分子標(biāo)記（包括基因測序）

?背景

在最開頭亥曹，我們來說下兩種遺傳模式：

1核基因組是雙親遺傳的（一條染色體來自母本嘉抓，一條來自父本），只有性染色體是單親遺傳的刘离，但不是所有生物都有性染色體室叉。

2細(xì)胞器基因組是單親遺傳的：植物動物都具有的線粒體基因組是母體遺傳的（maternal inheritance），植物具有的葉綠體基因組在被子植物中是母體遺傳的硫惕，在裸子植物中是父體遺傳（paternal inheritance）茧痕。

動物細(xì)胞與植物細(xì)胞

那么，什么是分子標(biāo)記呢恼除？

In genetics, a molecular marker is afragment of DNA that is associated with a certain location within the genome.

分子標(biāo)記就是在基因組中有其特定位置的DNA片段踪旷。

有的人錯誤地將蛋白標(biāo)記（protein marker）納入分子標(biāo)記，這是不對的缚柳。蛋白質(zhì)是由DNA編碼的，不是DNA搪锣。蛋白標(biāo)記是生物化學(xué)標(biāo)記（biochemical marker）秋忙，可以和分子標(biāo)記（molecular marker/DNAmarker）一起納入遺傳標(biāo)記（genetic marker）中。簡單地說就是构舟，蛋白是表型灰追，DNA是基因型。

蛋白標(biāo)記、分子標(biāo)記（DNA標(biāo)記）和基因標(biāo)記的關(guān)系

歷史

1等位酶（allozymes）

等位酶是第一個遺傳標(biāo)記弹澎，出現(xiàn)在1960s朴下，通過淀粉凝膠電泳方法實現(xiàn)，讓我們可以看到表型的多態(tài)性苦蒿。

等位酶-第一個分子標(biāo)記

Isozymes are enzymes that perform the samefunction, but which are coded for by genes located at different loci.

同工酶（isozymes）：不同位點(diǎn)的基因編碼的相同功能的酶殴胧。

Allozymes are variant forms of an enzymesthat are coded for by different alleles at the same locus.

等位酶（allozymes）：相同位點(diǎn)的不同等位基因編碼的酶。

等位酶和同工酶的區(qū)別

2 限制性長度多態(tài)性（RFLP,RestrictionFragment Length Polymorphism）是第一個DNA標(biāo)記（1974）佩迟，用來探究同源DNA序列的變異团滥。

后來又出現(xiàn)了很多其他的DNA標(biāo)記，大體分為兩類：

1）共顯性標(biāo)記：能夠區(qū)分雜合體和純合體报强，包括SSR（simple sequence repeat）灸姊、RFLP（restriction fragment length）、SNP(single nucleotide polymorphism)

2）顯性標(biāo)記：同時產(chǎn)生多個位點(diǎn)的數(shù)據(jù)秉溉，但是不能夠區(qū)分雜合體和純合體力惯。

包括AFLP（amplified fragment length），RAPD(random amplified polymorphic DNA)和ISSR（Inter simple sequence repeata）

這里有一個網(wǎng)上的例子幫助理解什么是共顯性標(biāo)記和顯性標(biāo)記

（http://blog.sina.com.cn/s/blog_62d925fd0101aay3.html）:

顯性標(biāo)記RAPD是隨機(jī)引物(可以理解只有正向引物召嘶，沒有反向引物)進(jìn)行擴(kuò)增父晶。因此，它擴(kuò)增出來的為引物結(jié)合位點(diǎn)到終點(diǎn)的長度苍蔬。一條鏈上會有很多該引物結(jié)合位點(diǎn)诱建，也就出現(xiàn)了很多片段。對于一個特定位點(diǎn)碟绑，我們可以理解只有一條正鏈可被擴(kuò)增俺猿。因此，在該鏈上只有兩種情況格仲，有和沒有押袍。不能看出是純合還是雜合。共顯性標(biāo)記SSR凯肋，用一對引物(正向引物和反向引物)谊惭。對于一個特定位點(diǎn)，兩條鏈都可被擴(kuò)增侮东，因此有三種情況：純合A型圈盔，純合B型，雜合AB型悄雅。能夠看出是純合還是雜合驱敲。

注：什么是共顯性？一對等位基因宽闲，沒有顯隱性區(qū)別众眨，在雜合子狀態(tài)時握牧，兩種基因的作用都能表達(dá)。比如ABO型血的遺傳就是共顯性實例娩梨。ABO血型的基因已定位于第9號染色體上的9q4.2位點(diǎn)沿腰，在這一基因座位上，由A.B和O三種基因組成復(fù)等位基因狈定∷塘基因A對基因0為顯性〉г基因B對基因O也是顯性厘托，基因A和基因B為共顯性「迨基因型AA和A0都決定紅胞膜上機(jī)抗原A的產(chǎn)生铅匹，這種個體為A型血，基因型BB和B0都決定紅細(xì)胞膜上抗原B的產(chǎn)生饺藤，這種個體為B型血包斑，基因型00則只有H物質(zhì)的產(chǎn)生面而不產(chǎn)生抗原A和抗原B，這種個體為O型血涕俗，基因型AB決定紅細(xì)胞膜上有抗原A和抗原B罗丰，故為AB型血，為共顯性遺傳再姑。（來自百度）

3 DNA序列也是一種分子標(biāo)記萌抵，而且是最準(zhǔn)確，信息量最多的一個元镀，是我們現(xiàn)在進(jìn)行各種分析時廣泛使用的绍填。

DNA測序

1 Sanger測序

Sanger測序也被稱為一代測序，原理就是我們熟悉的雙脫氧終止法栖疑，網(wǎng)上具有大量的介紹讨永。Sanger測序會產(chǎn)生ABI文件。

ABI file

2 鳥槍法

這種方法是美國塞萊拉遺傳公司創(chuàng)始人克雷格·文特爾發(fā)明的遇革，大家可能聽說過他和官方的人類基因組計劃團(tuán)隊打擂臺的故事卿闹。

在這個方法中，目的基因被打成隨機(jī)片段進(jìn)行測序萝快，然后再依據(jù)片段之間的重疊區(qū)域進(jìn)行組裝锻霎。

3 二代測序

二代測序也是要將目的基因打碎成片段，然后大量片段同時平行測序揪漩，同時產(chǎn)生成千上萬的序列旋恼，因此也稱為高通量測序。

基于二代測序技術(shù)氢拥，針對不同的研究問題和需要也發(fā)展出了很多測序方法：基因組測序（genome sequencing）蚌铜，基因組重測序（genome resequencing），轉(zhuǎn)錄普（transcriptome profile/RNA-seq）嫩海，表觀基因組特征（epigenome characterization）冬殃。

二代測序產(chǎn)生FASTQ文件。

4 三代測序

又稱為納米孔測序（Nanopore sequencing）叁怪，開發(fā)出來的測序方法包括1）標(biāo)定DNA聚合酶审葬；2）一條鏈的上的堿基逐一通過納米孔，讀取序列堿基信息奕谭。

三代測序的優(yōu)點(diǎn)就是一次性測得的片段長度較長涣觉，解決了二代測序時，復(fù)雜重復(fù)片段組裝不準(zhǔn)確的問題血柳。缺點(diǎn)是貴和準(zhǔn)確性不確定官册。