遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記（geneticmarker）:指可追蹤染色體、染色體某一片段、某個基因座在家系中傳遞的任何一種遺傳特性。它具有兩個基本特征，即可遺傳性和可識別性；因此生物的任何有差異表型的基因突變型均可作為遺傳標記。遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記的類型1.形態(tài)學標記（morphologicalmarker）2.細胞學標記(cytologicalmarker)3.生化標記(biochemicalmarker)4.分子標記(molecularmarker)：DNA標記。遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用即植物的外部形態(tài)特征。主要包括肉眼可見的外部特征，如：矮稈、紫鞘、卷葉等；也包括色素、生理特性、生殖特性、抗病蟲性等有關(guān)的一些特性。

優(yōu)點：形態(tài)標記簡單直觀、經(jīng)濟方便。

缺點:(1)數(shù)量在多數(shù)植物中是很有限的。(2)表現(xiàn)易受環(huán)境影響。(3)有一些標記與不良性狀連鎖。(4)形態(tài)標記的獲得需要通過誘變、分離純合的過程，周期較長。形態(tài)標記在作物遺傳育種中的作用是有限的。一、形態(tài)標記遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用（亞洲棉×陸地棉）雜種F1與其親本的形態(tài)特征比較

器官A2G1A2A2G1G1(AD)1(無)(AD)1×(A2G1)遺傳表現(xiàn)主莖粗細較粗細較粗粗較粗近似[AD]1,A2茸毛少而短多而長多而長少而長多而長偏向G1腺體(個／cm2)272.590.0110.0066.4A2,G1葉片形狀5裂卵圓3-5裂5裂卵圓裂葉[AD]1,A2,G1大小較大小較大大較大近似[AD]1,A2色澤深綠灰綠灰綠綠灰綠偏向G1茸毛少而短多而長多而長少而短較多而長偏向G1葉柄長短較短長長近似[AD]1,A2托葉披針型劍狀披針型披針型披針型近似[AD]1,A2腺體(個／cm2)44.7205.064.00131.0G1苞葉形狀心臟型劍狀披針型寬心臟型心臟型近似[AD]1,A2大小大小較大大較大近似[AD]1,A2苞外蜜腺無有有或無有有近似[AD]1,G1圍鈴狀態(tài)緊抱張開張開緊抱張開偏向G1腺體(個／cm2)75.3182.095.3053.4A2,G1萼片大小小較大較大大較大近似[AD]1,G1色澤淺綠淺綠紅色黃綠綠超親上緣形狀微波狀線狀齒長寬齒長寬有齒寬齒長[AD]1,G1互補腺體(個／cm2)261.7157.5181.80128.0A2，G1花花冠顏色黃色,基部有紅斑淺粉紅,基部有紅斑粉紅色,基部有紅斑乳白色,基部無紅斑深粉紅色,基部有紅斑超親型大小較大小小較大大超親型花藥顏色黃色白色黃色乳白色黃色偏向A2花藥數(shù)較多少較少多較少偏向G1遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用二、細胞學標記即植物細胞染色體的變異。1.染色體數(shù)目（單體、缺體、三體、四體）

2.染色體結(jié)構(gòu)（缺失、重復、倒位、易位）

核型、帶型遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用（1）核型和核型分析

核型體細胞染色體在光學顯微鏡下所有可以測定的表型特征的總稱。

主要包括染色體的數(shù)目與形態(tài)結(jié)構(gòu)特征兩大方面的內(nèi)容。染色體的數(shù)目包括染色體的基數(shù)、多倍體、非整倍體、超數(shù)染色體(B染色體,是存在于許多有機體中的額外染色體及染色體斷片)。染色體的形態(tài)主要包括染色體的絕對大小和相對大小、著絲點和次縊痕以及隨體的數(shù)目和位置等特征。遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用

核型分析：核型分析就是指對核型的各種特征進行定量和定性的表述。核型分析是分析染色體數(shù)目和結(jié)構(gòu)變異的基本手段之一。它在雜種細胞的染色體研究和基因定位，單個染色體的識別等方面具有重要意義。遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用蠶豆的核型分析2n=12，染色體長度：大小臂比：大小

遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用核型分析內(nèi)容:

1.染色體的數(shù)目

2.染色體的形態(tài)核型分析的應(yīng)用:1.植物的分類研究2.探討物種的起源3.外源染色體的檢測與驗證雜種的真實性遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用（2）帶型

特殊的染料、染色方法，使同一染色體的不同區(qū)段呈現(xiàn)不同的染色效果－帶型，各種分帶技術(shù)C、G、Q、R、N的出現(xiàn)，為染色體的精確鑒別提供了一條嶄新的途徑。遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用人類染色體核型分析（Q帶）遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用女男遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用與形態(tài)標記相比，細胞學標記的優(yōu)點是能進行一些重要基因的染色體或染色體區(qū)域定位。但細胞學標記材料需要花費較大的人力和較長時間來培育，難度很大；同時某些物種對染色體變異反應(yīng)敏感；還有些變異難以用細胞學方法進行檢測。因此到目前為止，真正應(yīng)用于作物遺傳育種研究中的細胞學標記還很少。

遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用

利用電泳技術(shù)對蛋白質(zhì)、酶等生物大分子進行鑒定。主要包括同工酶和等位酶標記。同工酶：具有功能相同而結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)不同的一類酶。等位酶：同一基因座上的不同等位基因編碼的同工酶。種子貯藏蛋白的電泳分析已廣泛用于作物品種鑒別和種子純度鑒定。三、生化標記遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用

生化標記的優(yōu)點：1.表現(xiàn)近中性，對植物經(jīng)濟性狀一般沒有大的不良影響。2.直接反映了基因產(chǎn)物差異，受環(huán)境影響較小。但目前可使用的生化標記數(shù)量還相當有限，且有些酶的染色方法和電泳技術(shù)有一定難度，因此其實際應(yīng)用受到一定限制。遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用生化標記的應(yīng)用1.生化標記在品種純度和真實性鑒定上的應(yīng)用2.生化標記在品種的親緣關(guān)系和分類研究上的應(yīng)用3.生化標記在雜種優(yōu)勢的預測上的應(yīng)用4.生化標記在抗性鑒定上的應(yīng)用5.生化標記在品種鑒定上的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用四、分子標記以DNA多態(tài)性為基礎(chǔ)的遺傳標記。遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用分子標記的特點

1.直接以DNA的形式表現(xiàn)，表現(xiàn)穩(wěn)定。

2.數(shù)量多。

3.多態(tài)性高。

4.表現(xiàn)為中性，不影響目標性狀的表達。

5.許多標記表現(xiàn)為共顯性的特點，能區(qū)別純合體和雜合體。

6.成本不太高。遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用分子標記的類型及原理1.以分子雜交為基礎(chǔ)的DNA標記技術(shù)。限制性片段長度多態(tài)性（Restrictionfragmentlengthpolymorphisms，RFLP），可變數(shù)目串聯(lián)重復序列（Variablenumberoftandemrepeats，VNTR），原位雜交（insituhybridization，ISH）2.以PCR為核心的分子標記技術(shù)。RAPD、SSR、STS。3.新型的分子標記。SNP、Indel等。遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用原位雜交遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用PCRMelting94oCMelting94oCAnnealingPrimers50oCExtension72oCTemperature100050Time30x5’3’3’5’3’5’5’5’3’5’3’5’5’5’5’5’3’3’5’3’5’5’3’5’3’5’PCRMelting94oCTemperature100050Time5’3’3’5’PCRMelting94oCTemperature100050Time3’5’5’3’HeatPCRMelting94oCAnnealingPrimers50oCExtension72oCTemperature100050Time3’5’5’3’5’5’Melting94oCPCRMelting94oCMelting94oCAnnealingPrimers50oCExtension72oCTemperature100050Time30x3’5’5’3’HeatHeat5’5’5’PCRMelting94oCMelting94oCAnnealingPrimers50oCExtension72oCTemperature100050Time30x3’5’5’3’5’5’5’5’5’5’PCRMelting94oCMelting94oCAnnealingPrimers50oCExtension72oCTemperature100050Time30x3’5’5’3’5’5’5’5’5’5’HeatHeatPCRMelting94oCMelting94oCAnnealingPrimers50oCExtension72oCTemperature100050Time30x3’5’5’3’5’5’5’5’5’5’5’5’5’5’PCRMelting94oCMelting94oCAnnealingPrimers50oCExtension72oCTemperature100050Time30x3’5’5’3’5’5’Fragmentsofdefinedlength5’5’5’5’5’5’5’5’DNABetweenThePrimersDoublesWithEachThermalCycle0CyclesNumber1382412416532664

通過PCR擴增染色體組DNA所獲得的長度不同的多態(tài)性DNA片段。隨機排列的寡聚脫氧核苷酸單鏈引物（10個核苷酸）。1.隨機擴增多態(tài)性DNA

（RandomAmplificationPolymorphismDNA，RAPD）遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用HistoryShortlyafterKaryMullisinventedthePolymeraseChainReaction(PCR)itwasrealizedthatshortprimerswouldbindtoseverallocationsinagenomeandthuscouldproducemultiplefragments。Williamsetal.(1990)developedRandomAmplifiedPolymorphicDNA(RAPD)atechniqueusingveryshort10baseprimerstogeneraterandomfragmentsfromtemplateDNAs。RAPDfragmentscanbeseparatedandusedasgeneticmarkersorakindofDNAfingerprint。TechniquesrelatedtoRAPDinclude:DNAAmplificationFingerprinting(DAF)-Caetano-Anollesetal.(1991)usesveryshort(eightnucleotidelong)primers。ArbitraryPrimedPCR(AP-PCR)-WelshandMcClelland(1990)useslongerprimers,butlowersprimerannealingstringencytogetprimingatmanysites。ComponentsofaPCRandRAPDReactionsRAPDBuffer(containingMg++)-usuallyhighMg++concentrationsareusedloweringannealingstringencyTemplateDNA1shortprimer(10bases)notknowntoannealtoanyspecificpartofthetemplateDNAdNTPsTaqDNAPolymerase(oranotherthermallystableDNApolymerase)PCRBuffer(containingMg++)TemplateDNA2PrimersthatflankthefragmentofDNAtobeamplifieddNTPsTaqDNAPolymerase(oranotherthermallystableDNApolymerase)ModifyingThermalCyclingTwomodificationsmadetotypicalthermalcyclingwhenRAPDisbeingdone:Annealingtemperaturesaregenerallyverylow,around36oC-ThisallowsveryshortprimerstoannealtotemplateDNA。Morethermalcyclesareused,typically45-Thiscompensatesfortheinefficiencywhichresultsfromusingsuchshortprimers.RAPDTemplateDNAPrimerbindstomanylocationsonthetemplateDNAOnlywhenprimerbindingsitesarecloseandorientedinoppositedirectionsotheprimerspointtowardeachotherwillamplificationtakeplaceRAPDTemplateDNAPrimerspointawayfromeachother,soamplificationwon’thappenRAPDTemplateDNAPrimerspointinthesamedirection,soamplificationwon’thappenRAPDTemplateDNAPrimerstoofarapart,soamplificationwon’thappen>2,000basesTemplateDNAPrimersarejusttherightdistanceapart,sofragmentisamplified100-1,500basesRAPDMM2345678910SeparatedRAPDFragments4mMMgCl21.2UTaq5pMOPA-164mMMgCl20.6UTaq10pMOPA-162mMMgCl21.2UTaq10pMOPA-16Normalconcentrationsareshowninyellowtext.M=AsizestandardLoweringMagnesiumionconcentrationresultsinlossofthelargestfragmentvisibleinlanes2-7RAPDreactionswereruningroupsof3usingthesametemplateandprimer,butvaryingMagnesium,polymeraseandprimerconcentrationsWhichvariablehasthegreatestimpactonfragmentpatterns?單個引物可產(chǎn)生幾個多態(tài)位點遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用RAPD的優(yōu)點：1.無需雜交，設(shè)計引物也無須知道序列息。2.DNA需要量少，引物便宜，成本較低。3.技術(shù)簡便，操作方便、快速，不涉及分子雜交和放射性自顯影等技術(shù)。4.不同物種間引物通用。缺點：1.大多顯性遺傳，不能鑒別雜合和純合子；2.實驗重復性較差，結(jié)果可靠性較低。遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用2.簡單重復序列（SimpleSequenceRepeat，SSR；alsoknownasmicrosatellitesorsimplesequencelengthpolymorphisms，SSLP）一類由1—6個堿基組成的基序（motif）串聯(lián)重復而成的DNA序列，根據(jù)核心序列堿基數(shù)的不同,可分為單堿基、2堿基、3堿基、4堿基等多種重復型。真核生物基因組普遍存在，呈隨機分布,大約每隔10-50kb就存在一個SSR。遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用如（CA）n、（AT）n、（CC）n、（GATA）n遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用不同物種其重復序列及重復單位頻率不同。通過對54個植物種核DNA和28個植物種細胞器DNASSR(1-4bp)的搜索，發(fā)現(xiàn)：(AT)ｎ最豐富，然后依次是:(A)n、(T)n、(AG)n、(CT)n、(AAT)n、(ATT)n、(AAC)n、(GTT)n、(AGC)n、(GCT)n、(AAG)n、(CTT)n、(AATT)n、(TTAA)n、(AAAT)n、(ATTT)n及(AC)n、(GT)n。同一類內(nèi)堿基種類不同的SSR，豐度差別很大。遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用DNA復制或修復過程中的分子滑動（slippagereplication）或不等交換所致。遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用微衛(wèi)星DNA兩端的序列是相對保守的單拷貝序列（1）SSR標記的原理

根據(jù)微衛(wèi)星DNA兩端的單拷貝序列設(shè)計一對特異引物，利用PCR技術(shù)，擴增每個位點的微衛(wèi)星DNA序列，通過電泳分析核心序列的長度多態(tài)性。遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用⑥凝膠電泳檢測建立SSR標記的一般程序①建立基因組DNA的質(zhì)粒文庫②設(shè)計并合成探針，篩選重組克?、坳栃钥寺NA插入序列測序④根據(jù)SSR兩側(cè)序列設(shè)計并合成引物⑤PCR擴增遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用2）檢測一個單一的多等位基因位點（2）SSR標記的特點1）數(shù)量幾乎無限，檢測出多態(tài)性的頻率極高3）多數(shù)為共顯性標記4）重復性高，穩(wěn)定可靠5）需DNA樣品量少，對DNA質(zhì)量要求亦不苛刻遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用不足：相對的物種專一性；由于開發(fā)時需針對每個座位的微衛(wèi)星序列，發(fā)現(xiàn)其兩端的單拷貝序列設(shè)計引物，需建立基因文庫、克隆識別與篩選、測序等過程，開發(fā)困難，費用較高，耗時長；實際分析時一般每次只分析單個位點；不同引物退火溫度不同，需要探索。*使用SSR技術(shù)的前提是需要知道重復序列兩翼的DNA序列。遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用3.單核苷酸多態(tài)性（singlenucleotidepolymorphisms

，SNP）等位基因遺傳密碼的單堿基差異?；蚪M中每隔1000個堿基就存在一單堿基差異。一般通過對PCR產(chǎn)物、基因組文庫、表達序列標簽（EST）文庫測序而獲得。特點：數(shù)量大遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用AChromosomeMapofTomato分子標記的應(yīng)用1.遺傳圖譜的構(gòu)建遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用作圖群體的建立1.親本的選配（1）親本間的DNA多態(tài)性豐富；（2）親本純度高；（3）雜交后代可育；2.群體的大小構(gòu)建分子標記骨架連鎖圖可用小群體150單株或家系。遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用1903年，Sutton&Boveri分別提出遺傳因子位于染色體上（二）圖譜構(gòu)建的理論基礎(chǔ)1.染色體遺傳理論染色體理論的基本要點①體細胞的染色體成對存在②每條染色體能保持結(jié)構(gòu)恒定性和遺傳連續(xù)性；③減數(shù)分裂同源染色體相互配對，隨后發(fā)生分離。遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用連鎖圖譜構(gòu)建的理論是染色體的交換和重組。AABB×abababABABabABba重組率可用來表示遺傳圖距，2.基因重組和連鎖理論重組型配子的最大比例為50%，變化0-50%。圖距單位用厘摩（centi-Mergan,cM）表示，1cM的大小大致符合1%的重組率。遺傳標記在植物遺傳育種中的應(yīng)用成恢448抗稻瘟病基因的連鎖遺傳分析（成恢448×C039）RMl87、RM206、RM224在親本及抗感池間表現(xiàn)多態(tài)性。利用這三個標記對152株感病F2群體進行SSR擴增，通過帶型分析表明，RM224在152個感病單株中，擴增出151條B型帶