STR等标记不同之处在于不以等标记不同之处在于不以“长度长度”差别为检测手段，而是直接以序列的变异作为标记。差

13、别为检测手段，而是直接以序列的变异作为标记。基因组基因组DNA某一特定的核苷酸位置上，可能发生单个某一特定的核苷酸位置上，可能发生单个碱基的变化，如转换、颠换等，使得群体中基因组的某些位碱基的变化，如转换、颠换等，使得群体中基因组的某些位点上存在差异。点上存在差异。SNP就是指基因组内特定的核苷酸位置上存在两种以上就是指基因组内特定的核苷酸位置上存在两种以上不同的核苷酸，其中最少一种在群体中的出现频率不少于不同的核苷酸，其中最少一种在群体中的出现频率不少于1%（低于（低于1%则视为突变）。则视为突变）。19 SNP是出现频率最高的标记，人类基因组是出现频率最高的标记，人类基因组中平均每中平均每

14、1000bp中就有中就有1个个SNP，总数可达总数可达300万个。万个。位于基因表达序列内的位于基因表达序列内的SNP可能会影响蛋白可能会影响蛋白质的结构和表达水平，对分析基因与性状的关质的结构和表达水平，对分析基因与性状的关系有重要意义。系有重要意义。SNP是单碱基突变，任何用于单碱基突变的是单碱基突变，任何用于单碱基突变的技术都可用于技术都可用于SNP检测，如检测，如RFLP、DNA序列序列分析、单链构象多态性（分析、单链构象多态性（SSCP）等。最先进等。最先进的是微数列矩阵的是微数列矩阵DNA芯片（芯片（DNAchip）技术。技术。20 三、分子遗传标记的应用三、分子遗传标记的应用 个

15、体及亲缘关系的鉴定个体及亲缘关系的鉴定DNA指纹指纹遗传资源的评估、监测、保护和利用遗传资源的评估、监测、保护和利用基因定位和遗传图谱的构建基因定位和遗传图谱的构建标记辅助选择标记辅助选择21第二节第二节基因组作图基因组作图 一、基本概念一、基本概念 基因组作图主要分两个范畴：遗传作图（基因组作图主要分两个范畴：遗传作图（geneticsmapping）和物理作图（和物理作图（physicalmapping）。）。 作图需要界标（作图需要界标（landmark）或遗传标记（或遗传标记（geneticsmarker）。）。常用的遗传标记（血型、蛋白质多态型、等位常用的遗传标记（血型、蛋白质多态型

16、、等位基因、特定基因、特定的的DNA序列等）在早期构建遗传图时常用作制序列等）在早期构建遗传图时常用作制图的界标。现在主要采用以下的界标：图的界标。现在主要采用以下的界标： 限制性片段长度多态性（限制性片段长度多态性（RFLPRFLP） 微卫星微卫星DNADNA多态性界标多态性界标 单核苷酸多态性单核苷酸多态性（SNPSNP）界标界标 非多态的短单一序列作为界标非多态的短单一序列作为界标22 二、遗传图二、遗传图 （一）基本概念（一）基本概念 应用遗传学技术构建能显示基因以及其它序列特征在应用遗传学技术构建能显示基因以及其它序列特征在基因组上位置的图。基因组上位置的图。 方法是以多态的遗传标记

17、作为界标，计算细胞减数分方法是以多态的遗传标记作为界标，计算细胞减数分裂过程中遗传标记之间发生重组的频率，来确定两个遗裂过程中遗传标记之间发生重组的频率，来确定两个遗传标记在染色体上的相对位置。传标记在染色体上的相对位置。 遗传标记之间的相对距离即图距以厘摩（遗传标记之间的相对距离即图距以厘摩（cM，厘摩厘摩尔根，尔根，centi-Morgan）为单位。当两个遗传标记之间的为单位。当两个遗传标记之间的重组值为重组值为1%时，图距即为时，图距即为1cM。23 经典遗传图的作图最常用的是三点测交法。经典遗传图的作图最常用的是三点测交法。 现代遗传图的概念是于现代遗传图的概念是于1980年提出的，就

18、是将单纯的年提出的，就是将单纯的表型多态性界标改变为表型多态性界标改变为以以DNA序列的多态作为作图界标。序列的多态作为作图界标。 各种遗传界标可在国际互联网上可以查阅各种遗传界标可在国际互联网上可以查阅（http:/www.gdb.org）。）。 当用当用DNA序列多态作为界标的遗传图时，一但确定该序列多态作为界标的遗传图时，一但确定该DNA界标与某一基因的具体位置，便可分离克隆这个基因。界标与某一基因的具体位置，便可分离克隆这个基因。 人类第一张人类第一张以以RFLP为界标的遗传图发表于为界标的遗传图发表于1987年。年。24 （二）遗传图的局限性（二）遗传图的局限性 分辨率有限分辨率有限

19、 高等真核生物子代数量有限，只有少数的减高等真核生物子代数量有限，只有少数的减数分裂事件可供研究，连锁分析的分辨率受很大限制数分裂事件可供研究，连锁分析的分辨率受很大限制 人类基因组测序要求每人类基因组测序要求每100kb有一个标记，有一个标记，1996年发表的年发表的人类遗传图达到每人类遗传图达到每0.6Mb一个标记（一个标记（1Mb=1000kb） 精确度较低精确度较低 假设交换是随机发生的，但由于交换热点的假设交换是随机发生的，但由于交换热点的存在使某一区段的交换频率远高于其它区段，无法绘制精确存在使某一区段的交换频率远高于其它区段，无法绘制精确的遗传图。的遗传图。25三、物理图三、物理

20、图（一）基本概念（一）基本概念 应用分子生物学技术来直接分析应用分子生物学技术来直接分析DNA分子，从而构建能显示包括分子，从而构建能显示包括基因在内的序列特征的位置图。基因在内的序列特征的位置图。 以特定的以特定的DNA序列为界标直接排列在基因组序列为界标直接排列在基因组DNA分子上，这些特定分子上，这些特定的的DNA序列可以是多态的（如序列可以是多态的（如RFLP），），但主要是非多态的（如但主要是非多态的（如STS、STR、EST）和特定的基因序列等。和特定的基因序列等。 物理图中界标之间的距离单位依作图方法而定，辐射育种作图单位物理图中界标之间的距离单位依作图方法而定，辐射育种作图单位

21、为厘镭（为厘镭（cR），），限制性作图单位元以物理长度，即碱基对数目（限制性作图单位元以物理长度，即碱基对数目（bp、kb）来表示。来表示。26 （二）作图的基本方法（二）作图的基本方法 1 1限制性作图限制性作图将限制性酶切位点标定在将限制性酶切位点标定在DNA分分子的相对位置上。子的相对位置上。 限制性内切酶有限制性内切酶有型、型、型、型、型，型，型、型、型酶位型酶位点特殊性不强，点特殊性不强，型专一性很强。型专一性很强。 6bp识别序列的限制性内切酶适用于识别序列的限制性内切酶适用于50kb以下的以下的DNA分子作图。分子作图。 限制性作图方法是：比较一个限制性作图方法是：比较一个DNA

22、分子被两种酶切分子被两种酶切割产生的两套片段。割产生的两套片段。27图图7-16 7-16 限制性内切酶限制性内切酶28 3 3序列标记位点（序列标记位点（sequencetaggedsite,STS）作图作图通过通过PCR或分子杂交将小或分子杂交将小段段DNA顺序定位在基因组的顺序定位在基因组的DNA区区段中。是目前用于构建最为详尽的大基因组物理图的主流技术。段中。是目前用于构建最为详尽的大基因组物理图的主流技术。 STS作图原理作图原理 STS是一段短的是一段短的DNA序列（序列（100500）bp，每个基因组每个基因组只有一个拷贝。只有一个拷贝。 当两个片段含有同一当两个片段含有同一ST

23、S时，可确认这两个片段重叠。时，可确认这两个片段重叠。 两个不同的两个不同的STS出现在同一片段的机会取决于它们在基因出现在同一片段的机会取决于它们在基因组中的位置，彼此接近，同时出现在同一片段的机会就大，反组中的位置，彼此接近，同时出现在同一片段的机会就大，反之则小。之则小。 两个标记间的图距根据分离频率来计算。两个标记间的图距根据分离频率来计算。29 STS STS 的种类的种类 表达序列标记（表达序列标记（expressedsequencetag,EST），），是从是从cDNA克隆中获得的短序列。克隆中获得的短序列。EST是获得基因序列的是获得基因序列的简捷方法。简捷方法。 简单序列长度

24、多态性（简单序列长度多态性（SSLP，小卫星和微卫星）。小卫星和微卫星）。 随机基因组序列，从克隆的基因组随机基因组序列，从克隆的基因组DNA中随机测序中随机测序获得。获得。30第三节第三节基因定位方法基因定位方法n 动物有几十条染色体，有几万个基因，平均每条染色体有动物有几十条染色体，有几万个基因，平均每条染色体有上千个基因。上千个基因。n 确定基因在哪一条染色体的哪一个座位上就是基因定位。确定基因在哪一条染色体的哪一个座位上就是基因定位。n将定位的基因标注在染色体上就可得到基因图（将定位的基因标注在染色体上就可得到基因图（genemap）n 基因定位与基因组作图和基因克隆关系密切：基因定位

25、后基因定位与基因组作图和基因克隆关系密切：基因定位后可以作为一个界标；确定基因的位置后就可按图去分离克隆基因可以作为一个界标；确定基因的位置后就可按图去分离克隆基因n不同生物的基因定位方法不完全相同。不同生物的基因定位方法不完全相同。n基因定位的方法随着遗传学的发展而进步。基因定位的方法随着遗传学的发展而进步。31 一、质量性状的基因定位一、质量性状的基因定位 质量性状质量性状从表型上可以明显区分为不同从表型上可以明显区分为不同类型的性状。类型的性状。 （一）家系分析定位法（一）家系分析定位法 性连锁分析是最常用的方法。哺乳动物中只出现在雄性的性性连锁分析是最常用的方法。哺乳动物中只出现在雄性

26、的性状，控制该性状的基因状，控制该性状的基因在在Y染色体上。性状出现隔代交叉遗传、且染色体上。性状出现隔代交叉遗传、且雄性出现比例高于雌性，则控制该性状的基因在雄性出现比例高于雌性，则控制该性状的基因在Y染色体上。染色体上。 （二）遗传重组值定位法（二）遗传重组值定位法 摩尔根提出的方法，根据基因间的重组值与遗传距离成正比摩尔根提出的方法，根据基因间的重组值与遗传距离成正比的原理，采用两点测交和三点测交的方法进行基因定位。的原理，采用两点测交和三点测交的方法进行基因定位。32 （三）体细胞杂交定位法（三）体细胞杂交定位法 不同物种细胞融合后，杂种细胞会出现排除某一亲本染不同物种细胞融合后，杂种

27、细胞会出现排除某一亲本染色体的现象，在人鼠杂种细胞常专一性地排除人的染色体。色体的现象，在人鼠杂种细胞常专一性地排除人的染色体。可以制备含一条（或少数几条）人染色体的杂种细胞。可以制备含一条（或少数几条）人染色体的杂种细胞。 定位测验法定位测验法 鉴别杂种细胞中保留了哪些人染色体，测定杂种细胞产鉴别杂种细胞中保留了哪些人染色体，测定杂种细胞产生了哪些基因产物，经分析可将基因定位在哪一条染色体上。生了哪些基因产物，经分析可将基因定位在哪一条染色体上。33 （四）原位杂交定位（四）原位杂交定位 将待定位基因的特定将待定位基因的特定DNA序列或该基因转录的序列或该基因转录的RNA作作为探针，在标记了

28、放射性同位素或非放射性化学物质后，与为探针，在标记了放射性同位素或非放射性化学物质后，与变性后的染色体变性后的染色体DNA杂交，该探针就会同染色体杂交，该探针就会同染色体DNA与其与其互补的序列结合成为双链，通过放射自显影或显色技术，就互补的序列结合成为双链，通过放射自显影或显色技术，就可确定探针（即待定基因）在染色体上的位置。可确定探针（即待定基因）在染色体上的位置。34 二、数量性状的基因定位二、数量性状的基因定位 数量性状数量性状由微效多基因控制的呈连由微效多基因控制的呈连续变异的性状。由于每个基因效应值都较小，无法续变异的性状。由于每个基因效应值都较小，无法阐明单个基因的行为和效应，只

29、能当作一个整体来阐明单个基因的行为和效应，只能当作一个整体来分析。同时，对控制数量性状的基因数目不能准确分析。同时，对控制数量性状的基因数目不能准确估计，不能用提供基因的实际位置和功能上的信息。估计，不能用提供基因的实际位置和功能上的信息。随着分子数量遗传学的发展，极大地深化了数随着分子数量遗传学的发展，极大地深化了数量遗传学的理伦，提供了在量遗传学的理伦，提供了在DNA水平研究数量性状水平研究数量性状的先进技术。的先进技术。35 主效基因主效基因对某一数量性状具有很大的效应对某一数量性状具有很大的效应的等位基因。由于自发或诱发突变引起明显的形态的等位基因。由于自发或诱发突变引起明显的形态学上

30、的变异。如猪的氟烷基因、牛的双肌基因等。学上的变异。如猪的氟烷基因、牛的双肌基因等。 数量性状基因位点（数量性状基因位点（QTLQTL） 具有相同或相关功能的基因往往分布在某一染具有相同或相关功能的基因往往分布在某一染色体区域内，从而形成基因群。控制同一性状的微色体区域内，从而形成基因群。控制同一性状的微效基因可能存在于有限的几个基因群内，而一基因效基因可能存在于有限的几个基因群内，而一基因群占据染色体的一定区域，称作数量性状基因座群占据染色体的一定区域，称作数量性状基因座（quantitativetraitlocus,QTL）36l 一些一些QTL可以对数量性状有较大的影响（对数量性可以对数

31、量性状有较大的影响（对数量性状的影响超过表型值方差的状的影响超过表型值方差的5%），因而具有选择价值），因而具有选择价值l一个数量性状往往受多个一个数量性状往往受多个QTL的影响，这些的影响，这些QTL分布分布在基因组的不同位置上。利用特定的遗传标记可以确定影在基因组的不同位置上。利用特定的遗传标记可以确定影响某一性状响某一性状的的QTL在染色体上的数目、位置及其遗传效在染色体上的数目、位置及其遗传效应，这就是应，这就是QTL作图或称作图或称QTL定位定位lQTL作图原理：利用特定遗传分离群体中的遗传标记作图原理：利用特定遗传分离群体中的遗传标记及相应的数量性状观察值，分析遗传标记与性状之间的

32、连及相应的数量性状观察值，分析遗传标记与性状之间的连锁关系。如果证明遗传标记与性状连锁，则可认定标记附锁关系。如果证明遗传标记与性状连锁，则可认定标记附近存在一个或几个近存在一个或几个QTL37 QTLQTL作图步骤：作图步骤： 构建作图群体构建作图群体该群体待测的数量性状存在广泛变该群体待测的数量性状存在广泛变异，如异，如F2群体群体选用合适的遗传标记选用合适的遗传标记须具备须具备4个特征：数量丰富，个特征：数量丰富，多态性好，中性，共显性。如多态性好，中性，共显性。如RFLP、AFLP、RAPD、VNTR、SSR等等测定标记的基因型，制作标记的遗传图谱测定标记的基因型，制作标记的遗传图谱应

33、含有应含有P1，P2和杂合型三种带型（即三种基因型）。和杂合型三种带型（即三种基因型）。测量数量性状测量数量性状测定遗传标记时，测定其数量性状值测定遗传标记时，测定其数量性状值统计分析统计分析单标记分析、双分子标记分析、多分子标单标记分析、双分子标记分析、多分子标记分析。记分析。38 定位定位QTLQTL主要有两种方法：主要有两种方法： 基因组扫描基因组扫描利用遗传上差异较大的品种利用遗传上差异较大的品种进行杂交，跟踪性状和染色体上的标记在多世代进行杂交，跟踪性状和染色体上的标记在多世代家系中的分离情况。家系中的分离情况。 候选基因法候选基因法不需特定品种的杂交，只要不需特定品种的杂交，只要发

34、现一个候选基因位点上存在多态性，便可直接发现一个候选基因位点上存在多态性，便可直接在商业品系中研究该多态性与目标性状之间的相在商业品系中研究该多态性与目标性状之间的相关性。关性。39 QTLQTL的性质的性质 QTL可能是一个基因，也可能是几个基因；可能是一个基因，也可能是几个基因；数量性状受为数不多、效应不等的几个数量性状受为数不多、效应不等的几个QTL影影响。少数位点对性状变异贡献很大响。少数位点对性状变异贡献很大由于不同群体的遗传背景不同，根据不同群体由于不同群体的遗传背景不同，根据不同群体确定的确定的QTL会有差异会有差异统计分析确定统计分析确定的的QTL的位置并非物理上的位置的位置并

35、非物理上的位置40 QTLQTL的应用的应用 由由QTL得到的遗传图可进一步换算成物理得到的遗传图可进一步换算成物理图，对图，对QTL进行克隆和序列分析，研究控制数量进行克隆和序列分析，研究控制数量性状的基因结构和功能。性状的基因结构和功能。在育种上进行标记辅助选择，利用标记与性在育种上进行标记辅助选择，利用标记与性状的连锁提早进行识别和选择。状的连锁提早进行识别和选择。利用标记与性状的连锁分析，可以提供与杂利用标记与性状的连锁分析，可以提供与杂种优势有关的信息，鉴定与优势有关的位点，确种优势有关的信息，鉴定与优势有关的位点，确定亲本在定亲本在QTL上的差异，可能预测杂种优势。上的差异，可能预

36、测杂种优势。41第四节第四节动物基因组学动物基因组学 一、基因组研究的新学科一、基因组研究的新学科l 基因组学基因组学（genomics）研究基因组结构研究基因组结构与功能的分支学科，又分为结构基因组学和功能与功能的分支学科，又分为结构基因组学和功能基因组学。基因组学。l 转录物组转录物组学学（transcriptomics）研究研究某一时刻某一细胞里基因组产生的全部转录物的某一时刻某一细胞里基因组产生的全部转录物的种类、结构和功能。种类、结构和功能。l 蛋白质组蛋白质组学学（proteomics） 研究细胞内研究细胞内全部蛋白质的组成及其活动规律的学科。全部蛋白质的组成及其活动规律的学科。

37、l 表型组学表型组学（phenomics）研究生物体整研究生物体整个表型形成的机制。个表型形成的机制。42 二、人类基因组计划二、人类基因组计划 美国于美国于19901990年由能源部和国立卫生研究院起动了年由能源部和国立卫生研究院起动了预算耗时预算耗时1515年、经费年、经费3030亿美元的人类基因组计划亿美元的人类基因组计划 20012001年年2 2月月1515日，由中、美、英、法、德、日等日，由中、美、英、法、德、日等6 6国国科学家组成的科学家组成的“人类基因组测序国际协作组人类基因组测序国际协作组”，在，在自然自然杂志上发表了关于人类基因组框架图的数据；次日，美杂志上发表了关于人类

38、基因组框架图的数据；次日，美国国Celera GenomicsCelera Genomics公司的也公布了人类基因组框架图的数公司的也公布了人类基因组框架图的数据。有关人类遗传本性的据。有关人类遗传本性的“生命之书生命之书”的诞生，是生命科的诞生，是生命科学发展史上的一个重要里程碑。学发展史上的一个重要里程碑。43 人类基因组计划的主要内容人类基因组计划的主要内容 基因组作图基因组作图绘制遗传图，物理图。绘制遗传图，物理图。 测序测序测定全基因组测定全基因组DNADNA分子的核苷酸序分子的核苷酸序列，绘制序列图。列，绘制序列图。 基因识别基因识别识别出基因序列，设法克隆识别出基因序列，设法克隆

39、基因，研究基因功能。基因，研究基因功能。 模式生物研究模式生物研究大肠杆菌、酵母菌、线大肠杆菌、酵母菌、线虫、果蝇、小鼠等。虫、果蝇、小鼠等。 发展生物信息学和计算生物学发展生物信息学和计算生物学 基因组对伦理、法律和社会产生的影响基因组对伦理、法律和社会产生的影响 44 三、动物基因组计划及其应用前景三、动物基因组计划及其应用前景 先后开展猪、牛、绵羊、鸡等动物的基因先后开展猪、牛、绵羊、鸡等动物的基因组研究，目标大致相同。组研究，目标大致相同。 猪基因组计划的目标猪基因组计划的目标 构建遗传图构建遗传图复盖基因组复盖基因组90%90%以上，标记以上，标记间距间距20cM20cM左右的遗传图

40、；左右的遗传图； 构建标记位点构建标记位点每条染色体臂至少一个每条染色体臂至少一个远端和近端的标记；远端和近端的标记； 开发猪染色体激光流动分型技术；开发猪染色体激光流动分型技术； 开发快速测定多态分子的开发快速测定多态分子的PCRPCR技术；技术； 开发和评估用于分析开发和评估用于分析QTLQTL作图试验数据的统计作图试验数据的统计方法方法45 应用前景应用前景 基因诊断基因诊断检测基因型，区分显性纯合体检测基因型，区分显性纯合体和带缺陷隐性基因的杂合体，从而淘汰隐性基因。和带缺陷隐性基因的杂合体，从而淘汰隐性基因。 标记辅助选择和标记辅助导入基因标记辅助选择和标记辅助导入基因 标记辅助选择是利用与影响性状紧密连锁的标记辅助选择是利用与影响性状紧密连锁的遗传标记来进行选择。遗传标记来进行选择。 标记辅助导入基因是指检测杂种后代的基因标记辅助导入基因是指检测杂种后代的基因型，选留带有所需基因的杂种个体作种用，再与型，选留带有所需基因的杂种个体作种用，再与亲本回交亲本回交，多次重复可将基因导入。，多次重复可将基因导入。 研究地方品种种质特性研究地方品种种质特性46