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SRAP基于PCR方法易于实现自动化 | |||
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杂种优势育种是一种重要的育种技术。惯例杂种优势育种实践中。育成新品种的周期长,存在着大量组配、大量淘汰的现象。胜利率较低。而利用SRA P分子标志技术预测杂种优势,可以从DNA 水平上了解杂交种的真实性,提高育种的选择效率和预见性,加快新品种的选育进程。Riaz等在用SRA P研究油菜的遗传多样性和杂种表示时,发现油菜的种子产量表示中亲优势,变化范围在16.9%26%绝大多数杂交种都超过它各自的自交系而且聚类分析时,分在不同类的杂交系的杂种优势比分在同一类的杂种优势强;因此,SRA P也可以用于数量性状的基因定位。品种的分子鉴别研究方面,于拴仓等在胚珠培养获得秘鲁番茄与栽培番茄的种间杂种的基础上,采用RA PDRGA SRA P分子标志技术从DNA 水平上分析亲本及杂交后代间的遗传差异性和相似性。统计分析标明种间杂种整合了栽培番茄和秘鲁番茄的遗传信息,杂种的230个位点中包含了30.4%栽培番茄特有信息、20.9%秘鲁番茄特有信息、46.5%共有信息;种间杂种与母本栽培番茄的基因组相似性达72.5%而与秘鲁番茄的基因组相似性为50.8%杂种明显偏向母本栽培番茄。由此可见,所得的种间杂种整合了栽培番茄和秘鲁番茄的遗传信息。
SRA P基于PCR方法。以此为基础,易于实现自动化。结合其它标志,可得到更加精确满意的结果。一旦SRA P标志与现有的育种顺序结合起来很有可能成为商业育种中快速取得经益的辅助技术。作为一个理想的分子标志技术,SRA P以它简便、中等产量、可显示大量的共显标志和易于得到测序所需的分离条带、扩增ORF区域等优点,将在蔬菜植物应用中展现出更广阔的发展前景。
序列相关扩增多态性又称为基于序列扩增多态性(SequencRelatA mplifiPolymorphSRA P也有的文献译为相关序列扩增多态性。由美国加州大学蔬菜作物系Li和Quiro博士首次正式提出SRA P为新一代分子标志。针对基因外显子里GC含量丰富而启动子和内含子里AT含量丰富的特点来设计引物进行扩增,一种基于PCR分子标志系统。2001年。因不同个体的内含子、启动子与间隔区长度不等而发生多态性因子。SRA P标志已在水稻、棉花、番茄、马铃薯、柑橘、大蒜、辣椒、黄瓜、芹菜、油菜、拟南芥和小麦等植物研究中得到胜利应用,具有简便、中等产量、高共显性、重复性、易于分离条带及测序等优点,适合基因定位、基因克隆、遗传图谱构建等生物学研究。
SRA P分子标志中引物的设计是关键。紧接着是CCGG一起组成核心序列,利用独特的引物设计对(OpenReadFrameORF开放式阅读框进行扩增。正向引物长17bp5′端的前10bp一段非特异性的填充序列。然后是靠着3′端的3个选择性碱基,对外显子进行扩增。反向引物长18bp即由5′的11个无特异性的填充序列和紧接着的AA TT组成的核心序列,及3′的3个选择性碱基,对内含子和启动子区域进行特异扩增;因个体不同以及物种的内含子、启动子与间隔长度不等而发生多态性扩增产物。
研究标明。如拟南芥2和4号染色体的全序列中,外显子一般处于富含GC区域。外显子CG比例分别为46.15%和44.08%而内含子中则为32.1%和33.08%而且除着丝粒区域有较低基因密度外,基因几乎平均分布在这两个染色体上。从GenBank中随机选择20个BA C序列,发现约66%CCGG序列位于这些克隆中的外显子内。据统计,拟南芥约1/3基因组外显子位于24号染色体上。运用CCGG序列就可特异扩增出包括这些组分的序列。
当然。富含AT区域序列通常见于启动子和内含子中,由于外显子序列在不同个体中通常是激进的这种低水平多态性限制了将它做为标记的来源。由于内含子、启动子和间隔序列在不同物种甚至不同个体间变异很大。SRA P中使用的反向引物的3′端含有核心AA TT以特异结合富含AT区,这就使得有可能扩增出基于内含子与外显子的SRA P多态性标记。
SRA P标志分析中共有两套引物。也有用19bp反向引物的这些是由Li等在发展SRA P流程时对引物大小进行实验发现的引物设计时有一个原则,长为17bp正向引物和长为18bp反向引物。就是引物之间不能形成发夹结构或其他二级结构,GC含量在40%50%之间,正向和反向引物的填充序列在组成上必须不同,长度为10l1bp试验标明,用单引物扩增只能扩增几条大约0.5lkh片段;使用较短引物,10bpRA PD引物,及含有SRA P引物核心序列的1415bp大小的引物,这些引物组合可得到多种扩增片段,但是扩增产物不稳定,特异性不强;2022bp引物放射自显影的结果背景太强;合适的引物大小在1718bp
1.2.2SRA P-PCR扩增SRA P-PCR扩增采用复性变温法。先按94℃变性1min35℃退火1min72℃延伸1.5min顺序,扩增程序为:94℃预变性5min然后。进行5个循环;然后将退火温度升至50℃,其他温度仍然不变,再进行3035个循环;最后,72℃再延伸5min即前5个循环复性温度35℃,后35个循环复性温度采用50℃。扩增开始时采用低的退火温度有利于两引物与DNA 靶位点的结合,随后循环中采用较高复性温度可保证产物以指数方式扩增。
扩增产物在变性聚丙烯酰胺凝胶上电泳分离后。回收后,从胶上割下获得SRA P标志差异片段。用相应引物直接测序,必要时可采用克隆测序。由于SRA P发生高强带,很少有重叠,而且引物较长,故比激进方法更易测序。
2SRA P标志在蔬菜作物育种上的应用
由于在不同的种、不同个体间具有一定的多态性SRA P技术已胜利应用于种质资源的鉴定与评价工作。对同一作物代表性资料用不同的分子标志方法进行遗传多样性分析和形态学分析。SRA P标志比AFLPRA PDSSR等其它方法提供更优良的信息。Ruiz等利用SSR和SRA P两种方法对来自不同地方3个品种的番茄进行了遗传多样性及亲缘关系的研究。虽然SSR和SRA P都能得到结果,与形态学变异及类型的进化史一致性方面。但是用SRA P标志取得的结果分辨率更高些。Ferriol等运用SRA PA FLP标志和形态学标记分析了69份甜瓜(Cucurbitamaxima遗传多样性,将其分为两个亚种和8个生态型,生态型变异性和生态型进化史上,SRA P标志提供的信息比AFLP更优良。另外,Ferriol等对笋瓜(Cucurbitamaxima19份种质资源进行了SRA PRA PD分析,对育种目标性状的评价方面,SRA P标志明显优于RA PD标志Ferrio1等运用SRA P技术进行了南瓜的遗传多样性评价。李严等进行西瓜杂交种遗传多态性的研究,利用25个引物组合对当前生产上推广的20个西瓜杂交种进行扩增,从中筛选得到20个多态性引物组合,共产生135个多态性条带,平均每个引物组合产生7.11个多态性条带,显示了较高的多态性比率。聚类分析20个引物组合的扩增结果,20份材料分为3大类,相似系数在0.290.86之间。这些都说明了SRA P一个评价遗传多样性、品种鉴定和系统发生的有效工具。
目前。构建了一张由130个SRA P标志和120个AFLP标志组成的遗传图谱。此图共有9个重要连锁群,运用SRA P标志构建遗传图谱已有成功的例子。Li等对羽衣甘蓝×花椰菜的86个RIL群体作图。总长2165cmSRA P和AFLP都均匀地分布在连锁群上,AFLP标志为显性标记,而约20%多态性SRA P分离为共显性标记。王刚等应用SRA P标志构建黄瓜连锁图谱,以黄瓜的两个自交系S06与S52杂交发生的F2群体为作图群体,使用筛选出的64个多态性引物组合对F2群体进行检测分析,得到108个多态性位点,获得由92个标志座位组成、覆盖7个连锁群、总长1164.2cm标志平均间距12.6cm遗传图谱。潘俊松等以黄瓜自交系S06与S52杂交发生的F2群体(共93个单株)为作图群体,应用SA P标志构建了黄瓜的分子遗传框架图谱:筛选多态性较好的64个引物组合进行群体检测,共得到108个多态性条带;用Mapmakeir/EXP3.0构建连锁群,77个标志位点进入9个大的连锁群(LOD≥3.0总长l114.2cm标志平均间距14.5cm标志间最大间距36.2cm最小0.5cm标志均匀分布于整个连锁群,没有聚集在某一个区域的现象。
2.3重要性状的标志
蔬菜作物中。那么在以后的新品种的选育、性状标志的辅助选择等方面都具有重大的作用。Li等在大白菜中发现了一个与雄性不育基因有关的SRA P标志;油菜中筛选到一个与Rf连锁的SRA P标志;芹菜中获得了一个与病毒抗性基因紧密连锁的SRA P标志。潘俊松等在黄瓜中,如果一些重要性状能够标志进去。将始花节位性状控制基因ffn定位在第Ⅸ连锁群上。
研究比较基因组学对研究物种的起源和进化都具有很重要的意义。利用基于PCRcDNA -SRA P分析来检测编码区的多态性具有简便、快捷、高效的特点。Li等用花椰菜DH植株与青花菜杂交产生的F2群体88个单株,而转录图谱是进行比较基因组学研究极为有效的手段。使用48个引物组合,从88个cDNA 中检测到281个多态性cDNA -SRA P标志,平均每个引物对产生6个,21.1%为共显性,构建了由247个标记组成的转录图谱。进一步利用这个图谱,胜利进行了甘蓝类蔬菜作物与拟南芥基因组的基因排列与组成分析,发现这两类基因组的广泛同一性,190个多态性cDNA -SRA P标志中,共有169个相似序列;这种同一性集中在某些染色体片段而非整个染色体上;甘蓝中大多数重复区段集中对应于拟南芥1号与5号染色体,而不是2号与4号染色体。说明这两种植物的染色体片段的基因组有很高的同源性。
多数SRA P标志包括了可译框中的外显子。该基因位于5号染色体上,这为特定性状基因的分离克隆提供了极大方便。Li等通过RIL群体获得基因的显性标记SRA P133与拟南芥中BA C克隆F4C21中一未知基因的可译框高度同源。此基因座已经定位了一个去饱和基因。据此推测标志SRA P也在这个基因内部。
Li等利用SRA P技术获得一个与基因共分离的标志。胜利分离到基因;并通过遗传转化导入拟南芥,再用此标志序列来筛选青花菜BA C文库的一个BA C克隆。进行了该基因的功能分析。同时正在从结球白菜的花粉母细胞、减数分裂期的花蕾分离出mRNA 进行cDNA SRA P指纹图谱分析,以期克隆一些特异表达的基因,并初步获得PMC特异表达的基因。
利用SRA P进行QTL定位研究。应用QTLMapperl.6各检测到4个控制黄瓜侧枝数(Ibn和侧枝平均长度(Ibl数量性状座位(QTL其中,可以发掘有用基因加速分子育种进程。王刚等构建黄瓜SRA P遗传连锁图谱。对Ibn贡献率最大的QTL位于第二连锁群的MEllSA 4B-ME5EM5区间,其SO6基因型具有增效作用;对Ibl贡献率最大的OTL位于第二连锁群的DClOD3-DClEMl4区间,其SO6基因型具有增效作用,说明用SRA P进行OTL定位研究是非常有效的
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