AFLP标记技术
概述
近十多年来随着科学技术的快速发展,分子标记是继形态标记、细胞标记和生化标记之后,一种较为理想的遗传标记形式。分子标记技术以其多态性高、在基因组中频繁出现、易获得、易操作、重复性好等特点得到人们的广泛关注及使用。例如:AFLP(扩增片段长度多态性)、SSR(简单重复序列)、RFLP(限制性片段长度多态性)、SCAR(序列特异扩增区域)、SNP(单核苷酸多态性)等。
AFLP(AmplifiedFragments Length Polymorphism)标记技术是1993年由荷兰科学家Zabeav和Vos发展起来的一种检测DNA多态性的新方法。在技术特点上,AFLP实际上是RFLP和RAPD相结合的一种产物,它既克服了RFLP技术复杂、RAPD技术稳定性差的缺点,又继承了RFLP技术的可靠性强、RAPD技术快速、方便的优点。
原理
AFLP的基本原理是对基因组DNA的酶切片段进行选择性扩增(图)。基因组DNA经限制性内切酶完全消化后,酶切片段与特定的人工接头相连接,作为扩增的模板,接头序列和邻近的限制性酶切位点序列作为引物结合位点,然后用特定的引物进行PCR扩增。引物的3′端含有2~3个选择性碱基,因此在基因组DNA酶切片段中,只有那些与引物3′端互补的片段才能被扩增,最后通过聚丙烯酰胺凝胶电泳,多态性即以扩增片段长度的不同被检测出来。
引物主要由3个部分组成:①核心序列,该序列与人工接头的核心序列互补;②限制性内切酶识别特异序列;③选择性延伸序列,即引物3′端的选择碱基。选择性碱基延伸到酶切片段区域内,只有那些两端序列能与选择性碱基配对的限制性酶切片段才能被扩增;是一种人工合成的单链寡聚核苷酸,一般长度是18~20个核苷酸。
接头一般由两部分组成:核心序列和酶识别位点特异序列;其作为引物的结合位点,是严格按照PCR引物设计原则合成的,一般长度是14~18个核苷酸。
特点
3.1 优点
(1)AFLP分析所需DNA用量少;(2)AFLP技术能够获得更高的信息量;(3)试验重复性好,可信度高;(4)样品适用性广,基因组覆盖面大;(5)AFLP标记表现为典型的孟德尔方式遗传;(6)AFLP可作为物理图谱和遗传图谱的联系桥梁 ;(7)AFLP分析不需要预先知道扩增基因组的序列特征等信息。
3.2 缺点
尽管AFLP技术具有很多优点,但也存在一些缺点,主要表现在以下方面:(1)AFLP技术所需仪器和药品价格昂贵,实验成本较高;(2)AFLP技术操作复杂,对实验人员的技术水平要求较高。
应用
AFLP作为一种较新的分子标记,近10年来,AFLP技术获得了很大进步,并展示出良好的发展前景,已经广泛应用于生命科学研究的诸多领域,如动物学、植物学、医学等方面。
4.1 AFLP在植物学研究中的应用
(1)作物育种:AFLP技术在作物育种方面应用广泛,不仅在小麦、水稻、玉米、棉花和大豆等主要农作物上得以应用,而且在蔬菜(番茄、马铃薯等)以及植物基图组研究的模式植物拟南芥上得到广泛应用。AFLP标记还可以转换成SCAR标记,这将更有利于分子标记在育种选择中的应用。
(2)种质资源鉴定:作物种质资源遗传背景和遗传关系的确定在作物育种上具有十分重要的意义。Wang等(2006)运用AFLP技术对来自美国等5个国家的21种观赏性银杏属植物进行分析,考察他们的基因联系,发现8种重要种质品种,而且聚类结果显示来自同一地区的品种并不一定属于同一类。小麦种质资源方面,AFLP广泛用于小麦遗传多样性研究、种质指纹图谱构建和遗传材料鉴定、小麦遗传连锁图谱的构建、目的基因的分子定位、分子标记辅助选择以及基因表达调控与克隆研究等方面。
4.2 AFLP在动物学研究中的应用
(1)动物系统学:在分类上,AFLP技术可用于种的鉴定。张丽萍等(2004)采用AFLP技术研究了B型烟粉虱(Bemisia tabaci)抗噻虫嗪品系在DNA分子水平上的遗传分化,分析结果表明抗性品系在DNA分子水平上存在着明显分化。张金卫等(2004)利用AFLP分子技术6个家蚕(Bombyx mori)品种进行了DNA指纹分析,扩增了54条多态性条带,可明确区分6个家蚕品种,并可作为6个家蚕品种鉴定的依据。