[发明专利]遗传标记的发展与种类

说明书

技术领域

遗传标记的发展与种类，属于遗传育种学领域。

背景技术

遗传标记是指可以明确反映等位基因变异的生物特征。自孟德尔时代起，人们就对高等植物许多单基因决定的性状进行了归类分析，试图把这些性状作为一种标记来更好地研究生物遗传与变异的规律。但直到1910年摩尔根发现连锁遗传规律和1913年Sturtevant提出以基因重组的交换值作为染色体上基因间距离的标准之后，遗传标记才被广泛用于连锁分析和基因定位等方面的研究。其基本原理就是同源染色体减数分裂过程中发生交换，交换的结果使染色体上的基因发生重组，两个基因之间发生重组的频率取决于它们之间的相对距离，通过两点测验和三点测验准确地估算出交换值，就可确定基因在染色体上的相对位置(刘树兵等，1999)。遗传学的发展促进了新型遗传标记的产生，使其经历了从形态标记、细胞学标记、蛋白质标记到DNA标记的发展过程。

发明内容

1、形态标记

形态标记是指那些能够明确显示遗传多样性的外观性状，如株高、穗形、粒色或芒性等相对差异。典型的形态标记用肉眼即可识别和观察，广义的形态标记还包括那些借助简单测试即可识别的某些性状如生理特性、生殖特性、抗病性等。由自发突变或理化诱变均可获得具有特定形态特征的遗传标记材料。形态标记材料多数仅带有一个标记基因，少数则带有多个标记基因。后者用于基因连锁分析时，可同时分析几个标记性状。

形态标记在遗传研究中具有重要的应用价值，但由于数量少，可鉴别标记基因有限，在染色体上的分布又不均匀，因而难以建立饱和的遗传图谱。另外，许多形态标记还要受到环境、生育期等因素的影响，使形态标记的应用受到一些限制。

2、细胞学标记

细胞学标记是指能明确显示遗传多态性的细胞学特征。染色体的结构特征和数量特征是常见的细胞学标记，它们分别反映了染色体结构和数量上的遗传多态性。染色体结构特征包括染色体的核型和带型。核型特征是指染色体的长度、着丝粒的位置和随体的有无等，由此可以反映染色体的缺失、重复、倒位和易位等遗传变异；带型特征是指染色体经特殊染色后，带的颜色深浅、宽窄和位置顺序等，由此可以反映染色体上常染色质和异染色质的分布差异。染色体数量特征是指细胞中染色体数目的多少，染色体数量上的遗传多态性包括整倍体和非整倍体变异，前者如多倍体，后者如缺体、单体、三体、端着丝粒染色体等非整倍体。用具有染色体数目和结构变异的材料与染色体正常的材料进行杂交，其后代常导致特定染色体上的基因在减数分裂过程中的分离和重组发生偏离，由此可以测定基因所在的染色体及其相对位置。因此，染色体结构和数量的特征可以作为一种遗传标记。在小麦中，利用每条染色体的模式图、C-分带的带型、缺失断点的位置及分子标记在缺失间隔区的定位，构建了整个小麦基因组的物理图谱(方宣钧等，2001)。此外，许多染色体结构和数量变异常具有相应的形态学特征，因此可以在杂种后代中直接对相应的形态标记进行选择，不必进行染色体鉴定就可以确定其细胞学特征，从而提高了细胞学标记的利用效率。

细胞学标记克服了形态标记易受环境影响的缺点，但这种标记材料的产生需要花费大量的人力和物力进行培养选择。有些物种对染色体结构和数目的变异耐受性较差，难以获得相应的标记材料。某些物种虽然已有细胞学标记，但这些标记常常伴有对生物有害的表型效应，或者观察和鉴定时比较困难，从而限制了细胞学标记的应用。

3、蛋白质标记

用作遗传标记的蛋白质通常可分为非酶蛋白质和酶蛋白质两种。在非酶蛋白质标记中，用的较多的是种子贮藏蛋白，这些蛋白质可以通过一维或二维聚丙烯酰胺凝胶电泳技术进行分析。在小麦种子贮藏蛋白中，醇溶蛋白和谷蛋白约占蛋白质总量的90％，遗传分析表明它们是较好的遗传标记，已被广泛用于小麦的遗传学研究。酶蛋白质中作为遗传标记的主要是同工酶。同工酶是指具有相同催化功能而结构及理化性质又不同的一类酶。其遗传学行为一般符合孟德尔规律，共显性表达，因而是一种良好的遗传标记(Markert & Moller，1959)。

蛋白质是基因表达的直接产物，与形态标记、细胞学标记相比，数量上更丰富，受环境影响更小，能更好地反映遗传多样性，因此蛋白质标记是一种较好的遗传标记。但蛋白质标记仍然存在诸多不足，如每一种同工酶标记都需要特殊的显色方法和技术；某些酶的活性具有发育和组织特异性；局限于反映基因编码区的表达信息等。最主要的是标记的数量仍比较有限，在品种间差异较少，远不能满足研究的需要。

4、DNA标记