遺傳標記

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遺傳標記是指在遺傳分析上用作標記的基因,也稱為標記基因。在重組實驗中多用於測定重組型和雙親型。作為標記基因,其功能不一定研究得很清楚但應突變性狀是明確的,所以容易測定。對於生物雖多用與生化性狀有關的基因,但對高等生物則多用與形態性狀有關的基因。也有用著絲粒作為遺傳標記的。在微生物遺傳學中遺傳標記還區分為選擇性標記(或稱選擇性基因)和非選擇性標記(或稱選擇性基因)二類。

定義

  遺傳標記Genetic Marker指可追蹤染色體、染色體某一節段、某個基因座在家系中傳遞的任何一種遺傳特

性。它具有兩個基本特徵,即可遺傳性和可識別性,因此生物的任何有差異表型基因突變型均可作為遺傳標記。   遺傳標記包括形態學標記(morphological marker)、細胞學標記(cytological marker)、生物化學標記(biochemical marker)、免疫學標記(Immune Genetic Markers)和分子標記(molecular marker)五種類型。

發展

  自從19世紀中期,奧地利學者孟德爾首創了將形態學性狀作為遺傳標記的應用先例以來,遺傳標記得到發展和豐富。形態學標記、細胞學標記、生化標記、免疫學標記等一直被廣泛應用,然而這些標記都無法直接反映遺傳物質的特徵,僅是遺傳物質的間接反映,且易受環境的影響,因此具有很大的局限性。DNA作為遺傳物質的載體,是研究動物遺傳特性的一個重要指標。20世紀80年代以來,隨著分子生物學技術分子遺傳學的迅速發展,分子克隆及DNA重組技術的日趨完善,研究者基因結構和功能研究的進一步深入,在分子水平上尋找DNA的多態性,以此為標記進行各種遺傳分析。DNA分子標記直接反映DNA水平上的遺傳變異,能穩定遺傳,信息量大,可靠性高,消除環境影響。DNA水平的遺傳標記自產生以來得到廣泛應用。

種類

形態學標記

  (Morphological Markers)   形態標記是指肉眼可見的或儀器測量動物的外部特徵 (如毛色、體型、外形、皮膚結構等),以這種形態性狀、生理性狀及生態地理分佈等待征為遺傳標記,研究物種間的關係、分類和鑒定。形態學標記研究物種是基於個體性狀描述,得到的結論往往不夠完善,且數量性狀很難剔除環境的影響,需生物統計學知識進行嚴密的分析。但是用直觀的標記研究質量性狀的遺傳顯得更簡單、更方便。目前此法仍是一種有效手段併發揮著重要作用。

細胞學標記

  (Cytological Genetic Markers )   細胞遺傳標記是指對處理過的動物個體染色體數目和形態進行分析,主要包括:染色體核型帶型缺失重複易位、倒位等。一個物種的核型特徵即染色體數目、形態及行為的穩定是相對的,故可作為一種遺傳標記來測定基因所在的染色體及在染色體上的相對位置,染色體是遺傳物質的載體,是基因的攜帶者染色體變異必然會導致生物體發生遺傳變異,是遺傳變異的重要來源。通過比較動物與其近緣祖先的染色體數目和結構,追溯動物的起源和演化,檢測動物的遺傳特性,為動物育種提供較好的方法。

生物化學標記

  (Biochemical Genetic Markers )   生化遺傳標記是以動物體內的某些生化性狀為遺傳標記,主要指血型、血清蛋白同工酶。 20世紀60年代以來,蛋白電泳技術作為檢測遺傳特性的一種主要方法得到了廣泛的應用。蛋白電泳所檢測的主要是血漿和血細胞中可溶性蛋白和同工酶中氨基酸的變化,通過對一系列蛋白和同工酶的檢測,就可為動物品種內的遺傳變異和品種間的親緣關係提供有用的信息。但是,蛋白和同工酶都是基因的表達產物,非遺傳物質本身,它們的表現易受環境和發育狀況的影響;這些因素決定了蛋白電泳具有一定的局限性,但是蛋白電泳技術操作簡便、快速及檢測費用相對較低,日前仍是遺傳特性研究中應用較多的方法之一。生化遺傳標記經濟、方便,且多態性比形態學標記和細胞遺傳標記豐富。已被廣泛應用於物種起源與分類研究和動物育種中。

免疫學標記

  (Immune Genetic Markers)   免疫學標記是以動物的免疫學特徵為遺傳標記,主要指:紅細胞抗原白細胞抗原、胸腺細胞抗原等。早在1900年,Ehrlich和Morgenroth指出山羊紅細胞表面存在抗原,並證明這些抗原具有個體差異;20世紀80年代初,人們轉向白細胞抗原的研究,即主要組織相容性複合體(MHC), MHC的重要特性與疾病及生理性狀具有重要關係。根據動物個體淋巴細胞抗原特異性,研究品種間、個體間、抗病力強弱的差異及親子關係等。

分子標記

  (Molecular Genetic Markers)   分子標記是以個體間遺傳物質內核苷酸序列變異為基礎的遺傳標記,是 DNA 水平遺傳多態性的直接的反映。與其他幾種遺傳標記——形態標記、同工酶標記、細胞標記相比,DNA 分子標記具有的優越性有:大多數分子標記為共顯性,對隱性的農藝性狀的選擇十分便利;基因組變異極其豐富,分子標記的數量幾乎是無限的;在生物發育的不同階段,不同組織的 DNA 都可用於標記分析;分子標記揭示來自 DNA 的變異;表現為中性,不影響目標性狀的表達,與不良性狀無連鎖;檢測手段簡單、迅速。隨著分子生物學技術的發展,現在 DNA 分子標記技術已有數十種,廣泛應用於作物遺傳育種、基因組作圖、基因定位、植物親緣關係鑒別、基因庫構建、基因克隆等方面。   圖片為AFLP (擴增片段長度多態性,Amplified Fragment Length Polymorphism,一種分子標記) 的銀染檢測結果