微卫星DNA分子标记是一种重要的遗传学工具,以下是对其及其应用的具体介绍:
一、微卫星DNA分子标记概述
微卫星DNA(Microsatellite DNA),又称简单序列重复(Simple Sequence Repeats,SSR)、短串联重复(Short Tandem Repeats,STR)或简单重复序列长度多态性(Simple Sequence Length Polymorphism,SSLP),是指以少数几个(一般为1~6个)核苷酸为重复单位的首尾串联重复DNA序列,如(CA)n、(TG)n、(GGC)n等,其中n代表重复次数,重复次数从几个到几十个不等。这些重复序列的重复次数和重复程度在不同的生物体内高度变化,并且随机分布于真核生物基因组中。
二、微卫星DNA的分类及优点
根据微卫星的结构,Weber等将其分为3类,即完全的(perfect)、不完全的(imperfect)和复合的(compound)微卫星。完全的微卫星是指由不中断的重复单位构成的微卫星;不完全的微卫星其重复序列中间有3个以下的非重复碱基,两侧不中断的部分重复数大于3;复合的微卫星则指两类或两类以上的串联重复单位由3个连续的非重复碱基分隔开,但不中断的重复单位的重复数不小于5。
与其它分子标记相比,SSR具有许多优点,具体如下:
1.等位基因变异多:单基因座信息含量高,多态性高。
2.稳定性好:重复性好。
3.种族特异性强:进化所受选择压小。
4.以孟德尔方式分离:呈共显性遗传。
三、微卫星DNA分子标记技术
微卫星标记的基本原理是根据微卫星序列两端互补序列设计引物,由于核心序列串联重复数目不同,则通过PCR反应扩增出不同长度的PCR产物,将扩增产物进行聚丙烯酰胺凝胶电泳,根据扩增分离片段的大小决定基因型,并计算等位基因频率。
微卫星DNA的PCR产物检测方法主要有同位素标记引物的聚丙烯酰胺电泳法、荧光标记引物的测序法以及聚丙烯酰胺凝胶电泳银染法等。
四、微卫星DNA分子标记的应用
自20世纪80年代以来,经过二三十年的不断发展,微卫星DNA标记技术因其数量大、分布广且均匀、多态性丰富、呈孟德尔共显性遗传、检测快速方便以及结果稳定可靠等优点,已被广泛应用于各个领域,具体如下:
1.遗传图谱的构建:以微卫星位点为基础在基因组中每隔一定距离找一个多态的微卫星标记,当这些标记达到一定的饱和度时,就构建出了遗传连锁图。随着使用微卫星标记制作基因图谱的标记数量的增加,遗传图谱的精确度随之提高。
2.功能基因和QTL的定位:利用微卫星与功能基因和QTL间的连锁关系,可以使遗传图谱上定位的功能基因和QTL不断增加。
3.标记辅助选择:利用微卫星进行标记辅助选择具有很大潜力,可以在育种早期排除那些非必需染色体区段,有目的的导入有利基因,剔除不利基因。
4.遗传鉴定:由于微卫星DNA具有高度的个体专一性和多态性,已逐步代替了早期使用的血型、血液蛋白等多态性低的指标。
5.近交系动物的基因纯合度检测及遗传监测:由于微卫星DNA标记有数量多、重复性好、可比性强以及共显性等特点,因而被用于近交系动物的基因纯合度检测及遗传监测等,可有效地检测其遗传质量以及其近交程度。
综上所述,微卫星DNA分子标记作为一种理想的遗传标记,在遗传学研究和应用领域发挥着重要作用。随着技术的不断进步和研究的深入,其应用范围还将进一步拓展。