绵羊基因组研究遗传图和物理图谱.ppt

绵羊基因组研究遗传图和物理图谱 一、羊的基因组概念 完整羊基因组由细胞核中的核DNA和细胞质中的线粒体DNA上的所有基因组成。 羊基因组项目的目标就是要鉴定出包含在这两大部分DNA上的全部基因(编码基因和标记基因)，据目前估计羊基因组基因总数不超过10万个。羊基因组的研究内容包括：核基因组中染色体数及形态结构，即羊细胞核中的染色体数——绵羊二倍体2n=54，单倍体n=28，即26条常染色体加上两条性染色体X和Y。 羊核基因组染色体Q，R，G等标准带型研究已经完成。羊基因遗传联锁图和物理结构图正在进行中。 羊的基因组中的所有基因通常可分为两大类型：即 I型基因——主要为负责各种蛋白质氨基酸编码的基因组成，又叫结构基因或功能基因；这类基因具有结构稳定、变异小等特性，它们均有相应的基因产物(蛋白质或酶等)。 II型基因——主要为非编码的、具有高度变异、不同大小的DNA序列片段所组成，又称为DNA标记位点，这类位点均具有相当程度的多态性，同时它们的在数量上远远多于I型基因，估计它们约占整个羊基因组中基因总数的90%以上。 羊的 线粒体DNA基因组(mtDNA)呈母性遗传，全部碱基数为16616 (Hiendleder 1998)，并且由15个编码基因和22个tRNA基因组成。 绵羊基因组研究的主要目标之一是通过基因组图制作和应用，在DNA分子水平来定义和解释绵羊的各种重要生产性状的遗传基础。 二、羊基因组图谱及制作 1 基因组图谱概念 羊基因组图谱包括羊基因组连锁图，基因组物理图和物理与连锁图的比较图以及 与其它种(如人、鼠、牛和猪等)的比较图谱。 2 绵羊基因组连锁图(linkage map)又称为绵羊的基因组遗传图(genetic map)。 它描述的是绵羊各种基因位点(包括各类标记位点)在绵羊染色体上的相对位置，它是研究各基因位点间共同遗传规律的重要基础。目前它主要用遗传标记位点来确定基因位点间的关系，遗传标记既可是可表达的DNA区段(编码基因)，也可是无编码功能的DNA小片段，或一个酶切位点和一个点突变位点，而且其遗传方式均和普通基因一样遵循特定的遗传规律。两个位点间的距离用cM(centi-Morgan)来测定。 1cM遗传距离等于1百万碱基对(bp)的物理距离。 1cM定义为在同源姐妹染色体在形成单倍体配子减数分裂期间发生1%染色体重组。换句话说，当两个遗传位点在同一染色体片段上的物理距离相隔1百万bp时，它们在减数分裂过程中发生重组的概率为1%。 通常两个位点的物理距离越远，它们发生重组的概率就越大，在未发生重组前的遗传距离也就越大，在连锁分析中发现它们的可能性也就越大，这样的两个遗传位点称为非紧密连锁遗传位点。反之称为紧密连锁遗传位点。 3 绵羊的基因组物理图(physical map)是染色体上所有基因位点的真实定位图(例如限制性酶切位点，功能基因，标记基因等)。基因物理位置通常不涉及基因的遗传行为，只注重它们的存在位置、长度及结构形式。用碱基数目来测量其距离或者说它们的长度。 绵羊的基因组低分辨率的物理图是28条染色体上的不同类型的带型图，而最高分辨率的物理图将是全部染色体上核苷酸或碱基数目与它们的排列顺序。 4 绵羊基因组项目的目标：完全详细的绵羊遗传图分辨率为2Mb(1Mb=1cM)，而物理图分辨率定为0.1Mb(0.1cM)，检测出全部碱基序列的分辨率则为1bp。绵羊基因组bp总数估计约为3×109 bp，估计基因数不超过10万个。但是其中对重要经济性状起主要控制作用的基因数要比此少得多，估计大约为5千到1万之间，包括遗传疾病基因在内。要获得绵羊整个基因组的精确基因数要等到将全部基因组的DNA序列测定完成达到1bp时才能下定论。 三、绵羊基因组作图参考家系(Reference Family)和资源 国际绵羊基因组图谱参考家系主要为新西兰的AgResearch IMF(International mapping flock)；澳大利亚的CSIRO作图参考家系(15个3世代全同胞共计182个后裔，用MOET和自然交配完成,最大全同胞家系成员29个，最大家系有55个后裔，由2头罗姆尼(Romney)公羊和9头携带Booroola基因的美利奴母羊(Merino)组成， 该群体主要目的是用来发现羊毛生产和羊毛品质性状)，法国INRA的INRA401是一个大型多品种杂交家系，美国MARC家系重点是羊肉性能研究。此外还有几个孟德尔和多基因选择群体(对羊毛，羊肉产量和质量控制，抗寄生虫，抗真菌)。其它资源还包括绵羊-hamster体细胞杂交，YAC中的基因组文库和质粒载体，绵羊I型探针，RFLP频率图，微卫星标记引物等。 进行绵羊基因组研究的关键实验室有新西兰的AgResearcal Invermany Mosgi