分子标记类型及其应用

毅新质谱

2016.1.27

作者毅新质谱

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德国哲学家莱布尼茨曾经说过“凡物莫不相异”，用比较通俗的话理解就是“世界上没有两片完全相同的叶子”。从生物学的角度，变异是指亲子间和子代个体间的差异。“世界上没有两片完全相同的叶子”，这句话是说不同的叶子之间存在差异，体现了变异的普遍性。

变异主要通过遗传标记来体现，遗传标记包括形态学标记、细胞学标记、生化标记与分子标记。分子标记，是以核苷酸序列变异为基础的遗传标记，是DNA遗传多态性的直接的反映，由于数量丰富以及测序技术的逐渐完善，基于以DNA多态性为基础的分子标记运用越来越广泛。本期我们就来看看各种类型的分子标记如何体现生物界的变异的。

分子标记类型

按技术特性，分子标记可分为三大类。

第一类是以分子杂交为基础的DNA标记技术，主要有限制性片段长度多态性标记(RFLP)。

第二类是以聚合酶链式反应(PCR反应)为基础的各种DNA指纹技术，包括随机扩增多态性DNA标记(RAPD)、简单重复序列中间区域标记(ISSR)、扩增片段长度多态性标记(AFLP)、简单序列重复标记(SSR)、序列特征化扩增区域(SCAR技术)和序列标志位点(STS)等。

这两类传统的分子标记由于一般需要进行酶切、PCR扩增和电泳胶带分型等复杂的实验操作，难以实现大规模的自动化检测，因此实验周期较长，分子标记密度较低。

第三类是一些新型的分子标记，如SNP (Single nucleotide polymorphism)、InDel（Insertion-deletion）、CNV（Copy number variation）、SV（Structure variation）等。

SNP主要是指由于单个核苷酸的变异而引起基因组水平上的DNA 序列多态性,形式包括单碱基的缺失、插入、转换及颠换等。SNP标记作为目前应用最广泛的分子标记,具有遗传稳定性高、位点丰富且分布广泛、富有代表性、检测快速，易实现自动化分析等优点，更适合于数量庞大的检测分析，已被广泛应用于生物、农学、医学、生物进化等众多领域。

InDel作为新一代的遗传标记，同样也具有SNP的优点，已经在分子生物学及生物医学领域广泛运用，遍布于整个基因组的InDel频率仅次于SNP位居第二，其中约三分之一位于已知的基因区域内，还有一些位于决定基因功能的关键性区域如启动子区和外显子区，分子生物学家最早就是将其用于性状定位相关的研究。

值得关注的是，CNV和SV与单核苷酸多态同样在基因组中都非常普遍，已经成为生物研究以及医学研究领域的热点，因此精确地鉴定结构变异对加速动植物对遗传机制和机理研究都具有非常重要的作用，二代测序技术的成熟给基于测序的结构变异检测提供了广阔的发展空间。近年的研究发现，人类的疾病如自闭症、动物如猪的肉质性状、植物如水稻的粒形大小都与大结构变异CNV或SV有关。

表1 不同分子标记类型比较