基因組學(xué)課件

基因組學(xué)

§1基因組學(xué)概述

§2基因組圖譜的構(gòu)建§3基因組測(cè)序§4功能基因組學(xué)基因組學(xué)§1基因組學(xué)概述1本章教學(xué)時(shí)數(shù)：4學(xué)時(shí)。本章重點(diǎn)：基因組計(jì)劃的基本流程。本章難點(diǎn)：分子標(biāo)記和基因圖譜；研究基因功能的方法本章教學(xué)時(shí)數(shù)：4學(xué)時(shí)。2§1基因組學(xué)概述基因組（genome），又稱染色體組一個(gè)物種單倍體的染色體數(shù)目，物種全部遺傳信息的總和物種遺傳信息的“總詞典”控制發(fā)育的“總程序”生物進(jìn)化歷史的“總檔案”§1基因組學(xué)概述基因組（genome），又稱染色體組3基因組學(xué)（genomics）1986年提出，至今20年，已經(jīng)發(fā)展成為遺傳學(xué)中最重要的分支學(xué)科。對(duì)物種的所有基因進(jìn)行定位、作圖、測(cè)序和功能分析基因組學(xué)（genomics）1986年提出，至今20年，已經(jīng)4基因組學(xué)研究的最終目標(biāo)獲得生物體全部基因組序列鑒定所有基因的功能明確基因之間的相互作用關(guān)系闡明基因組的進(jìn)化規(guī)律

基因組學(xué)研究的最終目標(biāo)獲得生物體全部基因組序列5經(jīng)典遺傳學(xué)在20世紀(jì)初，遺傳學(xué)剛剛誕生的時(shí)候，遺傳學(xué)家的工作主要是鑒別感興趣的基因，確定這些基因在染色體上的位置。第一個(gè)環(huán)節(jié)：尋找自發(fā)突變體，或者利用物理、化學(xué)因素誘發(fā)突變。第二個(gè)環(huán)節(jié)：通過連鎖分析確定新基因與已知基因的相互關(guān)系，繪制遺傳連鎖圖。經(jīng)典遺傳學(xué)在20世紀(jì)初，遺傳學(xué)剛剛誕生的時(shí)候，遺傳學(xué)家的工6幾個(gè)代表物種的基因組大小幾個(gè)代表物種的基因組大小7釣魚竭澤而漁釣魚8CREDIT:JOESUTLIFFScience,Vol291:1221.FishinginaMoreEffectiveWay!CREDIT:JOESUTLIFFScience,V9基因組學(xué)的研究?jī)?nèi)容結(jié)構(gòu)基因組學(xué)功能基因組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)基因組學(xué)的研究?jī)?nèi)容結(jié)構(gòu)基因組學(xué)10結(jié)構(gòu)基因組學(xué)（structuralgenomics）基因定位基因組作圖測(cè)定核苷酸序列結(jié)構(gòu)基因組學(xué)（structuralgenomics）基因11功能基因組學(xué)（functionalgenomics）又稱后基因組學(xué)（postgenomics)基因的識(shí)別、鑒定、克隆基因結(jié)構(gòu)、功能及其相互關(guān)系基因表達(dá)調(diào)控的研究功能基因組學(xué)（functionalgenomics）又12蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）鑒定蛋白質(zhì)的產(chǎn)生過程、結(jié)構(gòu)、功能和相互作用方式蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）鑒定蛋白質(zhì)的產(chǎn)生過程、結(jié)構(gòu)13人類基因組計(jì)劃1990，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究所和能源部投資＄30億，啟動(dòng)了人類基因組計(jì)劃，預(yù)計(jì)15年時(shí)間完成人類基因組全部序列的測(cè)定1996，完成標(biāo)記密度為0.6cM的人類基因組遺傳圖譜，100kb的物理圖譜2000，完成草圖2001年2月，公布人類基因組圖譜的修訂版2002，完成測(cè)序工作人類基因組計(jì)劃1990，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究所和能源部投資＄3014§2

基因組圖譜的構(gòu)建基因組計(jì)劃的主要任務(wù)是獲得全基因組序列但是，現(xiàn)在的測(cè)序方法每次只能測(cè)800～1000bp大量的測(cè)序片段要拼接要知道序列在Chr上的位置才能正確拼接基因組計(jì)劃的第一個(gè)環(huán)節(jié)：構(gòu)建基因組圖譜§2基因組圖譜的構(gòu)建基因組計(jì)劃的主要任務(wù)是獲得全基因組序15基因組圖譜遺傳圖譜（geneticmap）物理圖譜（physicalmap）基因組圖譜遺傳圖譜（geneticmap）16遺傳圖譜（geneticmap）采用遺傳分析的方法將基因或其它DNA序列標(biāo)定在染色體上構(gòu)建連鎖圖。遺傳圖譜（geneticmap）采用遺傳分析的方法將基17遺傳標(biāo)記有可以識(shí)別的標(biāo)記，才能確定目標(biāo)的方位及彼此之間的相對(duì)位置。構(gòu)建遺傳圖譜就是尋找基因組不同位置上的特征標(biāo)記。包括：形態(tài)標(biāo)記細(xì)胞學(xué)標(biāo)記生化標(biāo)記DNA分子標(biāo)記遺傳標(biāo)記有可以識(shí)別的標(biāo)記，才能確定目標(biāo)的方位及彼此之間的相對(duì)18多態(tài)性（polymophism）所有的標(biāo)記都必須具有多態(tài)性！花色：白色、紅色株高：高、矮血型：A、B、O型淀粉：糯、非糯所有多態(tài)性都是基因突變的結(jié)果！多態(tài)性（polymophism）所有的標(biāo)記都必須具有多態(tài)性！19形態(tài)標(biāo)記形態(tài)性狀：株高、顏色、白化癥等又稱表型標(biāo)記數(shù)量少很多突變是致死的受環(huán)境、生育期等因素的影響形態(tài)標(biāo)記形態(tài)性狀：株高、顏色、白化癥等20最早建立的果蠅連鎖圖，就是利用控制果蠅眼睛的形狀、顏色，軀體的顏色、翅膀的形狀等形態(tài)性狀作為標(biāo)記，分析它們連鎖關(guān)系及遺傳距離，繪制而成的?？刂菩誀畹钠鋵?shí)是基因，所以形態(tài)標(biāo)記實(shí)質(zhì)上就是基因標(biāo)記。最早建立的果蠅連鎖圖，就是利用控制果蠅眼睛的形狀、顏色，軀21果蠅連鎖圖果蠅連鎖圖22細(xì)胞學(xué)標(biāo)記明確顯示遺傳多態(tài)性的染色體結(jié)構(gòu)特征和數(shù)量特征染色體的核型染色體的帶型染色體的結(jié)構(gòu)變異染色體的數(shù)目變異優(yōu)點(diǎn)：不受環(huán)境影響缺點(diǎn)：數(shù)量少、費(fèi)力、費(fèi)時(shí)、對(duì)生物體的生長(zhǎng)發(fā)育不利細(xì)胞學(xué)標(biāo)記明確顯示遺傳多態(tài)性的染色體結(jié)構(gòu)特征和數(shù)量特征23生化標(biāo)記又稱蛋白質(zhì)標(biāo)記就是利用蛋白質(zhì)的多態(tài)性作為遺傳標(biāo)記。

如：同工酶、貯藏蛋白優(yōu)點(diǎn)：數(shù)量較多，受環(huán)境影響小缺點(diǎn)：受發(fā)育時(shí)間的影響、有組織特異性、只反映基因編碼區(qū)的信息生化標(biāo)記又稱蛋白質(zhì)標(biāo)記24DNA分子標(biāo)記簡(jiǎn)稱分子標(biāo)記以DNA序列的多態(tài)性作為遺傳標(biāo)記優(yōu)點(diǎn)：不受時(shí)間和環(huán)境的限制遍布整個(gè)基因組，數(shù)量無限不影響性狀表達(dá)自然存在的變異豐富，多態(tài)性好共顯性，能鑒別純合體和雜合體DNA分子標(biāo)記簡(jiǎn)稱分子標(biāo)記25限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性

（restrictionfragmentlengthpolymorphism，RFLP）

DNA序列能或不能被某一酶酶切，相當(dāng)于一對(duì)等位基因的差異。

如有兩個(gè)DNA分子（一對(duì)染色體），一個(gè)具有某一種酶的酶切位點(diǎn)，而另一個(gè)沒有這個(gè)位點(diǎn)，酶切后形成的DNA片段長(zhǎng)度就有差異，即多態(tài)性?？蓪FLP作為標(biāo)記，定位在基因組中某一位置上。人類基因組中有105個(gè)RFLP位點(diǎn)，每一位點(diǎn)只有兩個(gè)等位基因。限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性

（restrictionfragme26RFLP分析RFLP分析27RFLP標(biāo)記位共顯性標(biāo)記RFLP標(biāo)記位共顯性標(biāo)記28微衛(wèi)星（microsatellite）標(biāo)記微衛(wèi)星又稱為簡(jiǎn)單重復(fù)序列（simplesequencerepeat，SSR）。這種重復(fù)序列的重復(fù)單位很短，常常只有2個(gè)、3個(gè)或4個(gè)核苷酸如一條染色體TCTGAGAGAGACGC另一染色體TCTGAGAGAGAGAGAGAGACGC，就構(gòu)成了多態(tài)性。微衛(wèi)星（microsatellite）標(biāo)記微衛(wèi)星又稱為簡(jiǎn)單重29遺傳圖譜的構(gòu)建方法

理論基礎(chǔ):連鎖與交換基本方法:兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)法和三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)法遺傳圖譜的構(gòu)建方法理論基礎(chǔ):連鎖與交換30植物遺傳圖譜的構(gòu)建選擇研究材料（親本）構(gòu)建分離群體遺傳標(biāo)記檢測(cè)標(biāo)記間的連鎖分析植物遺傳圖譜的構(gòu)建選擇研究材料（親本）31選擇親本

要求親緣關(guān)系遠(yuǎn)，遺傳差異大但又不能相差太大以導(dǎo)致引起子代不育。對(duì)備選材料進(jìn)行多態(tài)(差異)性檢測(cè)，綜合測(cè)定結(jié)果，選擇有一定量多態(tài)性的一對(duì)或幾對(duì)材料作為遺傳作圖親本。選擇親本要求親緣關(guān)系遠(yuǎn)，遺傳差異大32構(gòu)建作圖群體

構(gòu)建作圖群體33遺傳標(biāo)記的染色體定位利用遺傳學(xué)方法或其它方法將少數(shù)標(biāo)記錨定在染色體上，作為確定連鎖群的參照系。常用的方法：?jiǎn)误w分析三體分析代換系分析附加系分析遺傳標(biāo)記的染色體定位利用遺傳學(xué)方法或其它方法將少數(shù)標(biāo)記錨定34標(biāo)記間的連鎖分析利用在兩個(gè)親本間有多態(tài)性的標(biāo)記分析分離群體中所有個(gè)體的基因型根據(jù)連鎖交換的情況，確定標(biāo)記之間的連鎖關(guān)系和遺傳距離有計(jì)算機(jī)軟件可以應(yīng)用標(biāo)記間的連鎖分析利用在兩個(gè)親本間有多態(tài)性的標(biāo)記分析分離群體中35水稻遺傳圖1994年，水稻第一張高密度遺傳圖譜927個(gè)位點(diǎn)，1383個(gè)標(biāo)記1998年，1157個(gè)位點(diǎn)，2275個(gè)標(biāo)記2000年，3267個(gè)標(biāo)記高密度的遺傳圖譜為基因組測(cè)序和遺傳研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。水稻遺傳圖1994年，水稻第一張高密度遺傳圖譜36人類遺傳圖譜的構(gòu)建

不可能根據(jù)需要選擇親本，設(shè)計(jì)雜交組合，構(gòu)建分離群體！只能檢測(cè)現(xiàn)存家庭連續(xù)幾代成員的基因型家系分析法資料有限、必須借助于統(tǒng)計(jì)學(xué)方法人類遺傳圖譜的構(gòu)建不可能根據(jù)需要選擇親本，設(shè)計(jì)雜交組合，構(gòu)37現(xiàn)有的人類遺傳圖譜1～22號(hào)染色體8個(gè)家系134個(gè)成員X染色體，12個(gè)家系170個(gè)成員5364個(gè)SSR標(biāo)記2335個(gè)位點(diǎn)標(biāo)記間的平均距離599kb現(xiàn)有的人類遺傳圖譜1～22號(hào)染色體38物理圖譜的構(gòu)建用分子生物學(xué)方法直接檢測(cè)DNA標(biāo)記在染色體上的實(shí)際位置繪制成的圖譜稱為物理圖譜。有遺傳圖譜為什么還要構(gòu)建物理圖譜？

物理圖譜的構(gòu)建用分子生物學(xué)方法直接檢測(cè)DNA標(biāo)記在染色體上39遺傳圖譜的缺陷分別率有限人類只能研究少數(shù)減數(shù)分裂事件，不能獲得大量子代個(gè)體測(cè)序要求每個(gè)標(biāo)記的間隔小于100kb實(shí)際是599kb遺傳圖譜的缺陷分別率有限40遺傳圖譜的缺陷精確性不夠經(jīng)典遺傳學(xué)認(rèn)為，交換是隨機(jī)發(fā)生的基因組中有些區(qū)域是重組熱點(diǎn)倒位、重復(fù)等染色體結(jié)構(gòu)變異會(huì)限制交換重組遺傳圖譜的缺陷精確性不夠41酵母遺傳圖與物理圖比較A遺傳圖B物理圖酵母遺傳圖與物理圖比較A遺傳圖42物理作圖的方法1、限制酶作圖2、依靠克隆的基因組作圖3、熒光原位雜交4、序列標(biāo)簽位點(diǎn)作圖物理作圖的方法1、限制酶作圖43限制酶作圖（restrictionmapping）限制酶作圖（restrictionmapping）44限制酶作圖（restrictionmapping）限制酶作圖（restrictionmapping）45熒光原位雜交

（fluorescentinsituhybridization，F(xiàn)ISH）熒光原位雜交

（fluorescentinsituhy46熒光原位雜交

（fluorescentinsituhybridization，F(xiàn)ISH）熒光原位雜交

（fluorescentinsituhy47熒光原位雜交

（fluorescentinsituhybridization，F(xiàn)ISH）熒光原位雜交

（fluorescentinsituhy48熒光原位雜交

（fluorescentinsituhybridization，F(xiàn)ISH）熒光原位雜交

（fluorescentinsituhy49人類基因組物理圖1987年，RFLP圖譜，403個(gè)標(biāo)記，10Mb1994年，5800個(gè)標(biāo)記，0.7Mb1996年，17000多個(gè)標(biāo)記，100kb完全適應(yīng)全基因組測(cè)序的要求人類基因組物理圖1987年，RFLP圖譜，403個(gè)標(biāo)記，150遺傳圖與物理圖的整合有些標(biāo)記既是遺傳標(biāo)記，又是物理標(biāo)記

RFLP標(biāo)記SSR標(biāo)記某些基因序列借助這些標(biāo)記可以將遺傳圖和物理圖整合起來遺傳圖與物理圖的整合有些標(biāo)記既是遺傳標(biāo)記，又是物理標(biāo)記51基因組測(cè)序策略有了高密度的基因組圖譜，就可以開始全基因組測(cè)序了測(cè)序的技術(shù)飛速發(fā)展，現(xiàn)在可以全自動(dòng)化測(cè)序的策略有兩個(gè)：鳥槍法克隆重疊群法基因組測(cè)序策略有了高密度的基因組圖譜，就可以開始全基因組測(cè)序52鳥槍法（shotgunsequencing）鳥槍法（shotgunsequencing）53鳥槍法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：不需要高密度的圖譜速度快、簡(jiǎn)單、成本低缺點(diǎn)：拼接組裝困難，尤其在重復(fù)序列多的區(qū)域主要用于重復(fù)序列少、相對(duì)簡(jiǎn)單的原核生物基因組鳥槍法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：54克隆重疊群法（clonecontig）將基因組DNA切割長(zhǎng)度為0.1Mb－1Mb的大片段，克隆到Y(jié)AC或BAC載體上然后再進(jìn)行亞克隆，分別測(cè)定單個(gè)亞克隆的序列再裝配、連接成連續(xù)的DNA分子。這是一種自上而下（uptodown）的測(cè)序策略

clone-by-clonemethod克隆重疊群法（clonecontig）將基因組DNA切割55兩種基因組測(cè)序策略兩種基因組測(cè)序策略56TheE.coligenomeTheE.coligenome57AportionoftheE.colichromosomeshowinggenesandoperons.

Adotindicatesthepromoterforeachgeneoroperon.Arrowsandcolorindicatethedirectionoftranscribtion:darkbluegenesaretranscribedlefttoright,lightbluearetranscribedrighttoleft.Overlappinggeneareshowningreen.AportionoftheE.colichromo58功能基因組學(xué)完成基因組測(cè)序，僅僅是基因組計(jì)劃的第一步，更重要的工作在于弄清楚：①基因組序列中所包含的全部遺傳信息是什么；②基因組作為一個(gè)整體如何行使功能。就是對(duì)基因組序列進(jìn)行詮釋的過程，也就是功能基因組學(xué)的研究?jī)?nèi)容。功能基因組學(xué)完成基因組測(cè)序，僅僅是基因組計(jì)劃的第一步，更重59根據(jù)序列分析搜尋基因

查找開放閱讀框（openreadingframe,ORF）開放閱讀框都有一個(gè)起始密碼子，ATG，還要有終止密碼子。從ATG開始，然后向下游尋找終止密碼子。起始密碼子和終止密碼子之間的堿基數(shù)目要能夠被3整除每一條鏈都有3種可能的閱讀框，2條連共計(jì)有6種可能的閱讀框.計(jì)算機(jī)可以很快給出結(jié)果。根據(jù)序列分析搜尋基因查找開放閱讀框（openreadi60同源查詢利用已經(jīng)存入數(shù)據(jù)庫的基因序列與待查的基因組序列比對(duì)，從中查找可以與之匹配的堿基序列及其比例，用于界定基因。同源查詢可以部分彌補(bǔ)ORF掃描的不足。同源查詢利用已經(jīng)存入數(shù)據(jù)庫的基因序列與待查的基因組序列比對(duì)61同源查詢的依據(jù)有親緣關(guān)系的物種，基因組可能存在某種程度的相似性：存在某些完全相同的序列；ORF的排列相似，如等長(zhǎng)的外顯子；ORF指令的氨基酸序列相似；模擬的多肽鏈的高級(jí)結(jié)構(gòu)相似，等。同源查詢的依據(jù)有親緣關(guān)系的物種，基因組可能存在某種程度62基因功能研究

1、計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)基因功能

依據(jù)仍然是同源性比較。同源基因擁有一個(gè)共同的祖先基因，它們之間有許多相似的序列。種間同源基因種內(nèi)同源基因

基因功能研究1、計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)基因功能63基因功能研究2、實(shí)驗(yàn)確認(rèn)基因功能

基因克隆基因敲除（knock-out）基因的超表達(dá)反義RNA技術(shù)RNAi轉(zhuǎn)座子插入突變

基因功能研究2、實(shí)驗(yàn)確認(rèn)基因功能64反義RNA（antisenseRNA）技術(shù)反義RNA（antisenseRNA）技術(shù)65基因組學(xué)

§1基因組學(xué)概述

§2基因組圖譜的構(gòu)建§3基因組測(cè)序§4功能基因組學(xué)基因組學(xué)§1基因組學(xué)概述66本章教學(xué)時(shí)數(shù)：4學(xué)時(shí)。本章重點(diǎn)：基因組計(jì)劃的基本流程。本章難點(diǎn)：分子標(biāo)記和基因圖譜；研究基因功能的方法本章教學(xué)時(shí)數(shù)：4學(xué)時(shí)。67§1基因組學(xué)概述基因組（genome），又稱染色體組一個(gè)物種單倍體的染色體數(shù)目，物種全部遺傳信息的總和物種遺傳信息的“總詞典”控制發(fā)育的“總程序”生物進(jìn)化歷史的“總檔案”§1基因組學(xué)概述基因組（genome），又稱染色體組68基因組學(xué)（genomics）1986年提出，至今20年，已經(jīng)發(fā)展成為遺傳學(xué)中最重要的分支學(xué)科。對(duì)物種的所有基因進(jìn)行定位、作圖、測(cè)序和功能分析基因組學(xué)（genomics）1986年提出，至今20年，已經(jīng)69基因組學(xué)研究的最終目標(biāo)獲得生物體全部基因組序列鑒定所有基因的功能明確基因之間的相互作用關(guān)系闡明基因組的進(jìn)化規(guī)律

基因組學(xué)研究的最終目標(biāo)獲得生物體全部基因組序列70經(jīng)典遺傳學(xué)在20世紀(jì)初，遺傳學(xué)剛剛誕生的時(shí)候，遺傳學(xué)家的工作主要是鑒別感興趣的基因，確定這些基因在染色體上的位置。第一個(gè)環(huán)節(jié)：尋找自發(fā)突變體，或者利用物理、化學(xué)因素誘發(fā)突變。第二個(gè)環(huán)節(jié)：通過連鎖分析確定新基因與已知基因的相互關(guān)系，繪制遺傳連鎖圖。經(jīng)典遺傳學(xué)在20世紀(jì)初，遺傳學(xué)剛剛誕生的時(shí)候，遺傳學(xué)家的工71幾個(gè)代表物種的基因組大小幾個(gè)代表物種的基因組大小72釣魚竭澤而漁釣魚73CREDIT:JOESUTLIFFScience,Vol291:1221.FishinginaMoreEffectiveWay!CREDIT:JOESUTLIFFScience,V74基因組學(xué)的研究?jī)?nèi)容結(jié)構(gòu)基因組學(xué)功能基因組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)基因組學(xué)的研究?jī)?nèi)容結(jié)構(gòu)基因組學(xué)75結(jié)構(gòu)基因組學(xué)（structuralgenomics）基因定位基因組作圖測(cè)定核苷酸序列結(jié)構(gòu)基因組學(xué)（structuralgenomics）基因76功能基因組學(xué)（functionalgenomics）又稱后基因組學(xué)（postgenomics)基因的識(shí)別、鑒定、克隆基因結(jié)構(gòu)、功能及其相互關(guān)系基因表達(dá)調(diào)控的研究功能基因組學(xué)（functionalgenomics）又77蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）鑒定蛋白質(zhì)的產(chǎn)生過程、結(jié)構(gòu)、功能和相互作用方式蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）鑒定蛋白質(zhì)的產(chǎn)生過程、結(jié)構(gòu)78人類基因組計(jì)劃1990，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究所和能源部投資＄30億，啟動(dòng)了人類基因組計(jì)劃，預(yù)計(jì)15年時(shí)間完成人類基因組全部序列的測(cè)定1996，完成標(biāo)記密度為0.6cM的人類基因組遺傳圖譜，100kb的物理圖譜2000，完成草圖2001年2月，公布人類基因組圖譜的修訂版2002，完成測(cè)序工作人類基因組計(jì)劃1990，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究所和能源部投資＄3079§2

基因組圖譜的構(gòu)建基因組計(jì)劃的主要任務(wù)是獲得全基因組序列但是，現(xiàn)在的測(cè)序方法每次只能測(cè)800～1000bp大量的測(cè)序片段要拼接要知道序列在Chr上的位置才能正確拼接基因組計(jì)劃的第一個(gè)環(huán)節(jié)：構(gòu)建基因組圖譜§2基因組圖譜的構(gòu)建基因組計(jì)劃的主要任務(wù)是獲得全基因組序80基因組圖譜遺傳圖譜（geneticmap）物理圖譜（physicalmap）基因組圖譜遺傳圖譜（geneticmap）81遺傳圖譜（geneticmap）采用遺傳分析的方法將基因或其它DNA序列標(biāo)定在染色體上構(gòu)建連鎖圖。遺傳圖譜（geneticmap）采用遺傳分析的方法將基82遺傳標(biāo)記有可以識(shí)別的標(biāo)記，才能確定目標(biāo)的方位及彼此之間的相對(duì)位置。構(gòu)建遺傳圖譜就是尋找基因組不同位置上的特征標(biāo)記。包括：形態(tài)標(biāo)記細(xì)胞學(xué)標(biāo)記生化標(biāo)記DNA分子標(biāo)記遺傳標(biāo)記有可以識(shí)別的標(biāo)記，才能確定目標(biāo)的方位及彼此之間的相對(duì)83多態(tài)性（polymophism）所有的標(biāo)記都必須具有多態(tài)性！花色：白色、紅色株高：高、矮血型：A、B、O型淀粉：糯、非糯所有多態(tài)性都是基因突變的結(jié)果！多態(tài)性（polymophism）所有的標(biāo)記都必須具有多態(tài)性！84形態(tài)標(biāo)記形態(tài)性狀：株高、顏色、白化癥等又稱表型標(biāo)記數(shù)量少很多突變是致死的受環(huán)境、生育期等因素的影響形態(tài)標(biāo)記形態(tài)性狀：株高、顏色、白化癥等85最早建立的果蠅連鎖圖，就是利用控制果蠅眼睛的形狀、顏色，軀體的顏色、翅膀的形狀等形態(tài)性狀作為標(biāo)記，分析它們連鎖關(guān)系及遺傳距離，繪制而成的。控制性狀的其實(shí)是基因，所以形態(tài)標(biāo)記實(shí)質(zhì)上就是基因標(biāo)記。最早建立的果蠅連鎖圖，就是利用控制果蠅眼睛的形狀、顏色，軀86果蠅連鎖圖果蠅連鎖圖87細(xì)胞學(xué)標(biāo)記明確顯示遺傳多態(tài)性的染色體結(jié)構(gòu)特征和數(shù)量特征染色體的核型染色體的帶型染色體的結(jié)構(gòu)變異染色體的數(shù)目變異優(yōu)點(diǎn)：不受環(huán)境影響缺點(diǎn)：數(shù)量少、費(fèi)力、費(fèi)時(shí)、對(duì)生物體的生長(zhǎng)發(fā)育不利細(xì)胞學(xué)標(biāo)記明確顯示遺傳多態(tài)性的染色體結(jié)構(gòu)特征和數(shù)量特征88生化標(biāo)記又稱蛋白質(zhì)標(biāo)記就是利用蛋白質(zhì)的多態(tài)性作為遺傳標(biāo)記。

如：同工酶、貯藏蛋白優(yōu)點(diǎn)：數(shù)量較多，受環(huán)境影響小缺點(diǎn)：受發(fā)育時(shí)間的影響、有組織特異性、只反映基因編碼區(qū)的信息生化標(biāo)記又稱蛋白質(zhì)標(biāo)記89DNA分子標(biāo)記簡(jiǎn)稱分子標(biāo)記以DNA序列的多態(tài)性作為遺傳標(biāo)記優(yōu)點(diǎn)：不受時(shí)間和環(huán)境的限制遍布整個(gè)基因組，數(shù)量無限不影響性狀表達(dá)自然存在的變異豐富，多態(tài)性好共顯性，能鑒別純合體和雜合體DNA分子標(biāo)記簡(jiǎn)稱分子標(biāo)記90限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性

（restrictionfragmentlengthpolymorphism，RFLP）

DNA序列能或不能被某一酶酶切，相當(dāng)于一對(duì)等位基因的差異。

如有兩個(gè)DNA分子（一對(duì)染色體），一個(gè)具有某一種酶的酶切位點(diǎn)，而另一個(gè)沒有這個(gè)位點(diǎn)，酶切后形成的DNA片段長(zhǎng)度就有差異，即多態(tài)性?？蓪FLP作為標(biāo)記，定位在基因組中某一位置上。人類基因組中有105個(gè)RFLP位點(diǎn)，每一位點(diǎn)只有兩個(gè)等位基因。限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性

（restrictionfragme91RFLP分析RFLP分析92RFLP標(biāo)記位共顯性標(biāo)記RFLP標(biāo)記位共顯性標(biāo)記93微衛(wèi)星（microsatellite）標(biāo)記微衛(wèi)星又稱為簡(jiǎn)單重復(fù)序列（simplesequencerepeat，SSR）。這種重復(fù)序列的重復(fù)單位很短，常常只有2個(gè)、3個(gè)或4個(gè)核苷酸如一條染色體TCTGAGAGAGACGC另一染色體TCTGAGAGAGAGAGAGAGACGC，就構(gòu)成了多態(tài)性。微衛(wèi)星（microsatellite）標(biāo)記微衛(wèi)星又稱為簡(jiǎn)單重94遺傳圖譜的構(gòu)建方法

理論基礎(chǔ):連鎖與交換基本方法:兩點(diǎn)測(cè)驗(yàn)法和三點(diǎn)測(cè)驗(yàn)法遺傳圖譜的構(gòu)建方法理論基礎(chǔ):連鎖與交換95植物遺傳圖譜的構(gòu)建選擇研究材料（親本）構(gòu)建分離群體遺傳標(biāo)記檢測(cè)標(biāo)記間的連鎖分析植物遺傳圖譜的構(gòu)建選擇研究材料（親本）96選擇親本

要求親緣關(guān)系遠(yuǎn)，遺傳差異大但又不能相差太大以導(dǎo)致引起子代不育。對(duì)備選材料進(jìn)行多態(tài)(差異)性檢測(cè)，綜合測(cè)定結(jié)果，選擇有一定量多態(tài)性的一對(duì)或幾對(duì)材料作為遺傳作圖親本。選擇親本要求親緣關(guān)系遠(yuǎn)，遺傳差異大97構(gòu)建作圖群體

構(gòu)建作圖群體98遺傳標(biāo)記的染色體定位利用遺傳學(xué)方法或其它方法將少數(shù)標(biāo)記錨定在染色體上，作為確定連鎖群的參照系。常用的方法：?jiǎn)误w分析三體分析代換系分析附加系分析遺傳標(biāo)記的染色體定位利用遺傳學(xué)方法或其它方法將少數(shù)標(biāo)記錨定99標(biāo)記間的連鎖分析利用在兩個(gè)親本間有多態(tài)性的標(biāo)記分析分離群體中所有個(gè)體的基因型根據(jù)連鎖交換的情況，確定標(biāo)記之間的連鎖關(guān)系和遺傳距離有計(jì)算機(jī)軟件可以應(yīng)用標(biāo)記間的連鎖分析利用在兩個(gè)親本間有多態(tài)性的標(biāo)記分析分離群體中100水稻遺傳圖1994年，水稻第一張高密度遺傳圖譜927個(gè)位點(diǎn)，1383個(gè)標(biāo)記1998年，1157個(gè)位點(diǎn)，2275個(gè)標(biāo)記2000年，3267個(gè)標(biāo)記高密度的遺傳圖譜為基因組測(cè)序和遺傳研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。水稻遺傳圖1994年，水稻第一張高密度遺傳圖譜101人類遺傳圖譜的構(gòu)建

不可能根據(jù)需要選擇親本，設(shè)計(jì)雜交組合，構(gòu)建分離群體！只能檢測(cè)現(xiàn)存家庭連續(xù)幾代成員的基因型家系分析法資料有限、必須借助于統(tǒng)計(jì)學(xué)方法人類遺傳圖譜的構(gòu)建不可能根據(jù)需要選擇親本，設(shè)計(jì)雜交組合，構(gòu)102現(xiàn)有的人類遺傳圖譜1～22號(hào)染色體8個(gè)家系134個(gè)成員X染色體，12個(gè)家系170個(gè)成員5364個(gè)SSR標(biāo)記2335個(gè)位點(diǎn)標(biāo)記間的平均距離599kb現(xiàn)有的人類遺傳圖譜1～22號(hào)染色體103物理圖譜的構(gòu)建用分子生物學(xué)方法直接檢測(cè)DNA標(biāo)記在染色體上的實(shí)際位置繪制成的圖譜稱為物理圖譜。有遺傳圖譜為什么還要構(gòu)建物理圖譜？

物理圖譜的構(gòu)建用分子生物學(xué)方法直接檢測(cè)DNA標(biāo)記在染色體上104遺傳圖譜的缺陷分別率有限人類只能研究少數(shù)減數(shù)分裂事件，不能獲得大量子代個(gè)體測(cè)序要求每個(gè)標(biāo)記的間隔小于100kb實(shí)際是599kb遺傳圖譜的缺陷分別率有限105遺傳圖譜的缺陷精確性不夠經(jīng)典遺傳學(xué)認(rèn)為，交換是隨機(jī)發(fā)生的基因組中有些區(qū)域是重組熱點(diǎn)倒位、重復(fù)等染色體結(jié)構(gòu)變異會(huì)限制交換重組遺傳圖譜的缺陷精確性不夠106酵母遺傳圖與物理圖比較A遺傳圖B物理圖酵母遺傳圖與物理圖比較A遺傳圖107物理作圖的方法1、限制酶作圖2、依靠克隆的基因組作圖3、熒光原位雜交4、序列標(biāo)簽位點(diǎn)作圖物理作圖的方法1、限制酶作圖108限制酶作圖（restrictionmapping）限制酶作圖（restrictionmapping）109限制酶作圖（restrictionmapping）限制酶作圖（restrictionmapping）110熒光原位雜交

（fluorescentinsituhybridization，F(xiàn)ISH）熒光原位雜交

（fluorescentinsituhy111熒光原位雜交

（fluorescentinsituhybridization，F(xiàn)ISH）熒光原位雜交

（fluorescentinsituhy112熒光原位雜交

（fluorescentinsituhybridization，F(xiàn)ISH）熒光原位雜交

（fluorescentinsituhy113熒光原位雜交

（fluorescentinsituhybridization，F(xiàn)ISH）熒光原位雜交

（fluorescentinsituhy114人類基因組物理圖1987年，RFLP圖譜，403個(gè)標(biāo)記，10Mb1994年，5800個(gè)標(biāo)記，0.7Mb1996年，17000多個(gè)標(biāo)記，100kb完全適應(yīng)全基因組測(cè)序的要求人類基因組物理圖1987年，RFLP圖譜，403個(gè)標(biāo)記，1115遺傳圖與物理圖的整合有些標(biāo)記既是遺傳標(biāo)記，又是物理標(biāo)記

RFLP標(biāo)記SSR標(biāo)記某些基因序列借助這些標(biāo)記可以將遺傳圖和物理圖整合起來遺傳圖與物理圖的整合有些標(biāo)記既是遺傳標(biāo)記，又是物理標(biāo)記116基因組測(cè)序策略有了高密度的基因組圖譜，就可以開始全基因組測(cè)序了測(cè)序的技術(shù)飛速發(fā)展，現(xiàn)在可以全自動(dòng)化測(cè)序的策略有兩個(gè)：鳥槍法克隆重疊群法基因組測(cè)序策略有了高密度的基因組圖譜，就可以開始全基因組測(cè)序117鳥槍法（shotgunsequencing）鳥槍法（shotgunsequencing）118鳥槍法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：不需要高密度的圖譜速度快、簡(jiǎn)單、成本低缺點(diǎn)：拼接組裝困難，尤其在重復(fù)序列多的區(qū)域主要用于重復(fù)序列少、相對(duì)簡(jiǎn)單的原核生物基因組鳥槍法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：119克隆重疊群法（clonecontig）將基因組DNA切割長(zhǎng)度為0.1Mb－1Mb的大片段，克隆到Y(jié)AC或BAC載體上然后再進(jìn)行亞克隆，分別測(cè)定單個(gè)亞克隆的序列再裝配、連接成連續(xù)的DNA分子。這是一種自上而下（uptodown）的測(cè)序策略