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第一部分　遗传作图3

1　作图群体及遗传作图原理3

概述3

摘要3

1.1 引言4

1.2　作图群体6

1.2.1　适合自交植物的作图群体6

1.2.1.1　F2群体6

1.2.1.2　重组自交系8

1.2.1.3 回交群体9

1.2.1.4　渗入系：外源基因文库10

1.2.1.5　双单倍体株系10

1.2.2　杂交授粉作物的作图群体11

1.2.3　用两步策略对突变体和DNA片段作图11

1.2.4　具体染色体的作图工具12

1.2.5 自然群体与育种池的作图13

1.2.6 对在物理结构图谱上与DNA对应基因和突变体的作图14

1.2.7　作图中的具体问题15

1.3　讨论17

致谢17

参考文献18

2　遗传作图的分子标记体系21

摘要21

2.1 引言21

2.2　遗传作图中常用的DNA标记22

2.2.1 RFLP22

2.2.1.1　常规RFLP分析技术23

2.2.1.2　PCR-RFLP23

2.2.1.3　错配PCR-RFLP24

2.2.2　RAPD25

2.2.3　SSR标记26

2.2.3.1　常规SSR分析27

2.2.3.2　ISSR31

2.2.3.3　STMP32

2.2.4 AFLP33

2.2.4.1 传统的AFLP分析33

2.2.4.2 f-AFLP36

2.2.4.3 cDNA-AFLP和HiCEP36

2.2.4.4 TE-AFLP38

2.2.4.5 MEGA-AFLP39

2.2.4.6 MITE-AFLPs41

2.2.4.7 AFLP的转换42

2.2.5 REMAP与IRAP43

2.2.5.1 IRAP44

2.2.5.2 REMAP44

2.2.6 SRAP45

2.3　讨论46

参考文献47

3　遗传作图的方法及软件49

概述49

摘要49

3.1 引言49

3.1.1　植物遗传连锁作图的方法和工具50

3.1.1.1　问题的阐述50

3.1.2　位点分组51

3.1.3　位点排序51

3.1.4　多位点距离的估算52

3.1.5　使用变异和混合杂交设计53

3.1.5.1　远缘杂交物种53

3.1.5.2　同源多倍体物种53

3.1.5.3　组合数据53

3.1.6 连锁作图软件的实用性、界面和特征54

3.2　植物QTL作图的方法和工具54

3.2.1　问题的阐述54

3.2.2　单标记关联55

3.2.2.1　数值性状55

3.2.2.2　分类性状56

3.2.3　间隔作图：简单法（SIM:Simple Interval Mapping）56

3.2.3.1　ML方法56

3.2.3.2　最小平方（回归）和非参数法57

3.2.4 间隔作图：复合法（CIM:Composite Interval Mapping）58

3.2.5　显著性测试59

3.2.6 间隔作图：多个QTL模型构建59

3.2.6.1　逐步回归和穷尽搜索方法构建多个QTL位点的模型59

3.2.6.2　马尔克夫链蒙特卡罗MCMC方法60

3.2.6.3　遗传算法60

3.2.7 多性状（MT:Multiple-trait）的QTL作图61

3.2.8 多重杂交（MC:Multiple-cross）QTL作图61

3.2.9　计算最优化的方法61

3.3　作图方法和工具的未来趋势62

3.3.1 连锁和QTL作图的未来62

3.3.2　植物作图软件所适用的软件工具62

3.3.2.1　软件优良特性的标准62

3.3.2.2　分析范围63

3.3.2.3　学习与使用的方便性63

3.3.2.4　易用性和扩展性63

3.3.3　公共遗传作图软件的发展模式64

参考文献65

4　单核苷酸多态性：检测技术和它们在基因型分类和基因组作图中的潜力70

4.1 引言70

4.2　选择技术74

4.2.1　SNP分析Ⅰ：Invader技术74

4.2.1.1 引言74

4.2.1.2　Cleavase用作裂解的酶74

4.2.1.3　寡核苷酸及其结构75

4.2.1.4　探针循环和信号放大75

4.2.1.5　DNA模式75

4.2.1.6　RNA模式76

4.2.1.7　可选择的检测模式76

4.2.1.8　特异性77

4.2.1.9　功能强大性78

4.2.1.10　Invader的应用79

4.2.1.11　结论79

4.2.2 SNP分析Ⅱ：焦磷酸测序法79

4.2.2.1 引言79

4.2.2.2　用焦磷酸测序技术作SNP基因型分析80

4.2.2.3　等位基因频率的定量81

4.2.2.4　单倍型分析82

4.2.3　SNP分析Ⅲ：可规模化的高度复杂的SNP基因分析平台84

4.2.3.1 引言84

4.2.3.2　Illumina基因型分析平台84

4.2.3.3　基因型分析数据87

4.2.3.4　结论89

4.2.4 SNP分析Ⅳ：用MALDI-TOF MS进行高通量SNP分析89

4.2.4.1 引言89

4.2.4.2　用Massarray平台进行SNP分析90

4.3　总结和展望96

致谢96

参考文献97

5　分子设计育种：通过标记辅助选择开发遗传图谱和分子标记100

摘要100

5.1　引言100

5.2　标记辅助选择101

5.2.1　遗传距离分析、品种鉴定以及种子纯度分析102

5.2.2　间接选择103

5.2.2.1　单基因性状104

5.2.2.2　多基因（数量）性状104

5.2.2.3　分子标记辅助回交106

5.3　新品种的培育（标记辅助育种）106

5.3.1　排除不利连锁106

5.3.2　抗性基因的积累107

5.3.3　多基因性状的分子标记辅助育种107

5.3.4　新性状的引入109

5.3.5 （外源）种质资源的有效利用109

5.4　设计育种110

5.4.1　对所有农艺相关性状的位点作图110

5.4.2　对相关于农艺性状的位点上的等位基因的变异评价113

5.4.3　设计育种114

5.4.4　设计育种的前景115

致谢115

参考文献116

第二部分　物理作图121

6　植物染色体的物理作图121

6.1　引言121

6.2　经典物理作图技术121

6.2.1　玉米染色体节状物作图121

6.2.2　缺失体／非整倍体／替换系作图122

6.2.3　果蝇的多线染色体123

6.2.4　染色体带型分析124

6.3　分子的物理作图技术126

6.3.1 CHEF凝胶作图126

6.3.2　放射性杂交作图126

6.3.3　大片段插入克隆文库（YACs,BACs，考斯粒）127

6.3.4　荧光原位杂交128

6.3.5　基因间隙作图130

6.4　讨论131

参考文献133

7　染色体流式分选和物理作图137

概述137

摘要137

7.1　引言138

7.2　植物流式细胞遗传学的进展139

7.2.1　流式核型分析的应用140

7.2.2　流式分选所得染色体的应用140

7.3　方法和技术141

7.3.1 细胞周期同步性与有丝分裂中期的积累142

7.3.2　染色体分选142

7.3.3　染色体分析143

7.3.3.1　染色体结构变化的检测143

7.3.3.2　染色体数目变化的定量检测144

7.3.3.3　染色体分选145

7.3.3.4　流式分选染色体的细胞遗传学作图146

7.3.3.5 采用PCR进行物理作图146

7.3.3.6　染色体与染色体臂-特定DNA作图148

7.3.3.7　分子标记目标分离149

7.4　讨论150

致谢151

参考文献152

8　基因组DNA文库与物理作图156

概述156

摘要156

8.1　引言157

8.2　方法与技术158

8.2.1 以细菌为基础的大片段插入DNA克隆158

8.2.1.1　BAC160

8.2.1.2　PAC161

8.2.1.3　BIBACs161

8.2.1.4　PBC162

8.2.1.5　TAC163

8.2.2　基因组DNA文库的质量和基因组物理图谱164

8.2.2.1　插入片段的大小164

8.2.2.2　克隆基因组的覆盖率165

8.2.2.3　基因组的代表性166

8.2.2.4　双元载体在植物物理作图中的重要性167

8.2.3 以细菌为基础的基因组DNA大片段插入文库的构建168

8.2.3.1　百万量级的大量核DNA的准备168

8.2.3.2　载体准备171

8.2.3.3　文库构建175

8.2.4 以细菌为基础的大片段插入基因组DNA文库在基因组物理作图中的应用181

8.2.4.1　指纹分析物理作图182

8.2.4.2　荧光原位杂交物理作图183

8.2.4.3　光学物理作图183

8.2.4.4　重复杂交的物理作图184

8.2.4.5　其他技术的物理作图184

8.3　讨论187

致谢188

参考文献189

9　物理作图与遗传作图的综合193

9.1 引言193

9.2　用菌落杂交技术将DNA序列整合到物理图谱中194

9.3　通过overgo杂交将富含基因的序列整合到物理图谱195

9.3.1　重叠的寡核苷酸标记196

9.3.2　杂交197

9.3.3　洗膜197

9.3.4　放射性自显影197

9.4将　DNA序列整合到物理图谱的分组策略198

9.4.1 DNA分组198

9.4.2　多元PCR技术199

9.4.3　从大片段插入克隆池中分离DNA199

9.5 正向和反向整合物理-遗传作图：目标DNA标记作图200

9.5.1 整合的AFLP作图201

9.5.2 目标SSR作图202

9.5.2.1　大片段DNA插入克隆的亚克隆202

9.5.2.2　菌落杂交203

9.6　整合物理-遗传图谱的生物信息工具：基因组浏览器204

9.6.1　G浏览器204

9.6.2　iMap205

9.7　讨论206

参考文献209

10　植物发育基因的位置克隆210

概述210

摘要210

10.1 引言211

10.2　通过插入突变发现基因214

10.3　图位克隆的技术要求216

10.4　对豆科植物结瘤基因里成功图位克隆221

10.4.1　结瘤生物学221

10.4.2　非结瘤基因223

10.4.3　结瘤基因的自主调控225

10.5　结论227

致谢228

参考文献229

11　全基因组物理作图：DNA指纹法概述233

概述233

摘要233

11.1 引言234

11.1.1 DNA指纹图谱的起源及其发展234

11.1.2　基于克隆的全基因组物理作图234

11.1.3　用于全基因组物理作图的DNA文库资源236

11.2　技术和方法237

11.2.1 从基于细菌的插入大片段克隆中准备DNA237

11.2.1.1 使用逐个克隆法从基于细菌的插入大片段克隆中分离DNA238

11.2.1.2 用手动法在96孔板从基于细菌的插入大片段克隆中分离DNA239

11.2.1.3 用AutoGenprep 960机器人工作站在96-孔板中从基于细菌的插入大片段克隆中分离DNA240

11.2.2　用限制性内切酶制作克隆DNA的指纹图谱240

11.2.2.1　基于琼脂糖凝胶的限制性指纹图谱制作方法240

11.2.2.2 聚丙烯酰胺凝胶（测序）的限制性指纹图谱制作方法242

11.2.2.3 自动测序凝胶及基于毛细管电泳的限制性指纹图谱制作方法245

11.2.3　DNA指纹图谱在基因组物理作图中的应用249

11.2.3.1 用指纹图谱分析由插入大片段克隆的BAC产生的全基因组物理图谱249

11.2.3.2　不同指纹图谱制作方法的比较251

11.3　讨论253

致谢255

参考文献256

12　限制性片段物理图谱的软件258

概述258

12.1　引言258

12.1.1　琼脂糖凝胶指纹图谱法与FPC的比较分析258

12.2 HICF技术261

12.2.1　总论261

12.2.2　使用ⅡS类限制酶的方法262

12.2.3 SNaPshot HICF263

12.3　HICF数据处理263

12.3.1　峰值评分263

12.3.2　片段的大小265

12.3.3　质量与污染筛选265

12.3.4　载体与重复筛选267

12.3.5　针对FPC的HICF数据整理打包267

12.3.6　GenoProfiler268

12.4　用FPC构建HICF图谱269

12.4.1　建立一个新项目，导入指纹图谱并筛选载体269

12.4.2　公差和凝胶长度270

12.4.3　截止点271

12.4.4　构建271

12.4.5　构建的特性、Q克隆及DQer272

12.4.6 多倍FPC272

12.5　理论方面273

12.5.1　模拟273

12.5.2　重叠方程274

致谢275

参考文献276

13　简化代表性策略及其在植物基因组中的应用278

概述278

13.1　引言278

13.2　简化代表性分析技术280

13.2.1　EST测序280

13.2.2　甲基化过滤281

13.2.3　基于Cot曲线的克隆和测序282

13.2.4　多态性的重新发现286

13.2.4.1　简化代表性鸟枪法（RRS）测序287

13.2.4.2　DOP-PCR287

13.2.4.3　SSR的获得288

13.3　其他简化代表性技术288

13.4　讨论290

13.4.1　重复序列的富集290

13.4.2　测定基因间隔序列291

13.4.2.1　EST测序291

13.4.2.2　甲基化过滤292

13.4.2.3　基于Cot的克隆及测序294

13.4.2.4　简化代表性策略的整合296

13.4.3　多态性发现296

13.4.3.1 RRS测序与DOP-PCR296

13.4.3.2　微卫星分离297

13.5　讨论297

致谢298

参考文献299

14　大规模DNA测序305

摘要305

14.1 引言305

14.2　测序的目的与策略选择306

14.3　EST测序306

14.4　基于BAC的大规模测序306

14.5　基于染色体的测序308

14.6　全基因组鸟枪法测序308

14.7 由差异克隆策略进行选择性的基因组测序309

14.8　低覆盖测序309

14.9　细菌人工染色体（BAC）末端测序310

14.10 自动测序过程311

14.10.1　文库构建311

14.10.2　模板产生311

14.10.3　测序反应与分析312

14.10.4　测序能力与成本312

14.10.5　测序后数据处理312

14.10.5.1　质量校正312

14.10.5.2　序列组合313

14.10.5.3　序列框架313

14.10.5.4　序列编辑与间隔补平314

14.11　结论314

致谢315

参考文献316

词汇319

索引334