遗传标记有两个基本特征,一是可遗传性,二是可识别性。生物体存在的任何差异表型相关的基因突变均可将其看作遗传标记。根据测量方法及涉及的学科,可将遗传标记分为形态学标记、细胞学标记、生物化学标记和分子标记。①形态学标记。作为最原始的生物性状遗传标记,由于其外部特征肉眼可见的特性,形态学标记被大量研究,现已存在许多形态标记的遗传图谱,但由于其突变体需要进行找寻或人工诱变,因此形态学标记构建时间长,且易受环境影响,其突变还会对生物的有利形态标记产生不利影响。②细胞学标记。指染色体变异,主要包括核型和带型两种。细胞学标记相较形态学标记而言,优点是能进行重要基因的染色体及其区域定位,其缺点是培育材料难度大,会耗费大量人力和时间;同时,某些物种对染色体变异反应敏感、某些变异难以用此方法检测。③生物化学标记。利用电泳技术鉴定生物大分子(蛋白质等)。④分子标记。以遗传物质的核苷酸序列变异为基础,直接反映DNA水平遗传多态性。
DNA分子标记技术主要包括4类:①以分子杂交为核心,如限制性内切酶片段长度多态性(RFLP)。其原理是用限制性内切酶切割基因组DNA后,基因组DNA在检测区域内发生了重排、插入、缺失或点突变,导致酶切位点发生改变,从而形成了大小不等、数量不同的酶切片段。当这些片段通过凝胶电泳时就形成不同的带,用分子探针杂交并利用放射自显影成像时,不同程度的RFLP谱带即表示其多态性。RFLP可以用于分子水平选择目的性状、进行品种或品系遗传纯度的测定、改良回交育种技术、生物进化和分类、疾病诊断、构建遗传连锁图。②以PCR为基础,如随机扩增多态性DNA(RAPD)。其原理是在Taq酶的作用下,以单个人工合成的随机多态核苷酸序列(通常为10个碱基对)为引物,对基因组DNA进行PCR扩增,将经过凝胶电泳分离、溴化乙锭染色的扩增产物放在紫外透视仪上检测多态性。③结合PCR与酶切技术,如AFLP。其原理是使用两种限制性内切酶对基因组DNA进行酶切以形成分子量大小不等的随机片段,将人工合成的短双链接头接在片段两段形成带接头的特异片段,再用含选择性碱基的引物对片段进行扩增,最后检测经放射性同位素标记、聚丙烯酰氨凝胶电泳分离后的扩增产物的多态性。AFLP可以用于遗传图谱的构建、基因标记及定位、种及种下阶元的分类鉴定、遗传距离及杂种优势的利用、遗传多样性和系统进化的研究。④分子标记。以遗传物质的核苷酸序列变异为基础,直接反映DNA水平遗传多态性。最典型的如单核苷酸多态性标记(SNPs)。SNPs指染色体上某个位点单个核苷酸的变异,包括转换、缺失或插入等。SNPs可以用于人类基因单体型图的绘制,即描述人类常见的遗传多态性模式和染色体上具有成组紧密关联SNPs的区域。分子标记的优点是:不易受外界因素影响;多态性广泛存在于整个基因组;表现为中性,不影响目标性状,与不良形状间也不存在必然的连锁;许多为共显性,便于区分纯合体和杂合体。分子标记技术增大了遗传学研究的范围广度。在没有分子技术前,经典遗传学研究的范围较窄,许多研究局限于特定模式的类群,如孟德尔的豌豆、果蝇和家鼠等,并且这些研究大多数还是在可控制的实验体搜集下进行的杂交试验,而且是从一些遗传模式来推测另外形态和生理学性状的遗传基础,这样不可能获得基因组内各遗传组分间的多样性。
与一般性状的遗传学研究一样,心理学相关的遗传学研究主要使用单核苷酸多态性(SNPs)和拷贝数变异(CNV)作为遗传标记。研究结果主要为遗传标记及其所代表的染色体区域,这些标记多数不具有生物学功能,需要进一步研究遗传标记及其所代表区域的生物学功能。例如,在精神分裂症相关的染色体区域10q24.32上,就发现人类特异的AS3MT同种型和BORCS7才是分子水平上的风险因子。