丝羽乌骨鸡BAC文库的构建和黑色素相关基因TYRP1和ID的研究(3)

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(2)DNA标记。DNA可作为构建遗传幽谱的标记,DNA至少具有西种不同的存在方式(等位基|天1)。DNA标记有3种类型。

A.限制性片段长度多态性(RFLP):限制性内切酶能识别和切割特异核苻酸序列,DNA序列能不能被某一酶切,实际上相当于一对等位基因的著异。

B.简单序列长度多态性:简单序列长度多态性(simplesequencelengthpolymorphism,SSLP)是一些长度不等的重复序列。分为可变数目串联重复(variablenumberoftandemreDeat.VNTR)和简单重复序列(simpletandomrepeat,STR),即微卫星(microsatelilte)。

C。单核苷酸多态性:单核苷酸多态性(singlenucleotidepo/ymorphism,SNP)是基冈中的点突变,存在的数量多。是当前应用前景最好的标记。

1.1.I,2遗传图谱的构建

遗传图谱的构建通常按以F儿个步骤进行:

I.选择适台做圈的遗传标记

2.进行试验设计,确定作图群体的亲本和规模

3.培养并繁衍作图群体-得到较大规模的遗传标记处于分离状态的屙代群体(资源群、参考群)

4.检测每个后代个体的各个标记位点的基因型

5.分析标记间的连锁关系,绘制标记遗传连锁图谱

1.1.1.3鸡的遗传图谱

鸡遗传图谱经历了近百年的发展历史。1908年Spliman揭示斑纹(bm'ring)基因是性连锁的,标志着鸡染色体图谱研究的开始。1936年HUR等建立了第一张鸡的遗传连锁图谱(HuRF等,1936:BumsteadN.等,1992),该图谱包含5个连锁群的18个位点。这张图谱同时也是畜禽品种中的第一张图谱。此后利用经典的形态学及多态型突变标记,人们相继定位了许多常染色体和性染色体上的基因,其中绝大多数为质量性状基因。

1992年,Bumstead和Palyga(BumsteadN.等,1992)利用两个抗病性不同的白莱航品系做亲本采用同交设计建立了C群体(Comptonpopulation)。随后使用限制性片段长度多态性(restriction

fragmentlengthpolymorphism,RFLP)分析,发表了第一张鸡基冈组图谱(Compton图谱)。这张图包含100个标记,覆盖鸡基1];l组585cM,有18个连锁群。

1993年,Crittenden等选用红色原鸡与白莱航鸡为基础群建立了E群体(EastLansingpopulation)(CrittendenLB.等,1993),在EastLansing群体中做出了一张包含19个连锁群98个标记的遗传连锁图(含传统的红细胞抗原基因、RFLP和RAPD及鸡的CRI重复序列多态标记)(LevinI.等,l994)。将Compton和EastLansing图谱进行比较,发现实际上Compton群体中存在着较大的重组.有2,700eM,而EastLansing只有2,100cM。随后,1997年,Crooijmans等用白洛克鸡(whiteplymouthrock)建立了第三个资源家系w群体(Wageningenpopulation)(OroenenM.A.M.等,1998),W群体的信息的加入导致3大家系的图谱完全整合.三张遗传图谱分别得到了补充和完善。一致图谱(coflsBnsusmap)包含标记位点1889个,其中框架位点480个,分别位_丁50个连锁群中,覆盖长度达约3,800cM。图1.1为2号染色体的一致图谱。

1.1.2鸡的物理图谱

1.1.2.1构建物理图谱的原因

构建物理图谱的原因有两个

(1)遗传圈谱的分辨率有限。对低等生物,可重复多次进行杂交、测交,短期内产生大量群体,可以得到大量重组交换的子代群体用于分析,因而可以构建高密度的遗传图谱。而对于高等真核生物来说,不可能褥到火量的子代群体,而只能分析一定数量的来自减数分裂的群体,使连锁分析受到限制。因此需要采用1F遗传学途径,绘制基冈组图谱。

(2)遗传图谱的精确率不高。在减数分裂中同源染色体之间发生的交换重组,并不是在整个染色体上随机发生的,在染色体上有一些重组热点(recombinanthotspot),其发生重组的频率高于其他伉点,从而影响到重组位点附近区段遗传图谱的准确性。

1.1.2.2物理图谱的构建途径

基闪组物理图谱的构建不需要经过减数分裂的世代群体.可以直接利.【_fJDNA分子分析。主要有以F途径。

中国农业人学博卜学位论文第一章文献综述l1.2.2l限制性酶图谱

利_L};I限制性内切酶绘制图谱,对t-DNA分子长度在50kb以F的片段没有什么困难。对丁1人于50kb的DNA分子,可选用稀有切点的内切酶切DNA。可选用识别核苷酸较多的内切酶,

如Notl。或是选_}=Ij其酶切位点在基因组中出现频率低的内切酶,如Small。

Chromosome2

图fi鸡2号染色体的一致图谱

Fig1,ITheconsenSUSmapofchickengenomeofchmmoSome2

1.1.2.2.2荧光原位杂交及其应用

荧光原位杂交技术(Fluorescenceinsituhybridization,FISH)是另一种物理图谱构建方法。

它通过荧光标记的探针与DNA分子杂交.使染色体上的杂交信号在显微镜下可直接观察。原{=:7=杂交分成单一的原位杂交、多重的原位杂交和多色的原位杂交3种(干昌留等,2003)。早期的原位杂交采用放射性标记作探针,其检测手段采用放射自显影。虽然该法灵敏度高,杂交信号强,尤其是对单拷贝DNA顺序定位十分有用,但具有实验周期长,放射性标记的探针不稳定,对操作人员有危害,废物难以处理等缺点(GerhardDS等,1981)。因此,非放射性标记的染色体原位杂交技术应运而生。从20世纪80年代后期开始,人们用更为安全可靠的非放射性物质如荧光酶、地高辛、生物素等标记的探针进行原位杂交。非放射性标记原位杂交具有以下优点:标记的探针稳定,非特异杂交信号污染少,检测简便、快速和安全等(黄梅等,2001)。特别是荧光信号可以被特定的相机或激光扫描显微镜检测并记录下来,通过数字成像显微技术以获得更为准确的图谱(任南等,1998:张明等.2000)。

荧光原位杂交技术的原理非常简单,它利用荧光标记的DNA或RNA分子,根据DNA.DNA}IJDNA.RNA碱基的配对原则与染色体上相对应的序列杂交。进行原11:)=杂交时,先用高温或碱处理DNA分子,使之发生变性。当温度F降或DH值恢复到中性,变性的DNA会按照碱基互补配对的原则,重新形成氢键,恢复到原来的双链结构(杨易等,2002)。

荧光原位杂交的操作步骤可概括为:(1)制各染色体;(2)标记探针;(3)将探针与实验材料的靶序列进行杂交:f4)检测杂交的结果。

FISH技术是基因作图的~个简单、有效、准确、可靠的方法,它可直接确定DNA分子在染色体上的位置。常应用于以F几个方面:

①构建DNA物理图谱。遗传图谱的构建方法由于重组点在染色体上分布的不均匀.靠近着丝粒的异染色质区的DNA重组率远比距着丝粒远的低得多,从而造成两个分子标记之间的遗传距离发生误筹(WiedomKH等,1999)。FISH在构建DNA分子图谱时,所用的分辨率是指两个不同的DNA探针能够检测到的最小距离,它决定了图谱的准确性和精密程度。FISH技术发展至今,已可以在不同水平上进行染色体定位。在中期染色体上用FISH技术构建染色体分子图谱的分辨率大约为1-3Mb:在减数分裂的粗线期染色体上的分辨率大约为100kb;在间期核的染色质上的分辨率可达50kb左右:在游离的染色体上用FISH技术构建染色体分子图谱,其FISH分辨率接近12kb:在DNA纤维上用F[SH技术构建染色体分子图谱分辨率能达到1-2kb(史娟.1999;孙春晓,2000)。高分辨率的FlsH能快速准确地得到探针序列之间的顺序、方向及真实的物理距离冈而被广泛地应J_};jrDNA物理图谱的构建。

②基因组分析。用一个样本的基因组DNA作探针,与另一样本进行染色体原位杂交,可有效地将同源性比较接近的两个染色体组(如同一属内的不同种之间)区分开来,这就是比较基因组杂交(comparativegenomiehybridization,CGH)技术。它将待测DNA和参照DNA进行不同的荧光标记,以相同比例让两者竞争性地与正常染色体进行原位杂交,检测两种颜色的荧光强度,根据两种颜色的比率情况来显示基因组的结构状况,如发现两种颜色比率改变,则说明该区域存在DNA序列的缺失或扩增。如待沁JDNA有过量扩增,则与染色体结合的荧光占优势,信号增强。如

待测DNA有缺失,则只显示参照DNA所标记的荧光颜色(杨林等,19981周晓t1998)。另外,利用特定的DNA片段作为探针通过染色体原位杂交还可以反映染色体结构(如端粒和着丝点)或有关核酸序列标记的空间物理位置,以确定染色体是否重排(史娟,1999)。

③转移基因整合位点的检测。目前,将外源基因直接导入动植物基因组已成为创造新品种的常用方法。转移基冈的表达和整合位点有关,整合位点不同,基因的表达有明显差异。转移基因的整合还可能会引起插入突变,产生明显的表型效应。荧光原位杂交技术可用来直接检测到外源基冈是否整合及整合位点。另外,通过标记的DNA探针与转基因动植物细胞中的mRNA杂交,观测其显示信号的强弱。还可获得转基囡表达的信息(刘蔽等,2001:温昱等,2001)。

11.2.2.3序列标签位点

利_I_{j某一已知序列为标签的位点(sequencetaggedsite,STS)作探针.与基闭组DNA杂交.绘制物理图谱。作为STS,需要具备两个条件,一是其序列是已知的,以便用PCR检测;二是在基因组中仅一个位点,没有重复。表达序列标签(expressedsequencetag,EST)和随机DNA片段(只要不是重复序列)都可作为STS。

1.1.2.2.4辐射杂交图

辐射杂交系(radiationhybrid)是指啮齿动物细胞含有另一个生物的染色体片段的细胞株。

细胞遗传学研究表明,用3000--8000rdX射线处理后.人的染色体会出现随机断裂,再将处理的染色体与正常的仓鼠或其他啮齿动物细胞融合,断裂后的人染色体可与仓鼠染色体融合,并

随其复制。有一种仓鼠缺失突变细胞,不能合成胸腺嘧啶脱氧核苷激酶(thymidekinase,TK)

或次黄嘌呤转磷酸核糖激酶(hypoxanthinephosphofibosyltransferase,HPRT),这两种酶缺失的细胞株不能在含有次黄嘌呤(hypoxanthine,H)、氨基喋呤(aminopterin,A)利胸腺嘧啶脱氧核

营(thymidine,T)(三者统称为HAT)的培养基上生长。将融合后的仓鼠细胞在HAT培养基上选择,能生&的就是含有外源人染色体的细胞。

若增大辐射剂量,双链断裂(doublestrandedbreaks,DSB)可以出现于整条染色体上。1,500

rad剂龄足以使细胞死亡,4,000rad能产生两个位点间的一个双链断裂。Cox等(CoxD.R.等,1990),使用该技术建立了一个来源于中国仓鼠.人体细胞杂交的辐射杂交系,包含有一条人

2l号染色体的单拷贝。

Waiter等(WalterM.A.等,1994)进一步使用该技术发展出了全基因组辐射杂交(whole

genomemdimionhybrids,WG?RH)法。人成纤维细胞用3,000rad致死后,用TK缺乏的仓鼠细

胞培养。这些WG—RH克隆随后在HAT培养液中培养,来选择含人染色体的克隆.然后用FISH

来分析14号染色体上的标记。WG?RH由于使连锁图谱内的非多态YACs和ESTs的定位成为

可能,而成为一个强有力的技术。重组数可通过控制放射剂量而控制.剂鼍增大则救链断裂数

增加,冈而重组增加。

但是-WG_RH用于充分覆盖鸡基因组依然很雉,因为微小染色体数目多,冈而需要很大

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