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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 RFLP 22

2.2.1.1　常规RFLP分析技术 23

2.2.1.2　PCR-RFLP 23

2.2.1.3　错配PCR-RFLP 24

2.2.2　RAPD 25

2.2.3　SSR标记 26

2.2.3.1　常规SSR分析 27

2.2.3.2　ISSR 31

2.2.3.3　STMP 32

2.2.4 AFLP 33

2.2.4.1 传统的AFLP分析 33

2.2.4.2 f-AFLP 36

2.2.4.3 cDNA-AFLP和HiCEP 36

2.2.4.4 TE-AFLP 38

2.2.4.5 MEGA-AFLP 39

2.2.4.6 MITE-AFLPs 41

2.2.4.7 AFLP的转换 42

2.2.5 REMAP与IRAP 43

2.2.5.1 IRAP 44

2.2.5.2 REMAP 44

2.2.6 SRAP 45

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　BAC 160

8.2.1.2　PAC 161

8.2.1.3　BIBACs 161

8.2.1.4　PBC 162

8.2.1.5　TAC 163

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DNA 199

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　iMap 205

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DNA 237

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DNA 238

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DNA 239

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DNA 240

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 HICF 263

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　GenoProfiler 268

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DQer 272

12.4.6 多倍FPC 272

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-PCR 287

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-PCR 296

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