微衛星（Microsatellite，MS），又稱短串聯重複（Short Tandem Repeats，STR）或簡單序列重複（Simple Sequnce Repeat，SSR）。是指基因組中以少數幾個(gè)核苷酸（多(duō)數爲2-4個(gè)）爲單位多(duō)次串聯重複組成的(de)長(cháng)達幾十個(gè)核苷酸的(de)序列。其中最常見的(de)是雙核苷酸重複，如（AC）n、（TG）n等，微衛星DNA廣泛分(fēn)布在真核生物(wù)的(de)基因組中，大(dà)約每隔10-550kb就存在一個(gè)微衛星。微衛星DNA由于具有特異性的(de)PCR擴增、多(duō)态信息容量（PIC）高(gāo)、引物(wù)通(tōng)用(yòng)性好、突變率高(gāo)、共顯性等特點，已經被廣泛應用(yòng)。

1.微衛星DNA的(de)特點及分(fēn)類

　　微衛星DNA具有豐富的(de)多(duō)态性，主要表現在核苷酸重複單位數目的(de)多(duō)态性和(hé)重複序列中核苷酸的(de)替換多(duō)态性。一般認爲，一個(gè)微衛星DNA核心序列重複數目越高(gāo)，其等位基因數目也(yě)就越多(duō)，多(duō)态性就越豐富。微衛星DNA遵循孟德爾遺傳規律，能夠穩定地從上一代傳給下(xià)一代，且等位基因間呈現共顯性遺傳。除此以外，微衛星标記還(hái)具有DNA用(yòng)量少、反應速度快(kuài)、操作簡易、結果重複性好等特點。

根據重複結構的(de)不同可(kě)将微衛星DNA分(fēn)爲3類：完全重複型（perfect），單一序列單元無中斷或無颠倒；不完全重複型（imperfect），單一序列單元有中斷或有颠倒；混合型（compound），多(duō)個(gè)序列中單位有或無中斷和(hé)有或無颠倒的(de)混合。一般說來(lái)，微衛星DNA的(de)重複序列兩側都有物(wù)種特異性的(de)保守序列，所以，通(tōng)過設計引物(wù)對(duì)基因組DNA進行PCR擴增、瓊脂糖凝膠電泳（或聚丙烯酰胺凝膠電泳）和(hé)放射自顯影(yǐng)（或銀染），就可(kě)以檢測到在簡單重複序列重複單位數不同的(de)DNA區(qū)域的(de)多(duō)态性，這(zhè)就是微衛星DNA分(fēn)子标記。

2.微衛星分(fēn)子标記方法的(de)優點

　　微衛星在基因組中是均勻分(fēn)布的(de)。Winter 等人(rén)的(de)研究表明(míng), 除著(zhe)絲粒及端粒區(qū)域外, 染色體的(de)其他(tā)區(qū)域均廣泛分(fēn)布有微衛星位點。Litt 和(hé)Luty以及Weber 和(hé)May各自用(yòng)熱(rè)穩定Tag 酶的(de)PCR 方法證明(míng), 微衛星具有豐富的(de)多(duō)态性。用(yòng)微衛星作爲遺傳标記與其他(tā)DNA分(fēn)子标記(包括RFLP、RAPD 和(hé)小衛星DNA等) 相比具有以下(xià)優點。

 2.1 微衛星标記雜(zá)合程度高(gāo)

　　由于微衛星位點的(de)等位基因數相當多(duō)，因而雜(zá)合程度高(gāo)，多(duō)态信息含量（PIC）大(dà)，在區(qū)分(fēn)親緣關系極近的(de)個(gè)體（群體）時(shí)的(de)效率比PFLP高(gāo)。

 2.2 微衛星位點可(kě)通(tōng)過PCR擴增

　　由于小衛星的(de)等位基因一般比較大(dà)，在PCR擴增時(shí)有一定局限性。而使用(yòng)微衛星進行PCR擴增，其使用(yòng)樣品數量少。另外，由于微衛星序列較短，即使降解的(de)DNA也(yě)有可(kě)能包含足夠用(yòng)來(lái)擴增的(de)微衛星位點，這(zhè)一特點使那些保存差的(de)樣品也(yě)可(kě)能成爲有價值的(de)研究材料。

 2.3 通(tōng)用(yòng)性與保守性

　　微衛星DNA所在區(qū)域在生物(wù)的(de)基因組中是比較保守的(de)，某一物(wù)種的(de)微衛星引物(wù)可(kě)在相關密切的(de)物(wù)種中使用(yòng)，這(zhè)使得(de)減少獲取微衛星的(de)工作量和(hé)加快(kuài)比較基因組作圖的(de)工作進度成爲可(kě)能。

 2.4 共顯性遺傳

　　微衛星DNA呈孟德爾共顯性遺傳模式，可(kě)以區(qū)别純合顯性個(gè)體和(hé)雜(zá)合顯性個(gè)體，這(zhè)爲遺傳研究提供了(le)更多(duō)的(de)可(kě)供分(fēn)析的(de)信息。

 2.5 微衛星的(de)多(duō)态性

　　多(duō)數SSR無功能作用(yòng)，增加或減少幾個(gè)重複序列的(de)頻(pín)率高(gāo)，因而在品種間具有廣泛位點變異，比RFLP及RAPD分(fēn)子标記更具有多(duō)态性。

   2.5.1 微衛星突變

　　微衛星的(de)突變率很高(gāo)，從而産生了(le)很多(duō)等位基因，這(zhè)就導緻了(le)微衛星的(de)高(gāo)度多(duō)态性，一般認爲，微衛星豐富的(de)多(duō)态性是微衛星不穩定性（microsatellite instability，MI）的(de)表現。微衛星的(de)突變速率在不同物(wù)種以及同一物(wù)種的(de)不同位點甚至在同一位點的(de)不同等位基因間都存在著(zhe)很大(dà)的(de)差異。在哺乳動物(wù)中，大(dà)多(duō)數的(de)微衛星的(de)突變率估計爲每世代10-6-10-2人(rén)類家系的(de)微衛星平均突變速率爲10-4；黑(hēi)腹果蠅受控雌性系中的(de)突變率爲每個(gè)位點10-6左右。當微衛星被表達在缺乏有效錯配修複系統的(de)寄主中時(shí)，其不穩定性要比正常時(shí)高(gāo)（5-10）×103左右。

   2.5.2 微衛星突變的(de)産生機制

　　微衛星突變的(de)遺傳學機制現在尚不清楚，目前大(dà)多(duō)認爲微衛星的(de)不穩定性或者與DNA重組過程中的(de)不等交換有關，或者與DNA複制過程中的(de)“滑鏈錯配”有關。

　　Johnson和(hé)Pupko等認爲，兩條染色體間的(de)DNA重組過程中發生的(de)不等交換以及基因轉換可(kě)能是引起微衛星多(duō)态性産生的(de)主要原因。而Levinson等認爲在DNA複制合成的(de)過程中，發生了(le)局部解鏈，有微衛星存在的(de)區(qū)域新生鏈和(hé)模闆鏈相對(duì)滑動，産生錯配，使得(de)一個(gè)或者幾個(gè)重複單位形成環狀未能參與配對(duì)，從而導緻了(le)微衛星多(duō)态性的(de)産生。

3. 微衛星分(fēn)子标記技術的(de)應用(yòng)

　　微衛星DNA 作爲遺傳标記具有很大(dà)的(de)優越性。近年來(lái)随著(zhe)研究的(de)不斷深入,對(duì)微衛星标記的(de)研究不僅具有重要的(de)理(lǐ)論意義, 而且還(hái)具有較好的(de)應用(yòng)前景。

 3.1 微衛星多(duō)态性分(fēn)析

　　在自然界中,生物(wù)個(gè)體表現出來(lái)的(de)各種遺傳變異,在本質上就是DNA 的(de)差異,因此通(tōng)過研究DNA的(de)變異來(lái)分(fēn)析群體的(de)遺傳結構及遺傳多(duō)樣性更爲直接。微衛星其重複單位數量可(kě)能不完全相同,因而形成多(duō)态性,即SSR 分(fēn)子标記,這(zhè)可(kě)能是由于有絲分(fēn)裂過程中同源微衛星間的(de)不等交換或複制過程“鏈滑”(strand slippage) 作用(yòng)造成的(de)。微衛星多(duō)态性反映著(zhe)物(wù)種的(de)進化(huà)曆史,共有的(de)等位基因在該物(wù)種基因組中最爲古老、保守。與蛋白質标記技術相比較,利用(yòng)微衛星标記估計的(de)群體遺傳雜(zá)合度和(hé)遺傳距離明(míng)顯優于蛋白質多(duō)态性标記,而且在分(fēn)析遺傳關系較近的(de)種群和(hé)品種時(shí),微衛星标記比蛋白質标記具有更爲準确的(de)數值。

 3.2 群體遺傳多(duō)樣性

　　Powell 等指出微衛星比其他(tā)分(fēn)子标記如RFLP、RAPD、AFLP 更能揭示遺傳多(duō)樣性。Scott 等根據從5000個(gè)葡萄表達序列标簽( ESTS) 中分(fēn)離的(de)124 個(gè)微衛星而設計的(de)16 對(duì)SSR 引物(wù),對(duì)7 個(gè)葡萄資源進行分(fēn)析。結果證明(míng): 在3’非翻譯區(qū)(3’U TR) 分(fēn)離的(de)微衛星在品種間具有較高(gāo)的(de)多(duō)态性；在5’非翻譯區(qū)(5’U TR) 分(fēn)離的(de)微衛星在種和(hé)品種間具有較高(gāo)的(de)多(duō)态性；而在編碼區(qū)分(fēn)離的(de)微衛星在種和(hé)屬間具有較高(gāo)多(duō)态性。Fahima 等的(de)實驗證實,單子葉植物(wù)大(dà)麥及雙子葉植物(wù)鷹嘴豆也(yě)存在串聯排列( GTAT) n和(hé)簡單重複序列( GACA) n ,而且顯示出高(gāo)度多(duō)态性。Plaschke 等用(yòng)23 個(gè)SSR 标記對(duì)40 份歐洲小麥品種進行檢測,共發現142 個(gè)SSR多(duō)态性位點,平均每個(gè)SSR 标記能檢測到6.2 個(gè)多(duō)态性位點。郭小平等用(yòng)137 對(duì)有擴增産物(wù)的(de)引物(wù)對(duì)2 個(gè)玉米自交系B14 和(hé)B96 進行分(fēn)析,發現有67 對(duì)引物(wù)顯示多(duō)态性,反映了(le)這(zhè)2 個(gè)自交系在遺傳物(wù)質上的(de)差異。楊官品等用(yòng)一個(gè)多(duō)拷貝微衛星DNA 标記分(fēn)析了(le)238 份栽培水(shuǐ)稻的(de)遺傳多(duō)樣性及遺傳多(duō)樣性從農家品種到現栽培品種的(de)動态變化(huà),共檢測出16 種長(cháng)度變異類型和(hé)32種表現型,表現了(le)較高(gāo)的(de)多(duō)态性。Turuspekov Y等用(yòng)微衛星引物(wù)分(fēn)析了(le)代表日本主要栽培地區(qū)的(de)18 種大(dà)麥品種的(de)遺傳多(duō)樣性,Shannon信息含量最高(gāo)的(de)是Kanto 地區(qū),爲0.524；而含量最低的(de)是Tohoku 地區(qū),爲0.264。遺傳距離從Tohoku 和(hé)Tozan 地區(qū)的(de)0.105 到Shikoku 和(hé)Kyushu 地區(qū)的(de)0.88 。通(tōng)過聚類分(fēn)析表明(míng),同一地區(qū)栽培的(de)品種大(dà)都歸爲一類,這(zhè)反應了(le)大(dà)麥在日本在栽培不但受曆史親緣關系的(de)影(yǐng)響,同時(shí)也(yě)有地理(lǐ)和(hé)環境因素的(de)影(yǐng)響。Tanya P 等用(yòng)SSR 對(duì)5 個(gè)韓國大(dà)豆品種、8 個(gè)泰國大(dà)豆品種和(hé)3 個(gè)野生大(dà)豆進行了(le)遺傳多(duō)樣性分(fēn)析。

 3.3 基因定位及構建遺傳連鎖圖譜

　　由于微衛星重複單位數量多(duō)，重複單位片段短，且重複程度不一樣，同一類微衛星可(kě)分(fēn)布在整個(gè)基因組的(de)不同位置上，可(kě)将随機PCR标記沿著(zhe)染色體錨定在已知位置，因而可(kě)以用(yòng)作功能基因定位。由于微衛星标記來(lái)源于基因本身的(de)序列，因而通(tōng)過對(duì)微衛星标記的(de)定位，也(yě)就相應地定位了(le)其來(lái)源基因。Beckmman和(hé)Soller 認爲, 多(duō)态的(de)簽條微衛星( Sequence -tagged Microsatellite site ,STMS) 對(duì)基因定位提供了(le)有效的(de)标記。

　　遺傳連鎖圖譜是利用(yòng)遺傳标記進行連鎖分(fēn)析來(lái)反應遺傳标記之間的(de)相對(duì)關系。現在使用(yòng)最廣泛的(de)是微衛星标記。其基本原理(lǐ)是：以微衛星位點爲基礎，在基因組中每隔一定距離找一個(gè)多(duō)态性的(de)微衛星标記，當這(zhè)些标記達到足夠的(de)飽和(hé)度（約每隔10-20cm一個(gè)，并覆蓋90%的(de)基因組）後，則可(kě)借助微衛星标記找到基因組中的(de)任何功能基因和(hé)QTL，并進行連鎖分(fēn)析，從而确定QTL在圖譜的(de)位置、與标記之間的(de)遺傳距離和(hé)QTL的(de)表型效應。Akkaga等将121個(gè)微衛星标記整合到水(shuǐ)稻四個(gè)群體的(de)RFLP框架圖上，平均每16-20cm就有一個(gè)微衛星标記。拟南(nán)芥、水(shuǐ)稻、番茄、土豆和(hé)玉米在遺傳圖譜上1cm分(fēn)别相當于物(wù)理(lǐ)距離的(de)150kb、300kb、500kb、1000kb和(hé)1500kb。相信随著(zhe)分(fēn)子遺傳标記技術尤其是微衛星技術的(de)進一步完善,對(duì)于構建基因文庫将會起到進一步的(de)推動作用(yòng)。

 3.4 構建指紋圖譜

　　基因組中各微衛星位點除重複數不同外，其堿基組成和(hé)結構是相似的(de)，因此可(kě)以以微衛星的(de)核心序列如（AC）n、（TG）n等作爲多(duō)位點探針，在基因組中同時(shí)檢測多(duō)個(gè)位點。由于不同個(gè)體、品種（系）或群體在被檢測位點上存在一定的(de)差異，通(tōng)過電泳及雜(zá)交，這(zhè)些差異将表現爲雜(zá)交帶的(de)有無，即産生微衛星DNA指紋圖。B.Beyerman等通(tōng)過DNA指紋印迹技術，利用(yòng)簡單重複序列（GATA）₁和(hé)（GTG）₅作探針，證實了(le)大(dà)麥和(hé)甜菜DNA指紋印迹區(qū)帶的(de)顯著差異。

 3.5 用(yòng)于種質鑒定和(hé)品種分(fēn)類

　　由于微衛星座位的(de)複等位性，使它易于鑒别同一物(wù)種的(de)不同基因型。Guilford等利用(yòng)（GA）₁₅（GT）₁₅作爲探針篩選蘋果基因組文庫，證明(míng)了(le)這(zhè)些重複序列的(de)多(duō)态性，并且利用(yòng)3個(gè)微衛星标記就能足以區(qū)分(fēn)21個(gè)蘋果品種。Akagi等利用(yòng)高(gāo)度多(duō)變的(de)含（AT）n的(de)17個(gè)微衛星标記，成功地區(qū)分(fēn)了(le)59個(gè)親緣關系極近的(de)粳稻品種。Aranzana MJ用(yòng)SSR對(duì)100個(gè)桃品種進行分(fēn)析，用(yòng)7個(gè)多(duō)态性微衛星位點得(de)到32個(gè)等位基因，可(kě)區(qū)分(fēn)78個(gè)不同的(de)基因型。

 3.6 分(fēn)子标記輔助選擇

　　微衛星标記應用(yòng)于标記輔助選擇具有很大(dà)的(de)潛力，它改變了(le)從表型值推斷基因型值的(de)選擇過程。分(fēn)子标記輔助選擇相對(duì)于傳統的(de)表型選擇來(lái)說，可(kě)以獲得(de)更大(dà)的(de)遺傳進展，尤其對(duì)于低遺傳力性狀、限制性狀和(hé)後期表達的(de)性狀，能增大(dà)選擇強度，縮短世代間隔，提高(gāo)選擇的(de)準确性。Zhang等利用(yòng)微衛星标記來(lái)預測産量和(hé)估計雜(zá)種優勢。