研究生发表论文遗传标记在生物技术中的应用

　　摘要:随着生物科学和生物技术的发展,遗传标记尤其是分子标记,在生物学研究中正发挥着日益广泛地重要作用。综述了遗传标记的发展、分类,并介绍了其在生物技术方面的应用。

　　关键词:研究生发表论文,遗传标记,生物技术,应用

　　遗传和变异作为生物的重要特征之一,决定着生物的生存和进化。在对物种的遗传和变异进行研究的过程中,遗传标记(Genetic Marker)是指那些表现变异性,且遵循简单遗传方式的性状或物质,是非常重要的任何遗传分析都不可缺少的工具,其作为遗传物质特殊的易于识别的表现形式,可以用来研究基因遗传和变异的规律[1]。

　　1遗传标记的发展

　　19世纪60年代,Mendel以豌豆为材料,详细研究了豌豆的7对相对性状的遗传规律。由于这些性状都具有典型的外部形态,很容易识别,从而构成了最早的遗传标记,即形态学标记,由此奠定了近代遗传学的基础。1900 年以后,Morgan等将Mendel所称的“遗传因子”(Inherited factor)的行为与细胞核内染色体的行为相联系进行研究,导致细胞遗传学的诞生,从而使细胞学标记得到应用。随着生物学各个分支学科的发展,遗传标记从可见形态的表现型扩展到生理、生化、细胞、发育和免疫等多个方面,但所有这些标记都是从生物学方面进行判别。1941年Beald和Tatum通过研究红色面包酶的生化突变型,提出了“一个基因一个酶”的假说,创立了生化遗传学,这也是第1个将生化标记用于遗传多样性分析的实例。生化标记在50年代末60年代初被大量应用。同工酶标记的兴起,使遗传标记的识别突破了活体形式,但仍然没有突破表达基因的范围。1953年,Watson和Crick提出了DNA分子结构的双螺旋模型,宣布分子遗传学时代的到来。1974年,Grodzicker等首次提出DNA限制性片段长度多态性(RFLP)可以作为遗传标记,开创了直接应用DNA多态性作为遗传标记的新阶段。1985年Mullis等发明了聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR),使直接扩增DNA的多态性成为可能,随着PCR的迅速发展,又产生了各种新型的分子标记,从而使遗传标记进入了一个日新月异的发展阶段[2]。

　　2遗传标记的分类

　　2.1形态学标记

　　形态学标记是最原始的生物性状遗传标记,是指肉眼可见的生物特定的外部特征特性。经过遗传学家的努力,已建立了许多形态标记的遗传图谱,但需要寻找或人工诱变突变体。这就使形态标记构建时间变长,并且这种标记易受环境影响,突变对有利形态标记会产生不利影响[3]。

　　2.2细胞学标记

　　随着遗传学和细胞学的发展,人们将遗传现象与染色体结合起来。染色体数目及结构的变化常常引起表型的变化,因此染色体的变化可以作为一种遗传标记。

　　2.3生物化学标记

　　1952年Neilands首次结晶出2种类型的乳酸脱氢酶,并证实它们为同工酶,即它们是来源相同、催化反应性质相同而分子结构有差异的酶蛋白分子。不同的同工酶所带的电荷不同,可通过电泳分离,并经与底物反应或染色,检测它们的存在与否和分子质量的大小,因而可作为遗传标记。但在植物的群体研究中,仅有10～20 种同工酶表现出位点的多态性[4]。

　　2.4免疫学标记

　　免疫学标记是以动物个体的免疫学特征为遗传标记。早在1900年,Ehrlich和Morgenroth指出山羊红细胞表面存在抗原,并证明这些抗原具有个体差异。20世纪80年代初,人们转向白细胞抗原的研究,即主要组织相容性复合体(MHC),根据个体淋巴细胞抗原特异性,研究品种间、个体间的性状差异,并应用于遗传育种[5]。

　　2.5分子标记

　　生物体之间的差异本质上是DNA水平上的差异。以DNA多态性与性状间的紧密连锁关系为基础遗传标记,是性状基因的真实反映,能在不同发育阶段对不同组织DNA进行检测分析。分子标记具有以下优点:直接以DNA的形式出现,不受环境和其他因素的影响;多态性几乎遍及整个基因组;表现为中性标记;不影响目标性状的表达,与不良性状无必然连锁;有许多分子标记为共显性;部分分子标记可分析微量DNA样品[6]。

　　3遗传标记检测技术的分类

　　DNA分子标记检测技术大致可分为3类:第1类是以电泳技术和分子杂交技术为核心的分子标记技术;第2类是以电泳技术和PCR技术为核心的分子标记技术;第3类是以DNA测序为核心的分子标记技术。

　　3.1以电泳技术和分子杂交技术为核心的分子标记

　　3.1.1限制性片段长度多态性(Restriction Fragment Length Polymorphism,RFLP)。RFLP是利用放射性同位素标记(如32P)或非放射性标记(如地高辛标记)探针,与转移于支持膜上的总DNA(经过限制性酶消化)杂交,通过显示限制性酶切片段的大小,来检测不同遗传位点变异(多态性)的一种技术。

　　3.1.2DNA指纹(DNA finger printing)标记。DNA指纹标记是以重复序列为探针进行分子杂交,由于不同基因型中的重复次数不同而产生多态性的分子标记。目前常用的DNA指纹标记主要有微卫星DNA(Microsatellite DNA)标记和小卫星DNA(Minisatellite DNA)标记。

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