• 第一步，在性状分离群体中，挑选极端个体分别混合构建极端混合池，利用绿色基因芯片对双亲和极端混合池的DNA做基因指纹分析，初步确定目标基因所在的染色体区段。

• 第二步，在目标基因所在区段，根据基因组序列的多态性设计标记引物，从性状分离群体中鉴定筛选出重组单株。

• 第三步，利用绿色基因芯片对重组单株进行基因指纹鉴定，确定目标基因的精细定位，根据已知相关基因信息，确认是否发现新的功能基因。

完成这3步需要15-20天时间，现在有没有想进实验室干起来的冲动啦？

其实，“寻找基因”、“定位基因”的科学研究，从上个世纪80年代开始，就一直是生物学研究的热门课题，只不过受制于研究条件的限制，很少有人能亲手实践。

经过众多科学家的努力，一步步创造条件、升级仪器设备和研究工具，生物研究人员才有了广泛参与和实践的机会，而利用绿色基因芯片使基因定位和分离更有了“复兴号”般的速度。

在弄清楚基因芯片为什么能这么快、这么精准地进行基因定位前，我们可能还需要厘清一些头绪，比如，为什么要研究农作物的基因？寻找并定位这些基因对种子的选育工作有什么意义？过去育种家们都是怎么实现的呢？这样，或许能对我们的工作有更深入的理解。

简单说，一个基因，就是一个DNA分子段片。

而一个DNA分子段片（双螺旋结构的长链）上则储存着生命孕育、生长、凋零的密码。这些密码由4个字母（A、G、C、T）分别代表四个不同的碱基编码而成，它们两两配对，由几十个到几万个不等的碱基对组成的字符串决定一个生物功能，称为一个基因。相对应的，基因组则是一个生物种群所有基因的总和。

（如图，4个单碱基排列组合形成的一个字符串即为一个基因。一个基因的两条链按A-T，G-C配对的原则形成互补链）

一个基因序列中的三个相邻碱基（字母）构成一个三联体密码，这些五花八门的碱基组合决定了生物体中各种各样蛋白质的氨基酸组成，不同的蛋白质聚合在一体，便打造出形形色色、复杂多变的生命体，打一个形象的比喻：

比如：ACA  CAC  ATA  AGC  ATA  AGC……

    我     爱     我      的     家     人

假如最后一个密码AGC通过杂交，被换成了AGT，那么这句话的意思可能就被改写成了“我爱我的家园”；假如有些密码出现了“倒位”，那么“句子意思”会变得莫明其妙（毕竟，“家人我爱我的”这句话被认为是病句），从而表现为生物学功能异常。

自然界中发生的变异乃至进化，就来源于DNA字符串上的细微变化，这些变化改变了蛋白质的结构，进而改变其功能，生命活动也会因此而改变，物种也因此变得丰富多样。

就水稻育种而言，育种家在认识基因之前，主要根据水稻的表现型进行杂交改良，例如：用大穗水稻与多穗的水稻品种杂交，选育稻穗既大又多的品种，从而增加产量。当产量达到一定水平后，育种家迫切需要改良水稻看不见的性状，例如淀粉的含量和组成。这样就要求育种家能够鉴定挑选携带优质基因的品种进行杂交，将高产优质基因组合在一起，培育更受市场欢迎的新品种。

设想一下，如果育种家们能够“看见”那些决定农作物产量、品质、是否抗病、抗虫的基因，会不会有一种提前预知“中奖号码”的感觉？

寻找到这些表达特定功能的基因，何其容易？要知道，在10年前，完成一个基因的精细定位就足以撑起一篇优秀的硕士甚至是博士毕业论文啦！

下面，我们还是以水稻为例，用一个比喻来解释下遗传学家们如何定位一个基因：

水稻有12条染色体，从现在开始，你可以把这12条染色体想像成12条错综复杂的高速公路。某一天，你接到任务要开车去11号公路的某处去取货，如果没有路标，你是不是很难完成任务？高速路上的路标就像水稻染色体上的分子标记（SNP遗传标记），用这些标记来告诉育种家各个功能基因所在的位置。

（这里的SNP遗传标记，又叫分子标记，就是碱基多种组合的一种状态，SNP标记越多，代表遗传多样性越丰富，育种家们可用的基因标识就越多。）

但是，由于染色体上相邻的DNA段片在遗传过程中可能会紧挨着一同遗传下来（遗传连锁）。所以，在过去没有“百度地图”的情况下，你就需要一个路标一个路标的排查，直到排查完所有的路标，才能发现你的货物（目标基因），这将耗费大量的时间和人力。

以“广亲和”基因的定位为例，水稻育种家们知道，籼稻和粳稻分别属于不同的亚种，两者杂交会导致不育，即不结实或结实率低。为了实现籼稻与粳稻的婚配，水稻研究人员找到了一个广亲和基因，带有广亲和基因的水稻品种，既能与籼稻“婚配”，又能与粳稻“婚配”，且杂交的后代结实率高。

弄清楚这个“广亲和”基因，将会产生巨大的应用价值。张启发院士的课题组从1990年开始研究水稻广亲和基因，从遗传分析、基因定位到最终成功克隆出广亲和主效基因S5，历时18年，共有7家研究机构的20多位研究人员参与项目研究，这其中大部分的工作都是在寻找基因标记和精细定位基因。

如今，随着生物技术的进步和发展，特别是基因测序技术和基因芯片技术的快速发展，让寻找基因标记更加快捷方便。而且，利用分子标记鉴定挑选携带特殊基因的品种，例如携带广亲和基因的水稻亲本培育超级杂交种已成为新的育种实践。

水稻绿色基因芯片就是充分利用国际前沿的水稻功能基因组研究成果，挖掘海量水稻的全基因组序列，在几百万个遗传标记中筛选出与抗病、抗虫、抗旱、高肥效、优质、高产密切相关的分子标记，经过反复研究和验证决选出有代表性的、能够精准检测的单碱基（SNP）标记，设计成检测探针，并且利用国际上最尖端的分子标记检测技术和设备研制而成。

（如图，水稻品种中是否携带已经定位和分离的重要功能基因以及它们在染色体上的位置，可通过绿色基因芯片精准检测）

研发人员将待测植株中携带了全部基因信息的DNA与芯片上的“分子标记”检测探针进行互补杂交，若互补配对成功，则会反应出不同颜色的信号，通过极高分辨率激光扫描和计算机分析，绘制成基因指纹图。

简单而言，芯片上高质量的分子标记检测的是水稻基因组上特定“位置”的代表性“关键遗传信息”，它们就好比水稻遗传天书里的“关键句子”，不同的是，这些句子是由A、T、C、G书写而成，将这些“关键句子”作“重点标注”、“关联阅读”和“意义理解”，基本上就能帮助我们很快掌握一个水稻品种的全部遗传信息和关键特征特性。

通过基因指纹图，育种研发人员就能够在全基因组水平上轻松定位到待检测样品的功能基因，明确哪个基因区段是“抗病的、感病的”、“抗虫的、不抗虫的”、“抗旱的，不抗旱的”、“优质的、劣质的”。

如果将分子标记比作在水稻品种中作“遗传地图”，那么水稻绿色基因芯片则是将地图精确到了“每一条街道”的“每一个门牌号”。

所以，赶紧来试一试我们的绿色基因芯片，感受一下“复兴号”的速度吧。

想知道更多关于我们的技术和产品吗？

请扫码进入“双绿源小程序”了解