作物生物技术基础.docx
《作物生物技术基础.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《作物生物技术基础.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
作物生物技术基础
作物生物技术基础
（适合专业:
农学）
于翠梅张磊吕香玲肖木辑
农学院
2012年12月
第二章基因工程
第一节基因与基因工程概述
1.回顾：
基因概念的发展基因研究发展的三个阶段
X20世纪50年代以前，主要从细胞染色体水平上进行研究，属于基因的染色体遗传学阶段;
X20世纪50到70年代，主要从DNA大分子水平上进行研究，属于基因的分子生物学阶段;
X20世纪70年代以后，由于DNA重组技术的完善和应用，人们开始从克隆的目的基因出发，研究基因功能及其与表型的关系，基因的研究进入了反向遗传学阶段。
孟德尔的遗传学规律最先使人们对性状遗传产生了理性认识
1.1基因研究的发展
1910年，Johannson提出“gene'，一词，同时提出了基因型和表型的区别，指出遗传因子和环境因子对性状的表现都有作用，在不同环境下，相同的基因型可以表现出不同的性状。
表型是基因型和环境相互作用的结果;.
1910年，摩尔根（Morgan）及其学生提出连锁遗传定律;
1926年发表《基因论》，建立了遗传的染色体学说;
证实基因是物质的，为研究基因的结构和功能奠定了理论基础，1933年获Nobel奖。
当所研究的两个基因位于同一染色体上而又距离较近时，Morgan的连锁遗传规律起主导作用。
当所研究的两个基因位于不同染色体上时，孟德尔的独立分离规律起主导作用。
.1957年，Benzer提出顺反子学说
顺反测验/互补测验:
确定不同突变之间的功能关系.上世纪70年代后期，Roberts和Sharp发现绝大多数真核生物基因是不连续的，其中被一些不编码序列所隔开，称为“断裂基因”.重叠基因.假基因
2.基因工程的诞生及其主要的研究内容
基因工程诞生的理论基础
在20世纪40年代确定了遗传信息的携带者，即基因的分子载体是DNA而不是蛋白质，从而明确了遗传的物质基础问题;
在20世纪50年代揭示了DNA分子的双螺旋结构模型和半保留复制机理，解决了基因的自我复制和传递的问题;
在20世纪50年代末和60年代，相继提出了中心法则和操纵子学说，并成功破译了遗传密码，从而阐明了遗传信息的流向和表达问题。
基因工程诞生的技术突破
20世纪70年代出现的DNA重组技术:
DNA分子的体外切割与连接技术核酸内切限制酶与DNA连接酶的发现;基因克隆载体;外源DNA对感受态的大肠杆菌细胞的转化技术.DNA分子的核营酸分析技术琼脂糖凝胶电泳;Southern转移杂交技术…
基因工程的基本概念：
基因工程/遗传工程/遗传转化/转基因是指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其它载体分子，构成遗传物质的新组合，使之进入原先没有这类分子的寄主细胞内并进行持续稳定的繁殖和表达。
基因工程的主要程序：
.目的基因的制备;.重组DNA分子的构建;.重组DNA分子转移到受体细胞;.目的基因表达与功能的鉴定。
…DNA重组技术…
是20世纪}o年代初兴起的技术科学，目的是将不同DNA片段按照人们的设计定向连接起来，在特定的受体细胞中与载体同时复制并得到表达，产生影响受体细胞的新的遗传性状。
DNA重组技术是核酸化学、蛋白质化学、酶工程及微生物学、遗传学、细胞学长期深入研究的结晶，而限制性内切酶、DNA连接酶及其他工具酶的发现与应用则是这一技术得以建立的关键。
DNA重组技术的出现===1972年，美国斯坦福大学的Berg等人在体外用限制性内切核酸酶EcoRI分别消化猿猴病毒SV40和入噬菌体DNA，再用T4DNA连接酶将两种不同的消化片段连接起来，首次获得了同时含有SV40和z噬菌体DNA的重组DNA。
1973年，Cohen实验室将分别经限制性内切核酸酶处理的编码卡那霉素抗性基因的大肠杆菌质粒R6-5DNA与编码四环素抗性基因的另一种大肠杆菌质粒pSC101DNA混合后加入T4DNA连接酶，得到的重组杂种DNA分子表现出既抗卡那又抗四环素的双重抗性特征。
Cohen和Boyer将非洲爪蟾核糖体蛋白基因与pSC101质粒DNA重组后导入大肠杆菌，证明动物基因也能进入大肠杆菌细胞，并转录出相应的mRNA产物。
上述实验表明:
1.像pSC101这样的质粒DNA分子可以作为基因克隆的载体，能够将外源DNA导入寄主细胞;
2.像非洲爪蟾这样真核动物的基因是可以被成功地转移到原核细胞中去，并实现其功能表达的;
3.质粒一大肠杆菌细胞是一种成功的基因克隆体系，有可能在重组DNA或基因工程研究中发挥重要作用。
DNA重组技术
工具酶一一限制性核酸内切酶和连接酶限制性核酸内切酶能够识别DNA上的特定碱基序列并从这个位点切开DNA分子。
第一个核酸内切酶EcoRl是Boyer实验室在1972年发现的，它能特异性识别GAATTC序列，将双链DNA分子在这个位点切开并产生具有粘性末端的小片段。
重组DNA分子的增殖一一细菌转化和克隆载体仅仅能在体外利用限制性核酸内切酶和DNA连接酶进行DNA的切割和重组，还不能满足基因工程的要求，只有将它们连接到具备自主复制能力的DNA分子上，才能在寄主细胞中进行繁殖。
具备自主复制能力的DNA分子就是分子克隆的载体（vector）。
病毒、噬菌体和质粒等小分子量复制子都可以作为基因导入的载体。
第二节.植物基因工程概述
植物转基因技术是指把从动物、植物或微生物中分离到的目的基因，通过各种方法转移到植物基因组中，使之稳定遗传并赋予植物新的遗传性状，如抗虫、抗病、高产、优质等。
转基因技术与传统育种的区别:
（1）传统技术一般只能在生物种内个体间实现基因转移，而转基因技术所转移的基因则不受生物体间亲缘关系的限制。
（2）传统的杂交和选择技术一般是在生物个体水平上进行，操作对象是整个基因组，对后代的表现预见性较差。
转基因技术所操作和转移的一般是经过明确定义的基因，功能清楚，后代表现可准确预期。
转基因技术是对传统技术的发展和补充，将两者紧密结合，可相得益彰，大大地提高动植物品种改良的效率。
经过近20年的实线，逐步形成了以农杆菌介导法和基因枪介导法为主流的二大植物遗传转化体系。
植物遗传转化基本要素·目的基因分离·表达载体构建·植物材料培养·转化细胞筛选.转基因植株检测
基因克隆主要方法：
.序列克隆法.图位克隆法.功能克隆法.转座子标签法.差异表达分析法
转基因植株检测：
组织染色检测-荧光检侧-PCR检测-Southernblot检测-Northernblot检测-Westernblot检测-形态学检测和功能检测
转化载体系统：
共整合载体系统、双元载体系统。
影响农杆菌转化效率的因素：
适宜的受体基因型、适宜的农杆菌菌系、适宜的表达载体、适宜的共培养技术、适宜的筛选和再生体系。
农杆菌介导法的缺点：
宿主范围的限制、基因型特异性、一些受体转化后再生困难、容易出现体佃胞无性系变异、农杆菌导致检测结果的假阳性。
基因枪介导法的优点：
无宿主限制、基因型特异性小、可进行细胞器转化、操作简单。
基因枪介导法的缺点：
转化效率较低、转移DNA片段较小、所转DNA片段不明确、插入基因多为多铐贝整合、导入基因容易发生沉默、成本较高。
共转化法剔除转基因植株中的选择标记：
基因枪共转化法、农杆菌共转化法。
第三节.基因操作的主要技术原理
3.1凝胶电泳
凝胶电泳是用来将DNA分子混合物根据它们的长度分开的技术。
DNA分子的磷酸二醋键上带有负电荷，在电场作用下会在凝胶中发生移动。
凝胶是一团密度较大但有孔的聚合物，DNA分子可以从孔中穿过。
较小的分子比大分子更容易进入这些孔;结果，一个DNA分子在凝胶中的移动速度直接与它的大小有关。
在凝胶被‘跑’了一段时间以后，每种不同长度的DNA分子将在凝胶上占据不同的位置，呈现出不同的条带。
甚至可以制备出很精细的凝胶用于分开长度只差一个碱基对的DNA分子。
（注意，凝胶电泳不能根据序列区分分子。
具有相同长度但序列不同的两个分子将出现在凝胶的同一个位置。
）凝胶电泳也常用于确定某种特殊的DNA分子是否出现在某个混合物中。
通常根据分子的大小就足以鉴定在凝胶上是否有这一特殊分子。
凝胶用一种化学物质将DNA染上颜色，使所有条带都清楚易见。
同时，在凝胶的平行泳道上跑一套己知大小的DNA分子。
通过比较实验DNA的条带与己知大小DNA的条带，就可以很好地估计实验DNA分子的大小。
------------琼脂糖凝胶电泳、聚丙烯酞胺凝胶电泳、脉冲电场凝胶电泳
3.2.细菌转化与目标DNA子的增殖
通过细菌转化方法将体外构建好的杂种DNA分子导入宿主细胞中。
外源DNA通过自身载体上的复制起始点进行复制增殖，能在宿主细胞中长期保存下来，并能以完整的形式从细胞中被分离纯化出来。
绝大多数细菌，包括大肠杆菌（E.coli），正常条件下仅能获取及少量的DNA。
为了高效转化这些细菌，必须对受体菌进行一些物理或化学处理，以增加它们获取DNA的能力。
经历了这种处理的细胞被称作感受态细胞。
细菌转化常用的方法有热击法和电击法等。
3.3.聚合酶链式反应（PCR）：
嵌套PCR/巢式PCR.、反转录PCR、半定量PCR、实时定量PCR。
聚合酶链式反应是快速扩增DNA序列最常用的方法。
pCR反应的模板0NA若是基因组上的某个片段，就称为genomicPCR，若是mRNA反转录产生的cDNA，就称为FT-PCR。
PCR技术的原理：
首先将双链DNA分子在临近沸点的温度下加热分离成两条单链DNA分子，DNA聚合酶以单链DNA为模板并利用反应混合物中的四种脱氧核昔三磷酸和实验中提供的引物序列合成新生的DNA互补链。
DNA解链（变性）----引物与模板DNA相结合（退火）----DNA合成（链的延伸）三步。
经不断重复循环之后，反应混合物中所含有的双链DNA分子数，即两条引物结合位点之间的DNA区段的拷贝数，理论上的最高值应是2的n次方，实得1.8的n次方。
4.核酸印迹
印迹（blotting）:
将核酸样品固定在固体支持物（通常是尼龙膜或硝酸纤维素膜）上。
印上的核酸用作后续杂交实验的靶子。
3.4.1Southern印迹:
DNA一DNA
先制备与感兴趣的DNA分子互补的称为‘探针’的DNA小片段，探针只能与那个分子结合。
之后使探针带上放射性或荧光标记。
然后将它们与凝胶（或凝胶的印迹）混合。
如果它们能与凝胶上的某种DNA分子结合，那么这一DNA出现的地方会由于探针上的放射性或荧光而被看到。
步骤：
酶切DNA-转膜-固定DNA-杂交；最后对膜进行清洗，去除未结合的同位素，将膜放在X光胶片上进行自显影，检测杂交的区域。
3.4.2Northern印迹法（DNA一RNA）
Alwine01979）等人推广了Southern的方法，使RNA条带可以从凝胶中印迹转移到有化学活性的纸上，并与之共价结合，因此获得了一个术语名称叫做Northern印迹。
先制备与感兴趣的DNA分子互补的称为‘探针’的DNA小片段，探针只能与那个分子结合。
之后使探针带上放射性或荧光标记。
然后将它们与凝胶（或凝胶的印迹）混合。
如果它们能与凝胶上的某种RNA分子结合，那么这一RNA出现的地方会由于探针上的放射性或荧光而被看到。
在凝胶电泳后对单个RNA分子进行鉴定的技术
3.4.3Western印迹法（蛋白/抗体一蛋白）
抗体可以用来探测在一块凝胶上是否存在某种特殊的蛋白质。
向带有蛋白质印迹的滤膜加入一种针对实验蛋白的具有放射性或能发出荧光的抗体。
如果有那种蛋白存在的话，抗体将与其结合，使它所在的位置能够被看见。
这叫做Western印迹法。
抗体是由免疫系统产生的蛋白质，它们用来结合入侵的分子。
由于免疫系统必须准备好对付数量众多的入侵者，因此存在数量众多的抗体，它们能够对付几乎任何可能出现的分子。
在实验室里这是非常有价值的，因为可以利用这一特性制备出能特异性地与任何所希望的蛋白质发生结合的抗体。
通常，这需要将所研究的蛋白质注射到动物活体内，之后将该动物随后产生的针对此蛋白质的抗体纯化出来。
5.基因芯片及数据分析
基因芯片（DNAchip），又称DNA微阵列（DNAmicroarray）技术，是能同时监测大量靶基因表达的实验手段，从而迅速准确地在基因组水平上阐述不同生物组织或细胞中各种转录本的变化规律。
一种生物的几千个基因以独特的方式被体现在一块小的芯片上，每个基因占据一个点。
每个点含有一种高浓度的寡聚物，它只与对应的基因互补。
之后从处于一种条件下的细胞中提取mRNA。
通过反转录将mRNA反转录成cDNA并带上红色标记。
然后，从处于另一条件下的细胞中提取mRNA。
将此mRNA反转录成cDNA并带上标记。
然后将从两种条件下得到的DNA加到芯片上。
来自于一个特殊基因的DNA将与芯片上代表那一基因的点发生杂交。
如果一个基因在‘红色’条件下表达更强烈，那么大多数红色DNA将结合到该基因的点上，这一点显示红色。
如果一个基因在条件下表达更强烈，那么大多数绿色DNA将结合到该基因的点上，这一点显示绿色。
如果在两种条件下一个基因的表达情况相同，则该点具有一种中间色如黄色或橙色。
一、名词
#基因工程：
在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其它载体分子，构成遗传物质的新组合，使之进入原先没有这类分子的寄主细胞内并进行持续稳定的繁殖和表达。
#限制性核酸内切酶：
限制性核酸内切酶是可以识别DNA的特异序列，并在识别位点或其周围切割双链DNA的一类内切酶，简称限制酶。
#DNA连接酶：
连接DNA片段之间的磷酸二酯键，起连接作用的酶。
#PCR：
聚合酶链式反应，是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法。
#感受态细胞：
经过适当处理后容易接受外来DNA进入的细胞。
#RT一PCR：
逆转录PCR，是将RNA的逆转录（RT）和cDNA的聚合酶链式扩增反应（PCR）相结合的技术。
#半定量pcr：
半定量反转录－聚合酶链反应是近年来常用的一种简捷、特异的定量RNA测定方法，通过mRNA反转录成cDNA，再进行PCR扩增，并测定PCR产物的数量，可以推测样品中特异mRNA的相对数量。
#实时定量PCR：
用外标法（荧光杂交探针保证特异性）通过监测PCR过程（监测扩增效率）达到精确定量起始模板数的目的，同时以内对照有效排除假阴性结果（扩增效率为零）的方法。
二、简答与分析
#凝胶电泳的原理?
凝胶电泳是用来将DNA分子混合物根据它们的长度分开的技术。
DNA分子的磷酸二酯键上带有负电荷，在电场作用下会在凝胶中发生移动。
凝胶是一团密度较大但有孔的聚合物，DNA分子可以从孔中穿过。
较小的分子比大分子更容易进入这些孔；结果，一个DNA分子在凝胶中的移动速度直接与它的大小有关。
#一个PCR循环包括哪3步?
每步的具体原理?
DNA解链（变性）----引物与模板DNA相结合（退火）----DNA合成（链的延伸）三步。
首先将双链DNA分子在临近沸点的温度下加热分离成两条单链DNA分子，DNA聚合酶以单链DNA为模板并利用反应混合物中的四种脱氧核昔三磷酸和实验中提供的引物序列合成新生的DNA互补链。
1、将含有待扩增DNA样品的反应混合物放置在高温（>940℃）环境下加热1分钟，使双链DNA变性，形成单链模板DNA。
2、降低反应温度（退火，约500C），约1分钟，使寡核苷酸引物与两条单链模板DNA结合在靶DNA区段两端的互补序列位置上。
3、将反应混合物的温度上升到72℃左右保温1一数分钟，在DNA聚合酶的作用下，从引物的3’一端加入脱氧核昔三磷酸，并沿着模板分子按5’、3’方向延伸，合成新生DNA互补链。
#为什么进行细菌转化?
通过细菌转化方法将体外构建好的杂种DNA分子导入宿主细胞中。
外源DNA通过自身载体上的复制起始点进行复制增殖，能在宿主细胞中长期保存下来，并能以完整的形式从细胞中被分离纯化出来。
#Southern/Northern/Western杂交原理
Southern===先制备与感兴趣的DNA分子互补的称为‘探针’的DNA小片段，探针只能与那个分子结合。
之后使探针带上放射性或荧光标记。
然后将它们与凝胶（或凝胶的印迹）混合。
如果它们能与凝胶上的某种DNA分子结合，那么这一DNA出现的地方会由于探针上的放射性或荧光而被看到。
Northern===先制备与感兴趣的DNA分子互补的称为‘探针’的DNA小片段，探针只能与那个分子结合。
之后使探针带上放射性或荧光标记。
然后将它们与凝胶（或凝胶的印迹）混合。
如果它们能与凝胶上的某种RNA分子结合，那么这一RNA出现的地方会由于探针上的放射性或荧光而被看到。
Western====抗体可以用来探测在一块凝胶上是否存在某种特殊的蛋白质。
向带有蛋白质印迹的滤膜加入一种针对实验蛋白的具有放射性或能发出荧光的抗体。
如果有那种蛋白存在的话，抗体将与其结合，使它所在的位置能够被看见。
#农杆菌介导法的原理及其特点。
原理：
利用根癌农杆菌的Ti质粒和发根农杆菌的Ri质粒上的一段T-DNA区在农杆菌侵染植物形成肿瘤的过程中，T-DNA可以被转移到植物佃胞并插入到染色体基因组中。
优点：
.受体材料广泛、.转化效率高、.所转DNA明确（T-DNA左右边界之间）、.插入基因多为单铐贝整合、.导入基因易于表达、.可转移较大片段DNA（0-50kb）、·操作简单、.成本低
缺点：
宿主范围的限制、基因型特异性、一些受体转化后再生困难、容易出现体佃胞无性系变异、农杆菌导致检测结果的假阳性。
#基因枪法的原理及其特点。
利用高速金（钨）微粗穿过植物细胞壁，将附着其上的外源DNA直接带引到植物细胞中，然后通过未知的机制整合到植物基因组中。
基因枪介导法的优点：
无宿主限制、基因型特异性小、可进行细胞器转化、操作简单。
基因枪介导法的缺点：
转化效率较低、转移DNA片段较小、所转DNA片段不明确、插入基因多为多铐贝整合、导入基因容易发生沉默、成本较高。
#载体、限制性核酸内切酶、连接酶、宿主细胞，在基因工程中所起什么作用。
载体：
运送外源基因转入细胞，为外源基因提供复制和整合能力，为外源基因的表达提供条件。
限制性核酸内切酶：
识别载体DNA的特异序列，并在识别位点或其周围切割双链DNA以便于目的基因导入载体。
连接酶：
将目的基因导入载体质粒上。
宿主细胞：
接受DNA重组载体并为重组体进行扩增（克隆）提供原料、条件和场所。
第三章分子标记与辅助育种
一、什么是DNA?
1、DNA-----生命的遗传物质
直接证据：
肺炎双球菌的转化实验、噬菌体侵染细菌实验
间接证据：
能携带遗传信息、自我复制，在世代间具连续性，含量相对恒定，结构稳定、其改变可引起突变
2.DNA的组成和结构。
DNA组成:
Deoxyribonucleicacid脱氧核糖核酸
DNA是一种长链聚合物，组成单位称为脱氧核苷酸，而糖类与磷酸分子借由酯键相连，组成其长链骨架。
每个糖分子都与四种碱基里的其中一种相接，这些碱基沿着DNA长链所排列而成的序列，可组成遗传密码，是蛋白质氨基酸序列合成的依据。
DNA双螺旋结构
3.DNA的形态及提取方法。
DNA可见的形态：
纤维状絮团
植物DNA提取操作步骤：
细胞破碎——抽提去蛋白质——沉淀核酸
细胞破碎方法：
①机械方法：
超声波处理法、研磨法、匀浆法；②化学试剂法：
用SDS处理细胞；③酶解法：
加入溶菌酶或蜗牛酶，破坏细胞壁。
DNA抽提方法
（一）CTAB法：
CTAB（hexadecyltrimethylammoniumbromide,十六烷基三甲基溴化铵）
作用：
CTAB是一种阳离子去垢剂，它可以溶解膜与脂膜，使细胞中的DNA-蛋白质复合物释放出来，并使蛋白质变性，使DNA与蛋白质分离。
并结合核酸，使核酸便于分离。
SDS（SodiumDodecylSulfonate，十二烷基磺酸钠）
（二）SDS法：
作用：
SDS是有效的阴离子去垢剂,细胞中DNA与蛋白质之间常借静电引力或配位键结合,SDS能够破坏这种价键。
易与蛋白质结合，使蛋白质变性后与DNA分开。
核酸提取方法
（三）高盐法
备注：
细胞破碎→细胞（匀）浆可用机械破碎法：
如研磨。
核酸分离、纯化应在0～4℃，以防核酸变性或降解。
Tris缓冲液Tris的化学性质稳定，作用是保持溶液的电中性及pH。
在提取液中加入适量EDTA或柠檬酸盐可抑制Dnase活性，又可使蛋白质变性而与核酸分离。
β-巯基乙醇具还原剂性质，能防止过氧化物对分离物的破坏、分解。
从核酸样品中除去蛋白质时常常使用苯酚/氯仿/异戊醇（25:
24:
1）。
苯酚/氯仿可与水作用能破坏蛋白质分子周围的水膜，同时改变溶液的介电常数，导致蛋白质变性溶解度降低而沉淀析出。
经过离心，变性蛋白质的密度比水的密度大，因而与水相分离，沉淀在水相下面，从而与溶解在水相中的DNA分开。
加入异戊醇能降低分子表面张力，能减少抽提过程中的泡沫产生。
异丙醇、乙醇可选择性的沉淀DNA，而RNA仍留在溶液中。
--------抽提DNA去除蛋白质时，怎样使用酚与氯仿较好？
酚的变性作用大，但酚与水相有一定程度的互溶，大约10％～15％的水溶解在酚相中，因而损失了这部分水相中的DNA。
氯仿的变性作用不如酚效果好，但氯仿与水不相混溶，不会带走DNA。
所以在抽提过程中，混合使用酚与氯仿效果最好。
---------为什么用酚与氯仿抽提DNA时，还要加少量的异戊酵？
在抽提DNA时，为了混合均匀，必须剧烈振荡容器数次，这时在混合液内易产生气泡，气泡会阻止相互间的充分作用。
加入异戊醇能降低分子表面张力，所以能减少泡沫产生，同时异戊醇有助于分相，使离心后的上层水相，中层变性蛋白相以及下层有机溶剂相维持稳定。
二、DNA怎样成为标记？
1、遗传标记：
可以明确反映遗传多态性的生物特征。
代表一个位于染色体上已知位点的基因或一种清晰的表型性状。
#遗传标记的类型：
✓形态标记：
植物的外部形态特征。
如棉花的芽黄，番茄的叶型，抗TMV的矮黄标记、水稻的紫色叶鞘等
✓细胞学标记：
植物细胞染色体的变异。
数目结构，如小麦易位系、非整倍体等
✓生化标记：
贮藏蛋白、同工酶和等位酶的标记。
✓分子标记：
DNA水平上遗传多态性的直接反映。
#遗传标记的用途：
（1）遗传研究：
连锁分析、基因定位、遗传作图、基因转移和多样性分析等。
（2）植物育种：
辅助选择。
@形态标记的特点：
形态标记鉴定识别简便，但数量少，难以建立饱和的遗传图谱，且受环境、生育期等因素的影响，一些形态标记对植株的表型影响较大。
用直观的标记研究质量性状的遗传显得更简单、更方便。
目前此法仍是一种有效手段并发挥着重要作用。
@细胞学标记的优缺点：
优点：
一个物种的核型特征即染色体数目、形态及行为的稳定是相对的，故可作为一种遗传标记来测定基因所在的染色体及在染色体上的相对位置，染色体是遗传物质的载体，是基因的携带者，染色体变异必然会导致生物体发生遗传变异，是遗传变异的重要来源。
细胞学标记克服了形态标记易受环境影响的缺点。
缺点：
①材料的获得需要花费大量的人力物力进行培育；②有些物种对染色体结构和数量变异的耐受性较差，难以获得相应的标记材料；③有些标记伴有对生物有害的表型效应；还有些标记的鉴定比较困难；④可资利用的标记数量有限。
@生化标记优缺点：
优点：
蛋白质（包括各种酶）标记是基因表达的产物，与形态和细胞学特征相比，数量上更丰富，受环境影响更小，表现近中性，对植物经济性状一般没有大的不良影响。
不足：
标记数量还相当有限，已鉴定出的具有多态性的作物同工酶位点约有80个，大多数作物不足30个。
蛋白和同工酶都是基因的表达产物，非遗传物质本身，它们的表现易受环境和发育状况的影响；有些酶的染色方法和电泳技术有一定难度，如每一种同
升级会员 