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1人类遗传学研究中的伦理学：全球经验1

简介1

生物医学伦理学的发展简史2

伦理学研究的关键3

知情同意：普遍性3

知情同意：儿童同意5

国际和各国家调控标准及监督者6

已有的单一国家或多国的伦理审查委员会实例6

关于伦理学可接受的遗传学研究的最新思考8

知情同意的限制9

结论9

参考文献10

互联网资源10

2遗传分析的群体选择11

简介11

“建立者”群体12

“建立者”群体：实际应用13

纯合性作图14

混合群体14

结论16

参考文献16

互联网资源17

3功效计算18

简介18

遗传模型参数20

通过分析发现关联的计算效能21

通过模拟发现关联的计算效能24

影响发现关联效能的因素24

遗传方式24

疾病的流行26

事例和对照个体的比例26

连锁不平衡和标记基因频率27

基因组范围的关联27

结论28

参考文献28

互联网资源29

4遗传分析：在连锁和关联之间30

简介30

为遗传分析创造一个输入文件31

描述关系31

描述表型和基因型32

描述系谱文件32

遗传作图信息33

用这些文件工作33

用MERLIN进行连锁分析33

用PLINK进行关联分析35

使用PLINK时的其他考虑36

讨论和结论38

参考文献39

互联网资源40

5 NCBI dbSNP数据库：内容和检索41

简介41

SNP的发现43

获得和建造的循环43

dbSNP的构建创建无冗余簇递交组43

由所提交的侧翼序列，而不是组装过程确定“链”的聚类44

装配顺序的注释44

泛函分析45

群体频率46

个体基因型47

通过文件传输协议（FTP）下载dbSNP资料48

FTP位点的目录结构48

浏览dbSNP的内容49

使用SNP ID检索49

对基因区域SNP的检索50

创建一个本地的dbSNP拷贝50

所需要的软件50

所需要的硬件51

dbSNP的物理模型51

结构文件格式ASN1和XML52

基因型的网络服务52

使用网络浏览器进行基因型的询问52

致谢62

参考文献62

互联网资源62

6使用HapMap网站63

简介63

方案一 使用基因组浏览器浏览HapMap数据63

方法64

发现和浏览感兴趣的区域64

检查连锁不平衡的程度67

提取和访问tag-SNP68

浏览分相的单倍型70

方案二 使用基因组浏览器产生文本报告70

方法71

产生一个基因型列表文本71

产生基因型频率的文本列表71

产生连锁不平衡值的文本列表71

产生tag-SNP的文本列表72

方案三用HaploView操作HapMap数据72

方法72

方案四 使用HapMart得到HapMap数据73

方法73

方案五 通过批量下载取得数据75

方法75

讨论75

参考文献76

互联网资源76

7植物DNA的分离及其基因型分析77

简介77

方案一 用于PCR的植物DNA分离以及用有机提取剂和CTAB进行基因型分析78

材料78

试剂78

仪器78

方法79

疑难解答79

方案二 运用96孔平板和CTAB从冰冻干燥处理的植物组织中提取DNA80

材料80

试剂80

仪器80

方法81

方案三 运用96孔平板和基因纯化DNA提纯试剂盒来纯化拟南芥DNA82

材料82

试剂82

仪器82

方法83

参考文献84

8从植物组织中制备RNA85

简介85

植物组织切片的激光辅助显微切割技术85

RNA放大86

方案一 玉米组织的制备和从目标细胞中提取RNA86

材料86

试剂86

仪器86

方法87

固定87

脱水／二甲苯浸润87

蜡（paraplast）浸润88

包埋88

切片88

PALM操作和RNA提取88

疑难解答89

方案二 基于T7的玉米茎尖端分生组织RNA的扩增89

材料89

试剂89

仪器90

方法90

第一个循环的RNA扩增90

第二轮RNA扩增92

致谢93

参考文献93

9哺乳动物DNA制备94

简介94

组织的选择95

抗凝血剂的选择95

提取小结96

DNA质和量96

蛋白质、RNA和其他杂质97

限制酶的剪切97

致谢97

方案一 细胞沉淀物DNA制备98

材料98

试剂98

仪器99

方法199

应用实验自制试剂提取DNA99

方法2100

用商业试剂提取DNA100

方案二 从固定组织制备DNA：提取与全基因组扩增100

材料101

试剂101

仪器102

方法102

裂解和破碎102

疑难解答103

方案三 从大鼠尾或耳分离DNA104

材料104

试剂104

仪器104

方法105

方案四 从口腔细胞制备DNA105

细胞刷收集样品105

材料106

试剂106

仪器107

方法107

致谢108

方案五 全血基因组DNA制备：中量、小量提取109

材料109

试剂109

器材110

方法1110

小量DNA提取110

方法2111

中量DNA提取111

方案六 血液DNA制备：大量提取112

材料113

试剂113

器材113

方法1114

实验室配置试剂的大量提取方法114

方法2115

使用商业试剂的DNA大量提取115

方法3116

半凝固和凝固血样的DNA提取116

方案七 唾液DNA制备117

材料117

试剂117

器材117

方法118

疑难解答118

方案八用PCR对基因组DNA进行全基因组扩增119

材料120

试剂120

器材121

方法121

片段化121

疑难解答122

致谢123

方案九 单细胞全基因组扩增123

材料123

试剂123

器材125

方法125

裂解和破碎125

文库制备125

扩增126

疑难解答126

感谢127

方案十 使用φ29 DNA聚合酶进行全基因组扩增127

材料128

试剂129

器材129

方法130

准备130

变性130

中和131

扩增131

温育131

稀释131

产物的定量132

可选择的质量控制检测132

疑难解答132

方案十一 利用Chelex从法医样品中提取DNA133

材料133

试剂133

器材133

方法134

样品中上皮细胞和精细胞的回收134

细胞的裂解及DNA的提取134

方案十二 在多元PCR扩增前对法医样品中的DNA浓度进行估算135

材料135

试剂135

器材135

方法136

标准样、对照和样品的制备136

检测137

注释138

疑难解答138

参考文献139

10中通量实验室规模的基因分型方法141

简介141

基因分型检测方法142

测序142

等位基因特异性PCR142

限制性片段长度多态性144

等位基因特异性杂交145

Invasive寡核苷酸切割147

寡核苷酸连接分析148

引物延伸法150

基因分型平台的应用151

低通量：10个SNP位点-100个样本152

中等通量：10个SNP位点-1000个样本152

中等通量：100个SNP位点-100个样本153

高通量：100个SNP位点-1000个样本153

多态性的问题153

参考文献155

互联网资源156

11实验室用中通量基因分型的实验策略157

简介157

方案一 等位基因扩增法进行基因分型157

材料158

试剂158

仪器158

方法158

方案二 双脱氧重测序法进行基因分型158

材料159

试剂159

仪器159

方法159

方案三 寡核苷酸连接测定法161

材料161

试剂161

器材163

方法163

制备OLA基因分型寡核苷酸链163

OLA反应164

OLA扩增反应165

分析165

杂交165

漂洗166

数据收集166

洗脱166

方案四 用荧光偏振检测法进行模板介导染料掺入分析166

材料169

试剂169

器材170

方法170

引物设计170

扩增反应171

含焦磷酸酶的PCR清除172

引物延伸（TDI）172

读板和数据分析173

疑难解答173

致谢175

方案五 温度梯度毛细管电泳分析175

材料176

试剂176

器材176

方法176

致谢178

方案六 源于玉米454 EST序列的SNP发掘178

材料178

试剂178

器材178

方法179

致谢180

参考文献180

12倒置分子探针和基因芯片：应用于高密度标签SNP分型181

简介181

方案MIP靶向SNP分型技术和生物芯片184

具有代表性的数据分析和20K cSNP芯片操作的可视化187

前聚类数据分析和QC（质量控制）结论要点187

聚类分析和结论要点189

摘要和总结191

致谢191

参考文献191

互联网资源192

13全基因组基因分型193

简介193

应用Af f ymetri x基因芯片进行高密度基因组变异分析193

基因芯片的发展史193

遗传覆盖率195

应用ILLUMINA BEADCHIPS进行高密度基因组变异分析195

微阵列技术发展史195

HapMap芯片197

样品扩增与杂交197

DNA分析：拷贝数变异198

结论199

参考文献199

14用于检测DNA大片段拷贝数变异的比较基因组杂交201

简介201

CGH阵列平台203

细菌人工染色体微阵列203

寡聚核苷酸阵列205

SNP微阵列205

cDNA微阵列206

DNA制备206

对照基因组中的CNV207

杂交207

数据处理208

CNV基因组探索208

结论211

参考文献211

互联网资源213

15用以检测遗传变异的展示性寡核苷酸微阵列分析214

简介214

展示法215

影响ROMA的因素215

阵列分析的探针设计217

杂交后试验分析217

大型样本组的选择和分析219

大数据组的分析220

参考文献221

16 FFPE样本拷贝数变化的检测——全基因组取样分析法222

简介222

全基因组样本分析（WGSA）和拷贝数检测222

用于CN检测的FFPE样本224

DNA样本的制备224

FFPE DNA的质量评价225

应用FFPE DNA于WGSA分析中227

DNA定量227

DNA的消化和连接227

PCR227

纯化和汇集扩增反应227

片段化和标记228

数据分析228

性能指标228

结论229

参考文献230

17分子倒位探针靶向的基因型分析——拷贝数确定的应用231

简介231

来自MIP基因型检测的CN结果评估232

概要和结论233

致谢234

参考文献234

18微卫星标记的连锁和关联研究235

简介235

在连锁研究中微卫星的应用235

关联（association）研究中的微卫星运用237

病例组／对照组研究中应用微卫星的实验方法241

结论243

致谢243

参考文献243

19 SNP选择时的考虑事项245

简介245

tag-SNP选择的理论背景和目的246

tag-SNP选择的理论方法248

基于单体型的tag-SNP选择的算法249

不考虑单体型的tag-SNP选择的算法252

哪种选择tag-SNP的方法是最佳的252

进入数据库和tag-SNP选择的应用255

人群的特异性255

人群结构256

选择tag-SNP：使用者手册256

使用Genome Variation Server256

Haploview和Tagger261

比较GVS和Haploview263

tag-SNP的未来265

参考文献265

互联网资源266

20使用Tagger和HapMap软件挑选和评价tag-SNP267

简介267

HapMap数据库如何提供常见变异及那些没有被收录的变异的信息267

当从HapMap数据库中仅挑选一组SNP （tag-SNP）时，怎样减少使用的常见变异268

从HapMap数据库中挑选出的tag-SNP在其他群体里捕获常见变异的能力如何268

tag-SNP的挑选268

tag-SNP的评价269

参考文献271

互联网资源271

21 Haploview：可视化和分析SNP基因型数据272

简介272

分析HAPMAP数据272

可视化连锁不平衡273

选择tag-SNP274

关联分析研究275

数据质控275

检验关联275

接下来的工作276

总结277

致谢277

参考文献277

互联网资源277

22 FFPE样本进行拷贝数分析时需要考虑的问题278

简介278

WGSA、Mapping微阵列和拷贝数检测278

使用WGSA进行DNA含量的定量分析279

FFPE和拷贝数检测280

需要的软件280

关于参照所考虑的问题281

参照类型、数量和性别的选择281

批次效应282

配对和非配对分析282

在CNAG中自动选择参照282

FFPE和非FFPE参照282

FFPE样本的拷贝数分析282

对于片段大小的偏差进行补偿校正282

片段大小过滤筛选的应用283

片段大小过滤筛选的选择283

FFPE样本作为参照284

结论286

参考文献286

23遗传关联研究中显著性的评估287

简介287

基本的统计概念和统计方法287

遗传关联研究中的特殊问题289

置换检验290

错误发现率分析方法290

其他方法291

结论292

致谢292

参考文献292

24评估人类变异数据以探索自然选择标记293

简介293

鉴别选择的方法294

比较物种间的多态性295

比较物种内的多态性295

基因组扫描技术297

结论298

参考文献299

25拟南芥301

简介301

拟南芥的遗传及物理作图302

多态性标记与遗传图302

拟南芥的地理及群体结构303

探索自然变异遗传基础的工具304

高通量基因型分析、表型分析和相关研究方案305

DNA提取305

SNP基因分型和微阵列基因分型305

表型分析305

资源306

结论307

致谢307

参考文献308

互联网资源309

26玉米310

简介310

玉米分子遗传图谱311

获取IDP的引物设计策略313

多态性分析313

用于检测SNP的玉米转录组高通量454测序技术314

SNP挖掘315

结论317

致谢318

参考文献318

互联网资源320

27水稻321

简介321

水稻的遗传变异性322

水稻物理图谱326

基因组SNP的检测327

水稻20个不同品系基因组SNP的对比分析327

SNP单倍型328

等位基因变异的识别329

作图及确定基因功能的遗传资源330

诱导变异330

活性重组构建基因型多样性332

转录图谱332

实践筛选333

结论335

致谢335

参考文献336

互联网资源338

28小鼠339

简介339

小鼠历史对于杂交实验小鼠基因组的影响339

基因组变异的观察340

小鼠比较基因组结构的完整性在性状作图实践中的影响341

可供选择的基因作图资源342

着手计划小鼠复杂性状定位实验345

结论346

参考文献346

29大鼠348

简介348

资源349

遗传学和基因组学数据349

表型数据350

方法和工具351

QTL定位352

比较基因定位352

“设计者”品系353

位置克隆基因356

靶位确认356

转基因大鼠356

N-乙基-N-亚硝基脲的诱变效应357

基因变异357

SNP和单体型358

大鼠SNP数据358

大鼠单体型数据359

发展中的SNP计划360

参考文献363

30猫367

简介367

猫的起源367

猫类品种369

猫类表型变异372

猫类疾病突变374

猫科动物基因组学376

结论378

致谢378

参考文献380

31狗382

简介382

狗的历史和品种382

犬类基因型序列386

犬类基因组变异387

单体型结构和关联作图策略387

两步作图策略（two-tiered mapping）390

犬类基因组关联作图工具390

多品种间的精细作图有助于精确地鉴定突变391

复杂性状的变异基础392

处于选择作用下的区域的鉴定392

结论392

致谢393

参考文献393

互联网资源394

32黑猩猩395

简介395

基因组序列草图的实际用途396

人类和黑猩猩的遗传分歧397

现存和祖先的遗传变异对分歧的影响398

祖先等位基因的鉴定400

自然选择的信号402

结论404

致谢404

参考文献404

33系谱标记：mtDNA和Y染色体406

简介406

mtDNA变异406

NRY变异408

人类进化410

不同人类群体mtDNA和NRY变异的比较411

研究事例：玻利尼西亚人的起源411

mtDNA和NRY变异用于法律证明和系谱研究417

致谢419

参考文献419

34适于法庭的DNA测试422

简介422

法律DNA检测的总体情况425

标本采集426

DNA提取426

DNA定量427

PCR扩增427

STR等位的分离和确定片段长度427

STR分型和整体解读428

统计分析429

时间考虑430

STR分型的费用432

法庭DNA测试的质量保障432

数据问题434

生物学假象434

降解的DNA材料434

混合434

其他的法庭DNA测试技术435

Y染色体STR测试435

线粒体DNA435

SNP用于估计种族和表型特征435

概要436

致谢437

参考文献437

35人类基因组：前面是什么439

技术的进步439

测序的应用和意义439

生物多样性的变化440

附录 注意事项442

一般注意事项442

化学药品的一般特性443

危险的物质444

索引447