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(biochemical markers)(7 0~74 )、分子標誌(molecular markers)等三大類。形 態標誌為可直接從外形上辨識之多型性現象,例如株高、花色、茸毛之有無等 差異性即是;生化標誌為經由化學反應結果所呈現之多型性,例如同功 圖譜、

ELISA、 HPLC 分析結果之差異性等;分子標誌則為核酸層次上所呈現的多型性 現象,例如核酸電泳條帶(核酸指紋圖譜)之差異、PCR 分析產物、核酸序列之 異同等皆屬之。上述三種標誌中,以分子標誌之種類最多,數量亦最為豐富。

近年來分子標誌進步甚為快速,應用亦最為廣泛。

分子標誌因是否與 PCR 技術結合,而分為 non-PCR based markers 和 PCR based markers 兩大類,前者有 RFLP(restriction fragments length polymorphism); 後者包括 RAPD(random amplified polymorphism DNA) 、 AFLP(amplified fragment length polymorphism)等。

於遺傳標誌分析時,分析產物中若兩相對因子(allele)之遺傳產物不同,

在分析上可區分為同型結合子(homozygote)與異型結合子者(heterozygote)

稱為共顯性標誌(co-domonant marker);只出現上列性狀因子產物者稱為顯性 標誌(dominant marker)。

四、聚合 連鎖反應(polymerase chain reaction,PCR)60656675-77

PCR 又稱基因體外擴增技術,是一種快速之基因複製方法,為 Kary Mullis 在 1984 年所發明,因此獲得1993 年諾貝爾獎。本方法係利用兩個引子

(primer)

,使 DNA 聚合 能以 DNA 之兩股同時作為模板來合成。新的 DNA 合成後,又 能當作模板合成下一回合之 DNA。 於是 DNA 分子之數目每回合皆加倍,經過 二十回合,即可把 DNA 放大(amplify)百萬倍。

PCR 需要下列四種條件:1.由欲放大基因片段兩端互補序列所設計出來之引 子,每一種的長度大約在

20

個鹼基左右,其序列各與所要複製之DNA 區域的

3' 與 5'

端互補。因此用 PCR 複製一個 DNA 區域 ,需要知道其兩側之序列。 2.

大量自由之去氧核糖核 三磷酸(dNTP)。 3. DNA 聚合 。4.欲複製之 DNA 的 模板。因為 PCR 非常靈敏,其量可以很小,通常 10-9克即可。

P C R 每一回合包含下列三個步驟:1 . 變性(denature): 加熱至大約 95℃

,使雙股分開。2 . 引子 合(a n n e a l i n g):降溫使引子與每一股之

3’

5'

煉合。3 . 複製延伸

(e x t e n s i o n)

:加溫至

7 2 ℃

,經由 DNA 聚合 延伸引子長度 ,合成新股。

目前 PCR 已廣泛應用於種原診斷、親子鑑定和古生物學中60

五、逢機增幅多型性核酸(RAPD)796065

RAPD 是逢機增幅多型性核酸(Random Amplified Polymorphism DNA)

文簡稱,它是一種應用

PCR

方法所發展之生物科技,用於偵測生物遺傳變異性 性。RAPD 分析所根據之原理與方法,其實與一般PCR 分析並無不同,然其區別在 於:1.RAPD 只用隨意設計之單一引子進行增幅反應,因此不需瞭解增幅區之核酸 序列。2.RAPD 分析所用的引子通常比較短,常用者為 10 mers 左右。

一般而言,以 10 mer 之逢機引子進行 PARD分析時,在一般常用之 PCR 反 應程式上皆可產生增幅條帶,少則 1~2 條,多則可達十餘條。

RAPD 標誌之分析方法較為簡單易行,且靈敏度極高,為其優點, 但不具 共顯性現象,且穩定性較低,為其缺點。

它是以待測(動)植物之DNA 為模板,以一組人工合成之隨機序列之寡核 酸為引子進行體外擴增。 由於不同之 DNA 模板與隨機引子結合位點不同 , PCR 擴增後就會得到若干長度不等之 DNA 分子片段,經凝膠電泳和 ethidium bromide(溴化乙錠)染色後可在紫外燈下直接觀察電泳圖譜以檢測

DNA

之多 態性,從而根據放大的基因組

DNA

片段之差異性將植物不同基因序列予以區別

。應用 R A P D 技術,可以進行物種識別、變異觀察和種群間分析等,可以在不

RFLP 分析須仰仗多項基因工程技術始得實施。首先須藉重組 DNA 以及基因 選殖技術以建立生物的基因庫(gene library),接著再從基因庫中篩選出所需 的核酸探針(probe),利用南方氏轉漬法(Southern blotting)偵測生物基因 組核酸之變異性。偵測時,須先利用特定的核酸限制 分解生物的基因組核酸

(genomic DNA),以產生各種不同的切割片段,再用電泳方法使各片段因長度不 同而分開來,以便於轉漬並與適當的探針結合。探針之目的是用來偵測某一生物 的基因組中和它相同或十分近似的核酸序列之兩近側是否有序列上的變異

。一般而言,凡是能偵測到生物基因組中的單套序列或單套基因的探針為最有利 於結果的判讀,其為理想探針的條件。核酸探針須經標示(例如以放射性元素或 非放射性方法標法)以利偵測。進行南方氏分時,如果帶有探針序列的生物染色 體部位在 解後產生不同長度的片段,則經過一系列的實驗程序作業後便會顯現 出不同之條帶樣式,形成可供辨認之遺傳標誌。此種長度多型性意謂著:在生物 體或族群中,其基因組的某一位置存在著核酸序列之差異。其差異可能肇因於染 色體片段之倒立( i n v e r s i o n )、插入(i n s e r t i o n )、缺失( dele -tion)、或氮基對替換(base pair substitution)等(101)

與其他多種分子標誌比較,RFLP 除了具有許多共通的優點(例如標誌量極 豐富、具有高靈敏性、其偵測結果不受發育階段影響等),還具有分析結果極為 穩定和共顯性效果 (co-dominant)之優點(102、103)。然而其分析步驟極為繁複費 時,非一般實驗室可輕易實施,此為一大缺點。RFLP 分析技術自1980 年代期間 成為最重要的分子標誌,其應用頗為廣泛,但進入 1990 年代後,即逐漸為其他 分子標誌所取代。利用 RFLP 技術,為研究藥用植物類群,特別是屬間、種間,

甚至品種間之親緣關係、系統發育與進化提供了穩定可靠之依據93~99;另一種 稱逢機增幅多型性 DNA(RAPD)標誌,其作法與用途已如前述。