DNA标记技术

DNA标记技术

1遗传标记概述

遗传标记是指可以明确反映遗传多态性的生物特征。在经典遗传学中，遗传多态性是指等位基因的变异。在现代遗传学中，遗传多态性是指基因组中任何座位上的相对差异。遗传标记可以帮助人们更好地研究生物的遗传与变异规律。在遗传学研究中遗传标记主要应用于连锁分析、基因定位、遗传作图及基因转移等。在作物育种中通常将与育种目标性状紧密连锁的遗传标记用来对目标性状进行追踪选择。在现代分子育种研究中，遗传标记的应用已成为基因定位和辅助选择的主要手段。

2遗传标记的发展

19世纪后半叶，孟德尔（G.Ｊ. Mendel）以豌豆为材料，发现了生物遗传的分离规律和独立分配规律，即著名的孟德尔定律。1910年以后，摩尔根将孟德尔“遗传因子”的行为与染色体的行为结合起来进行研究，证实了“遗传因子”是染色体上占有一定位置的实体，由此导致了细胞遗传学的诞生。1941年，美国遗传学家G. W. Beadle和生化学家E. L. Tatum通过研究红色面包霉的生化突变型，对一系列营养缺陷型进行遗传分析，提出了“一个基因一个酶”的假说，创立了生化遗传学。1953年，J. D. Watson和F. H. C. Crick提出了DNA分子结构的双螺旋模型，宣布了分子遗传学时代的到来。1980年，人类遗传学家D.R.L. Botstein 等首先提出了DNA限制性片段长度多态性（RFLP）可以作为遗传标记的思想，开创了直接应用DNA多态性发展遗传标记的新阶段。1985年，DNA多聚酶链式反应(PCR)技术的诞生，使直接体外扩增DNA以检测其多态性成为可能。1990年，J.G.K. Williams等和J. Welsh等两个研究小组应用PCR技术同时发展了一种新的RAPD分子标记。随后，基于PCR技术的新型分子标记不断涌现。

3遗传标记的种类

3．1形态标记

形态标记是指那些能够明确显示遗传多态性的外观性状，如株高、穗形、粒色或芒毛等的相对差异。典型的形态标记用肉眼即可识别和观察。广义的形态标记还包括那些借助简单测试即可识别的某些性状如生理特性、生殖特性、抗病虫性等。由自发突变或物理化学诱变均可获得具有特定形态特征的遗传标记材料。

形态标记基因的染色体定位最初是通过经典的二点、三点测验进行的。通过判断不同性状间的遗传是否符合独立分配规律，来确定控制这些性状的基因是否连锁。采用这种方法把相互连锁在一起的基因定为一个连锁群，并与染色体相对应，以性状间重组率作为这些基因在染色体上的相对距离，并确定其毗邻关系。1910年，摩尔根领导的实验室根据对果蝇六个形态性状的分析，发现了连锁遗

传现象，并根据研究性状与形态标记的连锁关系，构建了生物中第一张遗传连锁图，开创了利用已知染色体相对位置的标记基因定位未知基因的先例。

由于形态标记数量少、可鉴别标记基因有限，因而难以建立饱和的遗传图谱。另外，许多形态标记还受环境、生育期等因素的影响，使形态标记在植物育种中的应用受到一些限制。

3．2细胞学标记

细胞学标记是指能明确显示遗传多态性的细胞学特征。染色体的结构特征和数量特征是常见的细胞学标记，它们分别反映了染色体结构上和数量上的遗传多态性。染色体结构特征包括染色体的核型和带型。核型特征是指染色体的长度、着丝粒位置和随体有无等，由此可以反映染色体的缺失、重复、倒位和易位等遗传变异；带型特征是指染色体经特殊染色显带后，带的颜色深浅、宽窄和位置顺序等，由此可以反映染色体上常染色质和异染色质的分布差异。染色体数量特征是指细胞中染色体数目的多少，染色体数量上的遗传多态性包括整倍性和非整倍性的变异，前者如多倍体，后者如缺体、单体、三体、端着丝点染色体等非整倍体。

由于染色体结构和数量变异常具有相应的形态特征，因此，培育这样的细胞学标记材料，可以在杂种后代中直接对相应的形态标记进行选择，不必进行染色体鉴定就可确定其细胞学特征，从而提高细胞学标记的利用效率。细胞学标记克服了形态标记易受环境影响的缺点，但这种标记材料的产生需要花费大量的人力物力进行培养选择。有些物种对染色体结构和数目的变异的耐受性较差，难以获得相应的标记材料。某些物种虽然已有细胞学标记材料，但这些标记常常伴有对生物有害的表型效应，或有时观察和鉴定比较困难，从而限制了细胞学标记的应用。

3．3蛋白质标记

许多生物大分子或生物化合物都具有作为遗传标记的潜力。酚类化合物、黄酮类化合物、花色素苷及糖苷类分子曾被用作为分子标记（Mckee 1973）。但由于分离和检测这些分子的技术和手段通常比较复杂，而且费时费钱，使之很难适合于大群体的常规检测，因此这类生化物质作为遗传标记是不理想的。与此相反，许多蛋白质分子分析简单快捷，是有用且可靠的遗传标记。用作遗传标记的蛋白质通常可分为酶蛋白质和非酶蛋白质二种。

蛋白质是基因表达的产物，与形态性状、细胞学特征相比，数量上更丰富，受环境影响更小，能更好地反映遗传多态性，因此蛋白质标记是一种较好的遗传标记，已被广泛应用于物种起源和进化研究、种质鉴定、分类和抗病性筛选等领域。

但蛋白质标记仍然存在诸多不足，如每一种同工酶标记都需特殊的显色方法和技术；某些酶的活性具有发育和组织特异性；局限于反映基因组编码区的表达

信息等。最关键的不足是其标记的数量还比较有限。

3．4 DNA标记

DNA分子标记：是DNA水平上遗传多态性的直接反映。DNA水平的遗传多态性表现为核苷酸序列的任何差异，哪怕是单个核苷酸的变异。因此，DNA 标记在数量上几乎是无限的。与以往的遗传标记相比，DNA标记还有许多特殊的优点，如无表型效应、不受环境限制和影响等。目前，DNA标记已广泛地应用于种质资源研究、遗传图谱构建、目的基因定位和分子标记辅助选择等各个方面。

理想的DNA标记应具备以下特点：（1）遗传多态性高；（2）共显性遗传，信息完整；（3）在基因组中大量存在且分布均匀；（4）选择中性；（5）稳定性、重现性好；（6）信息量大，分析效率高；（7）检测手段简单快捷，易于实现自动化；（8）开发成本和使用成本低。目前已发展出十几种DNA标记技术，它们各具特色，并为不同的研究目标提供了丰富的技术手段。但还没有一种DNA标记能完全具备上述理想特性。

4 DNA标记技术

4．1基于DNA-DNA杂交的DNA标记

该标记技术是利用限制性内切酶酶解及凝胶电泳分离不同生物体的DNA分子，然后用经标记的特异DNA探针与之进行杂交，通过放射自显影或非同位素显色技术来揭示DNA的多态性。其中最具代表性的是发现最早和应用广泛的RFLP标记。

RFLP即限制性片段长度多态性。这种多态性是由于限制性内切酶酶切位点或位点间DNA区段发生突变引起的。通常DNA上存在大量的限制性内切酶酶切位点。因此，限制性内切酶能将很长的DNA分子酶解成许多长短不一的小片段，片段的数目和长度反映了DNA分子上限制性酶切位点的分布。特定的DNA ／限制性内切酶组合所产生的片段是特异的，它能作为某一DNA（或含有该DNA 的生物）的特有“指纹”，这种“指纹”在DNA分子水平上直接反映了生物的遗传多态性。

4．2基于PCR的DNA标记

根据所用引物的特点，这类DNA标记可分为随机引物PCR标记和特异引物PCR标记。

随机引物PCR标记包括RAPD标记、ISSR标记、AP-PCR标记、DAF标记等，其中RAPD标记使用较为广泛。随机引物PCR所扩增的DNA区段是事先未知的，具有随机性和任意性，因此随机引物PCR标记技术可用于对任何未知基因组的研究。

RAPD标记引物通常9-10个碱基，短的引物为了提高揭示DNA多态性的能力。由于引物较短，所以在PCR中必须使用较低的退火（DNA复性）温度，以保证引物能与模板DNA结合。RAPD标记的优点是，对DNA需要量极少，对DNA质量要求不高，操作简单易行，不需要接触放射性物质，一套引物可用于不同生物的基因组分析，可检测整个基因组。RAPD标记的不足之处是，一般表现为显性遗传，不能区分显性纯合和杂合基因型，因而提供的信息量不完整。另外，由于使用了较短的引物，RAPD标记的PCR易受实验条件的影响，结果的重复性较差。

特异引物PCR标记包括SSR标记、STS标记、SCAR标记、RGA标记等，其中SSR标记已广泛地应用于遗传图谱构建、基因定位等领域。特异引物PCR 所扩增的DNA区段是事先已知的明确的，具有特异性。因此特异引物PCR标记技术依赖于对各个物种基因组信息的了解。

SSR的基本重复单元是由几个核苷酸组成的，重复次数一般为10～50。同一类微卫星DNA可分布在基因组的不同位置上。由于基本单元重复次数的不同，而形成SSR座位的多态性。每个SSR座位两侧一般是相对保守的单拷贝序列，因此可根据两侧序列设计一对特异引物来扩增SSR序列。经聚丙烯酰胺凝胶电泳，比较扩增带的迁移距离，就可知不同个体在某个SSR座位上的多态性。

4．3基于PCR与限制性酶切技术结合的DNA标记

这类DNA标记可分为二种类型，一种是通过对限制性酶切片段的选择性扩增来显示限制性片段长度的多态性，如AFLP标记。另一种是通过对PCR扩增片段的限制性酶切来揭示被扩增区段的多态性，如CAPS标记。

AFLP标记的基本原理是，通过对基因组DNA酶切片段的选择性扩增来检测DNA酶切片段长度的多态性。首先用两种能产生粘性末端的限制性内切酶将基因组DNA切割成分子量大小不等的限制性片段，然后将这些片段和与其末端互补的已知序列的接头（adapter）连接，所形成带接头的特异片段用作随后的PCR反应的模板。所用的PCR引物5’端与接头和酶切位点序列互补，3’端在酶切位点后增加1～3个选择性碱基，使得只有一定比例的限制性片段被选择性地扩增，从而保证PCR反应产物可经变性聚丙烯酰胺凝胶电泳来分辨。AFLP揭示的DNA多态性是酶切位点和其后的选择性碱基的变异。AFLP扩增片段的谱带数取决于采用的内切酶及引物3’端选择碱基的种类、数目和所研究基因组的复杂性。

由于AFLP是限制性酶切与PCR结合的一种技术，因此具有RFLP技术的可靠性和PCR技术的高效性。不足是，需要使用同位素或非同位素标记引物，相对比较费时耗财。

4．4基于单核苷酸多态性的DNA标记

SNP标记是由DNA序列中因单个碱基的变异而引起的遗传多态性。

鉴定SNP标记的主要途径有二条：（1）在DNA测序过程中，利用碱基的峰高和面积的变化来监测单个核苷酸的改变引起的DNA多态性；（2）通过对已有DNA序列进行分析比较来鉴定SNP标记。不过最直接的方法还是通过设计特异的PCR引物扩增某个特定区域的DNA片段，通过测序和遗传特征的比较，来鉴定该DNA片段是否可以作为SNP标记。

DNA标记技术

DNA标记技术 1遗传标记概述 遗传标记是指可以明确反映遗传多态性的生物特征。在经典遗传学中，遗传多态性是指等位基因的变异。在现代遗传学中，遗传多态性是指基因组中任何座位上的相对差异。遗传标记可以帮助人们更好地研究生物的遗传与变异规律。在遗传学研究中遗传标记主要应用于连锁分析、基因定位、遗传作图及基因转移等。在作物育种中通常将与育种目标性状紧密连锁的遗传标记用来对目标性状进行追踪选择。在现代分子育种研究中，遗传标记的应用已成为基因定位和辅助选择的主要手段。 2遗传标记的发展 19世纪后半叶，孟德尔（G.Ｊ. Mendel）以豌豆为材料，发现了生物遗传的分离规律和独立分配规律，即著名的孟德尔定律。1910年以后，摩尔根将孟德尔“遗传因子”的行为与染色体的行为结合起来进行研究，证实了“遗传因子”是染色体上占有一定位置的实体，由此导致了细胞遗传学的诞生。1941年，美国遗传学家G. W. Beadle和生化学家E. L. Tatum通过研究红色面包霉的生化突变型，对一系列营养缺陷型进行遗传分析，提出了“一个基因一个酶”的假说，创立了生化遗传学。1953年，J. D. Watson和F. H. C. Crick提出了DNA分子结构的双螺旋模型，宣布了分子遗传学时代的到来。1980年，人类遗传学家D.R.L. Botstein 等首先提出了DNA限制性片段长度多态性（RFLP）可以作为遗传标记的思想，开创了直接应用DNA多态性发展遗传标记的新阶段。1985年，DNA多聚酶链式反应(PCR)技术的诞生，使直接体外扩增DNA以检测其多态性成为可能。1990年，J.G.K. Williams等和J. Welsh等两个研究小组应用PCR技术同时发展了一种新的RAPD分子标记。随后，基于PCR技术的新型分子标记不断涌现。 3遗传标记的种类 3．1形态标记 形态标记是指那些能够明确显示遗传多态性的外观性状，如株高、穗形、粒色或芒毛等的相对差异。典型的形态标记用肉眼即可识别和观察。广义的形态标记还包括那些借助简单测试即可识别的某些性状如生理特性、生殖特性、抗病虫性等。由自发突变或物理化学诱变均可获得具有特定形态特征的遗传标记材料。 形态标记基因的染色体定位最初是通过经典的二点、三点测验进行的。通过判断不同性状间的遗传是否符合独立分配规律，来确定控制这些性状的基因是否连锁。采用这种方法把相互连锁在一起的基因定为一个连锁群，并与染色体相对应，以性状间重组率作为这些基因在染色体上的相对距离，并确定其毗邻关系。1910年，摩尔根领导的实验室根据对果蝇六个形态性状的分析，发现了连锁遗

dna分子标记技术概述

dna分子标记技术概述 DNA分子标记技术是一种基于DNA序列的分析方法，可以用来研究 生物体的遗传变异和基因表达。它是现代分子生物学和遗传学研究的 重要工具之一，被广泛应用于农业、医学、生态学等领域。 DNA分子标记技术的基本原理是利用DNA序列的差异性，通过特定 的方法将其转化为可检测的标记，然后利用这些标记来分析不同生物 体之间的遗传关系和基因表达差异。常用的DNA分子标记技术包括PCR-RFLP、RAPD、AFLP、SSR、SNP等。 PCR-RFLP是一种利用PCR扩增DNA片段后，通过酶切鉴定其长度 差异的方法。RAPD是一种利用随机引物扩增DNA片段后，通过其长度和数量的差异来分析不同生物体之间的遗传关系的方法。AFLP是一种利用限制性内切酶和连接酶对DNA片段进行特异性扩增的方法。SSR是一种利用特定的引物扩增含有重复序列的DNA片段的方法。SNP是一种利用单核苷酸多态性来分析不同生物体之间的遗传关系和 基因表达差异的方法。 DNA分子标记技术具有高度的灵敏性、准确性和可重复性，可以用来研究不同生物体之间的遗传关系、基因表达差异、基因型鉴定等问题。它在农业领域的应用主要包括品种鉴定、遗传多样性分析、杂交种育

种等方面。在医学领域，DNA分子标记技术可以用来研究遗传疾病的发生机制、基因诊断、药物反应等问题。在生态学领域，DNA分子标记技术可以用来研究物种多样性、种群遗传结构、生态系统功能等问题。 总之，DNA分子标记技术是一种重要的分子生物学和遗传学研究工具，具有广泛的应用前景。随着技术的不断发展和完善，它将在更多领域 发挥重要作用，为人类的生产和生活带来更多的福利。

中药材真伪鉴别新方法(DNA分子标记鉴别技术)

中药材真伪鉴别新方法（DNA分子标记鉴别技术） 中药品种繁多，应用历史悠久，产区广泛。由于地理和历史的原因，药材品种混乱，基源复杂，如仅《中华人民共和国药典》2000年版收载的534种中药材，即有143种为多基源(二基源以上)，占收载总数的27%。加之中药的同名异物或同物异名现象普遍存在以及伪品、混淆品和误用品等因素，对中药的化学成分和药理作用的研究、制剂生产、临床疗效及推广使用等都有直接影响，严重影响了中医药的信誉。同时，即使是同种药材，由于产地不同、野生与栽培以及生长年限不同都表现出质量和疗效上的差异，这些问题为中药材鉴别方法提出了新的挑战，依赖经典形态分类以及传统鉴别方法已无法满足鉴别的需要。随着各种先进仪器以及分子生物学的发展，各种新的鉴别方法亦纷纷推出，如红外光谱鉴别、化学指纹图谱鉴别以及DNA分子标记鉴别等，中药材鉴别领域显示出了蓬勃的生机。 近年来，以PCR为基础的DNA分子标记鉴别技术在中药材真伪鉴别中发挥了重要的作用，同时，在多基源品种的鉴别及道地药材鉴别中也崭露头角，显示出了巨大的前景。以人参、西洋参的分子标记鉴别研究为例，可以清楚地看出中药材分子标记鉴别的研究轨迹。从1994年AP-PCR首次用于人参、西洋参的鉴别以来，已有24篇相关的报道，按照所用方法的不同可分为三种： ①基于PCR技术的方法有18篇文献，其中利用随机引物如RAPD 和Ap-PCR等的有9篇，利用特异引物如MARMS、SCAR等的3篇，AFLP的3篇，PCR-RFLP的3篇；

②利用DNA测序技术的有7篇； ③基于分子杂交的方法有1篇，主要针对重复序列。 有的报道中同时使用两种方法，如同时使用ITS序列分析与RAPD、PCR―RFLP和RAPD等。根据各个文献发表时间及其使用的方法可以得到人参类药材分子鉴定的发展特点： ①随机引物虽占据主导地位，但随着时间的推移，RAPD等方法逐渐推出舞台。无须预先知道基因组信息的特点，使RAPD在中药材分子鉴定上成为最主要的方法，但随着18S、matK基因的测序，新方法便得以诞生，如MARMS。同时，在RAPD基础上发展起来的方法也显示了极好的应用前景，如SCAR标记以及应用梯度PCR检测中药复方中人参的PCR引物均是从RAPD的特异条带中得到的。 ②序列分析是各种新方法应用的基础。植物核基因组中的rDNA是研究最为广泛的基因之一，其中18S、ITS以及5S已成功的应用与人参西洋参的鉴别，可以直接利用测序后的碱基变异作为鉴别指标也可以利用等位基因PCR直接检测变异位点，从而通过电泳就可达到准确的鉴别。等位基因PCR简单、快捷、目标明确，有非常大的推广应用价值。此外，叶绿体基因中的编码间隔区正逐渐成为分子系统学研究的热点，如参类药材对叶绿体基因中的matK以及trnC-trnD进行了测序。 ③简单、快捷、准确是分子鉴定发展的趋势。参类药材分子鉴定的历程基本是随机引物―序列分析―PCR-RFLP―AFLP―特异引物PCR，体现了由复杂向简单的过程。近两年来，特异引物的应用以及在复方中参类药材的成功检出，标志着参类药材的鉴定达到了十分完美的地步。

DNA分子标记及其优缺点

DNA分子标记种类及相应的优缺点 摘要：对RFLP、RAPD、AFLP、SSR、ISSR 等常用的DNA 分子标记技术以及其他几种新兴的标记技术( SNP、EST 等) 的原理、特点进行了综述,并对各自的优缺点进行了探讨。 关键词：DNA分子标记优缺点 分子标记是继形态标记、细胞标记和生化标记之后发展起来的一种较为理想的遗传标记形式,它以蛋白质、核酸分子的突变为基础,检测生物遗传结构与其变异。分子标记技术从本质上讲,都是以检测生物个体在基因或基因型上所产生的变异来反映生物个体之间的差异。每一种分子标记都有其自身的特点和特定的应用范围,但就一般意义而言,DNA 分子标记与形态标记和生化标记等相比,具有许多独特的优点: ①不受组织类别、发育阶段等影响。植株的任何组织在任何发育时期均可用于分析。②不受环境影响。因为环境只影响基因表达(转录与翻译) ,而不改变基因结构即DNA 的核苷酸序列。③标记数量多,遍及整个基因组。④多态性高,自然存在许多等位变异。⑤有许多标记表现为共显性,能够鉴别纯合基因型和杂合基因型, 提供完整的遗传信息。⑥DNA 分子标记技术简单、快速、易于自动化。⑦提取的DNA 样品,在适宜条件下可长期保存,这对于进行追溯性或仲裁性鉴定非常有利。因此,DNA 分子标记可以弥补和克服在形态学鉴定及同工酶、蛋白电泳鉴定中的许多缺陷和难题,因而在品种鉴定方面展示了广阔的应用前景。 1. 1 第1 代分子标记 1.1. 1 RFLP 标记技术。1980 年Botesin提出的限制性片段长度多态性 (Restriction fragment length polymorphisms ,RFLP) 可以作为遗传标记,开创了直接应用DNA 多态性的新阶段,是最早应用的分子标记技术。RFLP 是检测DNA 在限制性内切酶酶切后形成的特定DNA 片段的大小,反映DNA 分子上不同酶切位点的分布情况,因此DNA 序列上的微小变化,甚至1 个核苷酸的变化,也能引起限制性内切酶切点的丢失或产生, 导致酶切片段长度的变化。 优点：RFLP 标记的等位基因具有共显性的特点,结果稳定可靠,重复性好,特别 适应于构建遗传连锁图。 缺点：在进行RFLP 分析时,需要该位点的DNA片段做探针,用放射性同位素及核 酸杂交技术,既不安全又不易自动化。另外,RFLP 对DNA 多态性检出的灵敏度不高,RFLP 连锁图上还有很多大的空间区。 1.1. 2 RAPD 标记技术。为了克服RFLP 技术上的缺点,Williams等于1990 年建立了随机扩增多态DNA (Randomamplified polymorphic DNA ,RAPD) 技术,由于其独特的检测DNA 多态性的方式使得RAPD 技术很快渗透于基因研究的各个领域。RAPD 是建立于PCR 基础之上的分子标记技术,基本原理是利用一个随机引物(8～10 个碱基) 通过PCR 反应非定点地扩增DNA 片段,然后用凝胶电泳分

常用分子标记技术原理及应用

常用分子标记技术原理及应用 分子标记技术是现代生物学、药学和化学等领域中非常重要的实验手段。它通过将分子或者物质标记上荧光、酶、放射性同位素等标记物，来 实现对这些分子的检测、定位和追踪。下面将对常用的分子标记技术的原 理及应用进行介绍。 1.荧光染料标记技术：荧光染料标记技术是分子标记技术中应用最广 泛的一种方法。它的原理是通过与荧光染料特异性结合，使被标记的分子 或物质能够发射荧光信号。常用的荧光染料有荧光素、荧光素同系物、吲 哚染料等。荧光染料标记技术广泛应用于免疫组化、细胞成像、蛋白质表 达及定位等领域。 2.酶标记技术：酶标记技术是将分子或物质与酶结合，通过酶催化反 应来实现对分子的检测和定量。常用的酶标记方法有辣根过氧化物酶（HRP）标记、碱性磷酸酶（AP）标记等。酶标记技术广泛应用于免疫学、生化分析、细胞信号传导等领域。 3.放射性同位素标记技术：放射性同位素标记技术是利用放射性同位 素与分子结合，通过测量其放射性衰变来检测和追踪分子。常用的放射性 同位素有14C、32P、35S等。放射性同位素标记技术常用于核医学、生物 学研究和生物化学反应的跟踪等领域。 4.金纳米颗粒标记技术：金纳米颗粒标记技术是将分子与金纳米颗粒 结合，通过金纳米颗粒的表面等离子共振效应使其发射特定波长的光信号。金纳米颗粒标记技术在免疫检测、分子成像和基因分析等领域有广泛应用。 5.生物素标记技术：生物素标记技术是通过生物素-亲和素的结合， 将生物素与需要标记的分子或物质结合。生物素经过标记后可以与亲和素

结合，而亲和素又可以与荧光素酶、荧光素等物质结合。生物素标记技术 在免疫组化、原位杂交和蛋白质纯化等领域有广泛应用。 6.DNA标记技术：DNA标记技术是通过将DNA序列与分子或物质结合，实现对分子的检测和追踪。常用的DNA标记技术有探针标记技术、PCR扩 增技术等。DNA标记技术广泛应用于基因检测、DNA定量和基因表达分析 等领域。 综上所述，常用分子标记技术包括荧光染料标记技术、酶标记技术、 放射性同位素标记技术、金纳米颗粒标记技术、生物素标记技术和DNA标 记技术。这些技术在生物化学研究、生命科学、药物研发等领域起到了至 关重要的作用，推动了科学研究的进展。

分子生物学技术在植物育种中的应用

分子生物学技术在植物育种中的应用 植物育种一直以来都是农业生产的重要工作之一。传统的植物育种方法主要是 采用自然杂交和人工杂交的方法，再通过代代筛选和繁殖来获得优秀的基因型。但是这种方法存在着时间周期长、繁琐、效率低等问题。随着分子生物学技术的发展，越来越多的植物育种专家开始将分子生物学技术应用于植物育种中，以提高育种的效率和精准度。 一、 DNA标记技术在植物育种中的应用 DNA标记技术是基于DNA序列变异的遗传标记技术。其原理是通过对不同基 因型之间的DNA序列进行比较和分析，从而鉴别和识别不同基因型之间的差异性。DNA标记技术的应用广泛，其在植物育种中的应用主要包括以下几个方面： 1. 基因组宽关联分析（GWAS） 基因组宽关联分析是利用大量的DNA标记位点与表型数据进行关联分析，从 而确定影响表型的关键基因。这种方法可以用于检测抗病性、适应性和生产性状等方面的基因。GWAS方法的广泛应用促进了植物育种中的基因功能解析和基因定位。 2. 反向遗传学 反向遗传学是通过建立基石DNA（cDNA）文库，筛选其中的DNA序列，从 而解析出基因的序列和功能。这个方法对于那些基因序列未知的物种非常有用，因为如果基因序列和功能都未知，就很难进行有针对性的育种。反向遗传学技术可以快速鉴别物种中的关键基因，并为植物育种工作提供重要的信息。 3. 基因组选择 基因组选择是利用大量的分子标记位点鉴别核苷酸序列间的基因型差异，发现 和分离与农林业有关的基因，以实现高效、精准的植物育种。利用这种方法可进行

性状相关的基因组定位、快速筛选和背景选择等。基因组选择技术的应用可以大幅提高效率，克服传统杂交育种效率低下的问题。 二、基因编辑技术在植物育种中的应用 基因编辑技术是近年来最受关注的分子生物学技术之一，在植物育种领域中也有很多应用。通过基因编辑技术，可以直接修改植物基因组内的核苷酸序列，以实现组织特性调整、产量提高等目标。基因编辑技术的应用主要包括以下几个方面： 1. CRISPR/Cas9技术 CRISPR/Cas9技术是目前最常用的基因编辑技术之一。这种技术基于一个细菌防御机制，可以精准切割目标DNA序列，进而实现对基因组的编辑。利用这种技术可以实现基因敲除、修饰以及插入，常用于对植物中的反刍蛋白基因进行快速编辑。此外，CRISPR/Cas9技术还可以实现对基因组的高通量鉴定和筛选，从而快速实现对植物遗传学特性的探究。 2. TALEN技术 TALEN技术是一种新兴的基因编辑技术，其原理类似于CRISPR/Cas9技术，都是通过端体切割目标DNA序列实现基因修改。不同之处在于，TALEN技术需要构建一组定制化的蛋白质转录因子，以实现对目标基因的编辑。利用这种技术可以实现对植物中的特定基因组序列进行定向编辑。类似CRISPR/Cas9技术，TALEN技术也具有高效、可靠、精准等优点。 综上所述，分子生物学技术在植物育种中有着重要的应用价值。DNA标记和基因编辑等技术，可以帮助植物育种专家更好的解析植物遗传学和基因功能，提高植物育种效率和精准性。对于未来的植物育种会有越来越重要的作用。

分子标记技术的种类

分子标记技术的种类根据不同的核心技术基础，DNA分子标记技术大致可分为三类: 第一类以Southern杂交为核心, 其代表性技术为RFLP；第二类以PCR技术为核心，如RAPD、SSR、AFLP、STS、SRAP、TRAP等；第三类以DNA序列(mRNA或单核苷酸多态性)为核心，其代表性技术为EST标记、SNP标记等。理想的分子标记应达到以下的要求：①具有高的多态性；②共显性遗传；③能够明确辨别等位基因；④分布于整个基因组中；⑤选择中性(即无基因多效性)；⑥检测手段简单、快速；⑦开发成本和使用成本尽量低廉；⑧在实验室内和实验室间重复性好。目前，没有任何一种分子标记均满足以上的要求，它们均具 有各自的优点和不足。其特点比较见表一。 1限制性内切酶片段长度多态性标记（Restriction Fragment Length Polymorphism，RFLP）1974年，Grozdicker 等人鉴定温度敏感表型的腺病毒DNA突变体时，发现了经限制性内切酶酶解后得到的DNA片段产生了差异，由此首创了第一代DNA分子标记技术——限制性内切酶片段长度多态性标记(RFLP)。其原理是由于不同个体基因型中内切酶位点序列不同(可能由碱基插入、缺失、重组或突变等造成)，利用限制性内切酶酶解基因组DNA时，会产生长度不同的DNA酶切片段，通过凝胶电泳将 DNA片段按各自的长度分开，通过Southern印迹法，将这些大小不同的DNA片段转移到硝酸纤维膜或尼龙膜上，再用经同位素或地高辛标记的探针与膜上的酶切片段分子杂交，最后通过放射性自显影显示杂交带，即检出限制性片段长度多态性。进行 RFLP时，酶切要彻底，注意内切酶的选择，对于亲缘关系很近的物种，可增加内切酶的使用种类。目前RFLP 的使用领域很广泛，其具有以下优点：①RFLP标记源于基因组DNA的自身变异，理论上可覆盖整个基因组，能提供丰富的遗传信息；②标记不受组织、环境和发育阶段的影响；③呈共显性，即杂交时等位DNA片段均呈现带，能区分纯合基因型和杂合基因型，F2表现出 1∶2∶1的孟德尔分离定律[3]，提供标记座位完全的遗传信息；④由于限制性内切酶的专一性使结果稳定可靠，重复性好。其缺点是：①操作繁琐，费时；②酶切后的DNA质量要求高；③使用放射性同位素进行分子杂交，有危险性等。 2随机扩增多态性DNA标记 (Random Amplified Polymorphic DNA，RAPD) 20世纪80年代，基于PCR技术的第二代分子标记技术诞生并迅速发展起来。1990年，Williams 等发表了一种不需预先知道DNA序列信息的检测核苷酸序列多态性的方法，即随机扩增多态性DNA标记(RAPD)。其原理是以碱基顺序随机排列的寡核苷酸单链(8-10bp)为引物，以组织中分离出来的基因组DNA为模板进行扩增。随机引物在基因组DNA序列上有其特定结合位点，一旦基因组在这些区域发生DNA片段插入、缺失或碱基突变，就可能导致这些特定结合位点的分布发生变化，从而导致扩增产物的数量和大小发生改变，表现出多态性。用琼脂糖凝胶电泳分离扩增产物，溴化乙锭染色后可在紫外光下显现出基因组相应区域DNA的多态性。与RFLP相比，RAPD方便易行，DNA用量少，设备要求简单，不需DNA探针，设计引物也不需要预先进行序列分析，不依赖于种属特异性和基因组的结构；合成一套引物可以用于不同生物基因组分析，用一个引物就可扩增出许多片段，并且不需使用同位素，安全性好。但因为引物较短导致退火温度较低，易产生错配，故实验的稳定性和重复性差，且为显性标记，不能区分纯合子和杂合子。 RAPD 标记技术利用单引物扩增多个基因位点使其在一定程度上对反应条件敏感，这会限制其应用。将RAPD-PCR变成经典的PCR可克服此限制，即设计更长的引物。1993年，Paran提出的序列特征化扩增区域标记(Sequenced Characterized Amplified Region，SCAR)即为以经典PCR为基础的分子标记技术[1]。SCAR标记技术通过对产生的RAPD片段克隆和测序，设计一对互补于原来

issr分子标记技术在作物遗传育种中的应用

issr分子标记技术在作物遗传育种中的应用 随着分子生物学和基因工程研究的飞速发展，分子标记技术被广 泛应用于作物育种中。ISSR分子标记技术是目前应用最广的DNA分子 标记技术之一，这一方法以外显子间的单序列重复（Inter Simple Sequence Repeat）作为标记位点，对于遗传多样性的分析与评估具有 很高的分辨率。 ISSR分子标记技术可以广泛应用于作物的遗传变异性研究、品种鉴定、遗传多样性评估、亲缘关系分析和基因定位等方面，它为作物育种科学、高效的开展提供了重要工具。 ISSR标记技术主要包含以下几个步骤： 1. DNA样本的提取：这是ISSR标记技术的第一步，需要从样本 中提取高质量且纯度高的DNA，以保证标记的准确性和可靠性。 2. PCR扩增：PCR扩增是ISSR标记技术的核心步骤，需要选用 合适的引物对DNA进行PCR扩增，并在扩增过程中加入适当的酶以提 高扩增效率。 3. 凝胶电泳：PCR扩增产物需要进行凝胶电泳，以区分各样本之间的差异，并确定标记的种类和数量。 4. 数据分析：基于凝胶图像，我们可以通过专业的软件对ISSR 标记的数据进行分析和处理，得到关于不同样本的遗传多样性的评估 和亲缘关系的分析。 ISSR分子标记技术在作物育种中的应用主要有以下几个方面： 1. 遗传变异性研究：ISSR标记技术可以对作物品种之间的遗传 变异性进行分析和评估，有助于了解作物品种的遗传背景和育种潜力，为育种工作提供重要的基础信息。 2. 品种鉴定：ISSR标记技术可以通过快速、准确的鉴定方法来 鉴定作物品种，并区分不同品种之间的遗传差异，有助于作物品种的 保护和利用。 3. 遗传多样性评估：ISSR标记技术可以对不同地区或区域内作 物的遗传多样性进行分析和评估，掌握不同地区作物的遗传多样性状

分子遗传学技术在农业中的应用

分子遗传学技术在农业中的应用近年来，随着科技的不断进步，分子遗传学技术在农业领域中 的应用越来越广泛。这种技术的应用能够帮助农业生产者解决一 系列难题，提高作物产量、品质和耐病能力，促进农业生产的可 持续发展。 一、DNA标记技术 DNA标记技术是分子遗传学中的一种重要技术，可以用来分析作物遗传信息、评估品种或种系的亲缘关系以及进行基因图谱的 构建。DNA标记技术不仅可以用于作物品种鉴定和遗传关系分析，还可以用于父本和子代的关系确定，以及不同群体之间的遗传差 异分析。通过这种技术，可以在短时间内对作物基因组进行全面 研究，提高作物育种的效率和精度。 二、基因编辑技术 随着人类对基因的深入研究，基因编辑技术的应用也越来越广泛。这种技术可以通过精确地修饰DNA序列来创造新的产生更好 的作物品种。基因编辑技术可以用于改良作物的耐逆性、品质和

抗病能力，适应不同的环境和气候。基因编辑技术的应用可以大 大缩短育种周期，提高作物产量和品质，为我们提供更加健康和 可持续的食品。 三、转基因技术 转基因技术是目前比较有争议的一种分子遗传学技术。它通过 外源基因的导入来增强作物的抗性和耐逆性，使其更能适应不同 的环境和气候。转基因技术的应用有助于提高植物的产量和品质，减少农药的使用量，保护环境和人类健康。虽然转基因技术面临 许多挑战，但是稳健和持续的管理可确保其安全性。 总之，分子遗传学技术在农业中的应用不仅可以提高作物品质 和产量，还可以提高农业生产的可持续性。这种技术的应用为我 们提供了更多的选择，帮助我们更好地应对气候变化和资源短缺 的挑战，致力于建立一个更加健康和可持续的未来。

品种真实性和纯度的分子标记鉴定简介

品种真实性和纯度的分子标记鉴定 1.DNA分子标记技术的原理及特点 DNA分子标记技术又称DNA指纹技术。用于作物品种鉴定的DNA分子标记技术，其基本原理是直接对品种DNA的多态性即DNA碱基顺序的差异进行分析，根据不同品种的特定DNA指纹图谱的差异来进行品种鉴定。该技术的应用，使品种纯度测定由形态、生化指标进入了基因水平的测定。其检测对象是种子的DNA片段（基因），没有器官的特异性，也不受环境的影响，有很高的准确性、稳定性和重复性。 2.DNA分子标记技术的分类 目前，用于作物品种鉴定的DNA分子标记技术主要有随机扩增多态性DNA （简称RAPD）、简单重复序列（简称SSR）和扩增片段长度多态性（简称AFLP ）等。 （1）RAPD RAPD是利用随机核苷酸序列作为引物，扩增基因组DNA的随机片段，再用随机片段的多态性作为品种的遗传标记。由于不同作物和品种的基因组DNA序列有很大的差异，复制特定DNA序列所需的引物也不一样。同一引物可使某一品种的DNA片段得到扩增，但对另一品种则不能诱导复制，因此，只要将待定引物诱导复制的特定DNA片段进行多聚酶链式反应（简称PCR）扩增，再经过琼脂糖凝胶电泳和聚丙烯酰胺凝胶电泳分离，得到多态性的DNA谱带，就能鉴别不同的品种。目前RAPD已经在玉米、小麦、大麦、花生、水稻、大豆、棉花、甘薯、一些蔬菜和果树等作物上得到研究和应用。RAPD 分析方法具有操作简单，经济快捷，DNA用量较少，灵敏度高，且省去了使用放射性同位素等优点。缺点一是由于扩增的随机性，每一个引物只能检测基因组的有限区域，有些引物不能区分亲缘关系很近的自交系所配成的杂交种，必须利用几个引物才能区分；二是RAPD属于显性标记，不能区分杂合型和纯合型，而且RAPD检测分析受条件的影响很大。 （2）AFLP AFLP是通过选择性扩增基因组DNA的酶切片段而产生多态性。选择性扩增是通过在的引物3′末端加上选择性核苷酸而实现的。通过改变选择性核苷酸的数目，就可以预先决定所要扩增的片段的数目。目前AFLP已应用于大豆、水稻、玉米、棉花等作物。AFLP可以分析基因组较大的作物，具有多态性好、重复性好、准确性高等优点。其缺点是需要放射性同位素标记、较高的试验操作技能、高精密的仪器设备，因此很难在作物品种鉴定中普及应用。 （3）SSR SSR即简单重复序列又称微卫星DNA，是一类由几个核苷酸（一般为1~5个）为重复单位组成的长达几十个核苷酸的串联重复序列。每个座位上重复单位的数目及

荧光标记dna的原理

荧光标记dna的原理 荧光标记DNA的原理 DNA是生命的基本遗传物质，因此了解DNA的结构和功能对于研究生物学和医学方面的问题至关重要。荧光标记DNA是一种常用的技术手段，它可以通过荧光信号的检测来追踪和研究DNA分子在细胞或体内的行为。本文将一步一步地介绍荧光标记DNA的原理及其应用。 第一步：荧光染料的选择 荧光标记DNA的第一步是选择合适的荧光染料。荧光染料应具有高荧光量子产率、良好的光稳定性、弱背景信号和光学性质易于观察等特点。目前常用的荧光染料包括荧光素（Fluorescein）家族、罗丹明家族、荧光二氢化哌嗪家族等。 第二步：引物的设计与合成 DNA荧光标记通常采用引物扩增技术，因此需要设计和合成与目的DNA 互补的引物。引物的设计需要考虑到引物长度、引物序列中的GC含量、引物间的互补性、引物与靶序列的特异性等因素。一般来说，引物的长度约为15-30个碱基对。 第三步：PCR反应 PCR（聚合酶链式反应）是一种常用的DNA扩增技术，通过反复迭代的

体外DNA复制过程可以在短时间内合成大量目的DNA。在PCR反应中，引物与模板DNA在合适的温度下发生特异性互补结合，并通过聚合酶的作用合成新的DNA链。这样，目的DNA的数量就得到了增加。 第四步：荧光标记引物的引入 为了进行荧光标记，可以在合成引物的过程中引入带有荧光染料的核苷酸。这些带有荧光标记物的核苷酸将随着合成引物的进行而相应地被复制。在PCR反应中，这些荧光标记引物会在DNA复制过程中被扩增，以达到荧光信号的增加。 第五步：凝胶电泳 在PCR反应结束后，我们需要对产生的DNA片段进行分离和检测。凝胶电泳是一种常见的DNA分离技术，可以根据DNA片段的大小将它们从混合的反应混合物中分离出来。凝胶电泳通过向琼脂糖凝胶中施加电流来实现DNA片段的分离。由于荧光标记的DNA片段带有特定的荧光标记物，因此可以直接在凝胶中使用荧光成像仪或光学检测仪器对荧光信号进行检测。 第六步：数据分析和结果解释 通过荧光标记DNA的实验，我们可以获得目的DNA的荧光信号。通过荧光信号的强度和分布，我们可以推断目的DNA的存在、浓度、分布和运动方式等信息。数据分析和结果解释是这一过程的关键步骤，它们需要

DNA标记技术在生物鉴定中的应用

DNA标记技术在生物鉴定中的应用 DNA标记技术已经成为一种常见的生物鉴定技术，可以用于物种鉴定、个体识别、亲权鉴定、疾病检测等方面。本文将重点介绍DNA标记技术在生物鉴定中的应用。 一、物种鉴定 DNA标记技术可以通过对物种特有的DNA序列进行分析来识别物种，这种方法称为DNA条形码技术。DNA条形码技术的主要原理是通过PCR扩增物种特有的一段DNA序列，并通过分析其碱基组成和相邻碱基的排列方式来鉴定物种。这种方法可以快速、准确地鉴定物种，特别是对于那些难以区分或似乎相似的物种，如两栖动物、爬行动物等。 二、个体识别 DNA标记技术还可以用于个体识别。在许多动物种群中，个体之间的外在特征相似，无法进行区分，而采集个体DNA样本可以利用DNA标记技术来识别个体。这样，研究者就可以对个体的行为、空间利用、种群动态等问题进行研究。三、亲权鉴定 DNA标记技术可以通过比较亲子间的DNA序列来鉴定亲权关系。在人类中，亲子鉴定是最常见的DNA鉴定应用之一。亲子鉴定的原理是通过比较父母和子女之间的DNA序列，找到其中相同的序列，并推断父母与子女之间的遗传关系。亲子鉴定可以用来解决法律和遗传学上的复杂问题，如婚姻纠纷、养育权纠纷、捐献器官的合法性等。 四、疾病检测 DNA标记技术还可以用于疾病检测。许多基因突变与一些疾病的发生有关，例如乳腺癌、卵巢癌、先天性疾病等。通过检测这些基因突变，可以预测某些疾病

的风险。这种方法通常被称为基因诊断。基因诊断的目的是帮助人们更早地发现患病的可能性，从而采取更好的预防措施。 综上所述，DNA标记技术在生物鉴定中的应用非常广泛。随着技术的不断进步和应用的不断拓展，DNA标记技术将会在更多领域得到应用。

微卫星 DNA 标记是解决亲子鉴定的有效手段

微卫星DNA与亲子鉴定 一. 微卫星DNA： 重复单位序列最短，只有2～6bp，串联成簇，长度50～100bp，又称为短串联重复序列（Short Tandem Repeat STR)。广泛分布于基因组中。其中富含A-T碱基对，是在研究DNA 多态性标记过程中发现的。1981年Miesfeld等首次发现微卫星DNA，其重复单位长度一般为1～6个核苷酸，双核苷酸重复单位常为(CA)n和(TG)n。 二．亲子鉴定： 根据鉴定目的的不同，DNA亲子鉴定可以分为司法鉴定和个人鉴定。司法鉴定，是指在诉讼活动中鉴定人运用科学技术或者专门知识对诉讼涉及的专门性问题进行鉴别和判 断并提供鉴定意见的活动，是我国主要的法律鉴定制度。三．微卫星DNA 标记是解决亲子鉴定的有效手段, 无论家畜, 还是野生动物或人工圈养小群体, 象马匹、奶牛、肉牛、东北虎、绵羊、鳄鱼等动物都有学者成功解决了亲子关系的确认。Ellegr en 等用5 个马科的微卫星座位( 要求有 6 个以上的多态性座位) 判定马的亲权关系可使排除率达98% 以上, 10个位点排除率达99. 99% 。Binns 等用 6 个微卫星位点解决了20 匹以前用血型无法判定的纯血马的亲权归属, Lee 和Choi 应用14 对马科微卫星引物对纯

种马进行鉴定, 结果支持微卫星标记在亲子鉴定中的潜力, 排除率为99. 98% 。Sherm an 等[使用微卫星座位评价肉牛公牛数量和公牛间亲缘关系对后代的影响, 并计算非父排除率和不明父亲的概率。贾名威等用 6 个微卫星座位判清了几头奶牛的嫌疑父亲, 还使用这 6 对引物为法院做过亲子鉴定, 破案后确与事实吻合。Mo mmens 等用微卫星引物作了大量的亲子鉴定研究, 同时也指出微卫星是作为遗传距离计算和分子系统发生树构建的理想标记。张于光等用 6 对家猫和 4 对苏门答腊虎共 10 对引物鉴定了7 个父子关系不清的东北虎后代。对于绵羊的嫌疑父亲确认也是一样的有效与准确Fitzsim mons 等( 2002) 用微卫星 DNA 标记结合mtDNA 对暹罗鳄、古巴鳄及湾鳄 103 只个体进行研究, 成功鉴定出 4 个个体为种间杂交后代, 其中 2 个最初的形态鉴定有误, 而有 1 个险些作为纯种暹罗鳄野外放养, 有效地避免了种间杂交个体对野外群体中暹罗鳄种质资源的影响。张志和等对成都动物园、成都大熊猫繁育研究基地的大熊猫幼子及其母亲和可疑父亲作了父亲鉴定, 通过基因型分析结果有效认出这些大熊猫之间的父子关系。我们开展的大额牛( Bo s frontalis) 与婆罗门牛( Bos indicus) 人工授精种间杂交试验取得较大进展, 并对第一例杂交后代进行了亲子鉴定, 得到的 RCP ( relative chance of paternity, 父权相对机会)

分子育种技术在番茄高产中的应用

分子育种技术在番茄高产中的应用 近年来，随着生物学、生物技术的发展，分子育种技术已经逐渐成为了农业生产的重要技术手段，特别是在作物育种领域，分子育种技术的应用越来越广泛。番茄作为一种非常重要的蔬菜，其生产量和质量对消费者、生产者以及整个社会都有着非常重要的影响。因此，利用分子育种技术在番茄高产生产中的应用已经成为了一种非常前沿的研究领域。本文将介绍番茄的相关情况，以及分子育种技术在番茄高产中的应用。 一、番茄基本特征 番茄作为一种非常重要的蔬菜，其特点主要包括以下几个方面：首先，番茄富含营养，含有丰富的维生素C、维生素E、钾、纤维素等；其次，番茄种类繁多，其中以红色大型番茄为主；再次，番茄生产容易，生长发育期为60-100天，每年可栽培1-2季；最后，番茄适应性强，其种植面积和产量在世界上均位居前列。 二、分子育种技术的应用 1、DNA标记技术的应用 DNA标记技术是一种分子育种的基础技术，它能够通过特定的PCR技术来检测出不同的基因型，因此可以很好地进行品种筛选和优选。对于番茄作物来说，目前已经开发了很多不同的DNA标记，包括RAPD、SSR、AFLP等等。这些标记技术可以用来鉴定不同品种之间的遗传差异，同时也可以用来筛选出优质的、高产的番茄品种。 2、基因编辑技术的应用 基因编辑技术是一种新兴的分子育种技术，它可以直接编辑、修饰RNA或DNA，从而改变或增强植物的性状。基因编辑技术的应用可以使得番茄作物具有

更好的病虫害抗性、更好的耐旱性和抗逆性、更好的品质等等。同时，基因编辑技术也可以大幅提高番茄的产量，从而实现番茄高产的目标。 3、基因测序技术的应用 基因测序技术是一种复杂的分子育种技术，它可以对番茄的基因进行全面、系 统的测序，从而深入探究其遗传特征和育种潜力。基因测序技术可以大大提高番茄育种的效率和成功率，可以找出高产、高产等目标基因的差异，并以此为基础进行育种。 三、总结 通过以上分析可以得出结论：分子育种技术在番茄高产生产中具有非常重要的 应用价值，能够为农业生产提供新的可能性，并为人类社会的繁荣创造更大的价值。未来，我们可以预见，分子育种技术将会越来越适应农业生产的需要，其应用范围将会越来越广泛。