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SRAP基于PCR方法易于實現自動化 | |||
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雜種優勢育種是一種重要的育種技術。慣例雜種優勢育種實踐中。育成新品種的周期長,存在著大量組配、大量淘汰的現象。勝利率較低。而利用SRA P分子標志技術預測雜種優勢,可以從DNA 水平上了解雜交種的真實性,提高育種的選擇效率和預見性,加快新品種的選育進程。Riaz等在用SRA P研究油菜的遺傳多樣性和雜種表示時,發現油菜的種子產量表示中親優勢,變化范圍在16.9%26%絕大多數雜交種都超過它各自的自交系而且聚類分析時,分在不同類的雜交系的雜種優勢比分在同一類的雜種優勢強;因此,SRA P也可以用于數量性狀的基因定位。品種的分子鑒別研究方面,于拴倉等在胚珠培養獲得秘魯番茄與栽培番茄的種間雜種的基礎上,采用RA PDRGA SRA P分子標志技術從DNA 水平上分析親本及雜交后代間的遺傳差異性和相似性。統計分析標明種間雜種整合了栽培番茄和秘魯番茄的遺傳信息,雜種的230個位點中包含了30.4%栽培番茄特有信息、20.9%秘魯番茄特有信息、46.5%共有信息;種間雜種與母本栽培番茄的基因組相似性達72.5%而與秘魯番茄的基因組相似性為50.8%雜種明顯偏向母本栽培番茄。由此可見,所得的種間雜種整合了栽培番茄和秘魯番茄的遺傳信息。
SRA P基于PCR方法。以此為基礎,易于實現自動化。結合其它標志,可得到更加精確滿意的結果。一旦SRA P標志與現有的育種順序結合起來很有可能成為商業育種中快速取得經益的輔助技術。作為一個理想的分子標志技術,SRA P以它簡便、中等產量、可顯示大量的共顯標志和易于得到測序所需的分離條帶、擴增ORF區域等優點,將在蔬菜植物應用中展現出更廣闊的發展前景。
序列相關擴增多態性又稱為基于序列擴增多態性(SequencRelatA mplifiPolymorphSRA P也有的文獻譯為相關序列擴增多態性。由美國加州大學蔬菜作物系Li和Quiro博士首次正式提出SRA P為新一代分子標志。針對基因外顯子里GC含量豐富而啟動子和內含子里AT含量豐富的特點來設計引物進行擴增,一種基于PCR分子標志系統。2001年。因不同個體的內含子、啟動子與間隔區長度不等而發生多態性因子。SRA P標志已在水稻、棉花、番茄、馬鈴薯、柑橘、大蒜、辣椒、黃瓜、芹菜、油菜、擬南芥和小麥等植物研究中得到勝利應用,具有簡便、中等產量、高共顯性、重復性、易于分離條帶及測序等優點,適合基因定位、基因克隆、遺傳圖譜構建等生物學研究。
SRA P分子標志中引物的設計是關鍵。緊接著是CCGG一起組成核心序列,利用獨特的引物設計對(OpenReadFrameORF開放式閱讀框進行擴增。正向引物長17bp5′端的前10bp一段非特異性的填充序列。然后是靠著3′端的3個選擇性堿基,對外顯子進行擴增。反向引物長18bp即由5′的11個無特異性的填充序列和緊接著的AA TT組成的核心序列,及3′的3個選擇性堿基,對內含子和啟動子區域進行特異擴增;因個體不同以及物種的內含子、啟動子與間隔長度不等而發生多態性擴增產物。
研究標明。如擬南芥2和4號染色體的全序列中,外顯子一般處于富含GC區域。外顯子CG比例分別為46.15%和44.08%而內含子中則為32.1%和33.08%而且除著絲粒區域有較低基因密度外,基因幾乎平均分布在這兩個染色體上。從GenBank中隨機選擇20個BA C序列,發現約66%CCGG序列位于這些克隆中的外顯子內。據統計,擬南芥約1/3基因組外顯子位于24號染色體上。運用CCGG序列就可特異擴增出包括這些組分的序列。
當然。富含AT區域序列通常見于啟動子和內含子中,由于外顯子序列在不同個體中通常是激進的這種低水平多態性限制了將它做為標記的來源。由于內含子、啟動子和間隔序列在不同物種甚至不同個體間變異很大。SRA P中使用的反向引物的3′端含有核心AA TT以特異結合富含AT區,這就使得有可能擴增出基于內含子與外顯子的SRA P多態性標記。
SRA P標志分析中共有兩套引物。也有用19bp反向引物的這些是由Li等在發展SRA P流程時對引物大小進行實驗發現的引物設計時有一個原則,長為17bp正向引物和長為18bp反向引物。就是引物之間不能形成發夾結構或其他二級結構,GC含量在40%50%之間,正向和反向引物的填充序列在組成上必須不同,長度為10l1bp試驗標明,用單引物擴增只能擴增幾條大約0.5lkh片段;使用較短引物,10bpRA PD引物,及含有SRA P引物核心序列的1415bp大小的引物,這些引物組合可得到多種擴增片段,但是擴增產物不穩定,特異性不強;2022bp引物放射自顯影的結果背景太強;合適的引物大小在1718bp
1.2.2SRA P-PCR擴增SRA P-PCR擴增采用復性變溫法。先按94℃變性1min35℃退火1min72℃延伸1.5min順序,擴增程序為:94℃預變性5min然后。進行5個循環;然后將退火溫度升至50℃,其他溫度仍然不變,再進行3035個循環;最后,72℃再延伸5min即前5個循環復性溫度35℃,后35個循環復性溫度采用50℃。擴增開始時采用低的退火溫度有利于兩引物與DNA 靶位點的結合,隨后循環中采用較高復性溫度可保證產物以指數方式擴增。
擴增產物在變性聚丙烯酰胺凝膠上電泳分離后?;厥蘸螅瑥哪z上割下獲得SRA P標志差異片段。用相應引物直接測序,必要時可采用克隆測序。由于SRA P發生高強帶,很少有重疊,而且引物較長,故比激進方法更易測序。
2SRA P標志在蔬菜作物育種上的應用
由于在不同的種、不同個體間具有一定的多態性SRA P技術已勝利應用于種質資源的鑒定與評價工作。對同一作物代表性資料用不同的分子標志方法進行遺傳多樣性分析和形態學分析。SRA P標志比AFLPRA PDSSR等其它方法提供更優良的信息。Ruiz等利用SSR和SRA P兩種方法對來自不同地方3個品種的番茄進行了遺傳多樣性及親緣關系的研究。雖然SSR和SRA P都能得到結果,與形態學變異及類型的進化史一致性方面。但是用SRA P標志取得的結果分辨率更高些。Ferriol等運用SRA PA FLP標志和形態學標記分析了69份甜瓜(Cucurbitamaxima遺傳多樣性,將其分為兩個亞種和8個生態型,生態型變異性和生態型進化史上,SRA P標志提供的信息比AFLP更優良。另外,Ferriol等對筍瓜(Cucurbitamaxima19份種質資源進行了SRA PRA PD分析,對育種目標性狀的評價方面,SRA P標志明顯優于RA PD標志Ferrio1等運用SRA P技術進行了南瓜的遺傳多樣性評價。李嚴等進行西瓜雜交種遺傳多態性的研究,利用25個引物組合對當前生產上推廣的20個西瓜雜交種進行擴增,從中篩選得到20個多態性引物組合,共產生135個多態性條帶,平均每個引物組合產生7.11個多態性條帶,顯示了較高的多態性比率。聚類分析20個引物組合的擴增結果,20份材料分為3大類,相似系數在0.290.86之間。這些都說明了SRA P一個評價遺傳多樣性、品種鑒定和系統發生的有效工具。
目前。構建了一張由130個SRA P標志和120個AFLP標志組成的遺傳圖譜。此圖共有9個重要連鎖群,運用SRA P標志構建遺傳圖譜已有成功的例子。Li等對羽衣甘藍×花椰菜的86個RIL群體作圖。總長2165cmSRA P和AFLP都均勻地分布在連鎖群上,AFLP標志為顯性標記,而約20%多態性SRA P分離為共顯性標記。王剛等應用SRA P標志構建黃瓜連鎖圖譜,以黃瓜的兩個自交系S06與S52雜交發生的F2群體為作圖群體,使用篩選出的64個多態性引物組合對F2群體進行檢測分析,得到108個多態性位點,獲得由92個標志座位組成、覆蓋7個連鎖群、總長1164.2cm標志平均間距12.6cm遺傳圖譜。潘俊松等以黃瓜自交系S06與S52雜交發生的F2群體(共93個單株)為作圖群體,應用SA P標志構建了黃瓜的分子遺傳框架圖譜:篩選多態性較好的64個引物組合進行群體檢測,共得到108個多態性條帶;用Mapmakeir/EXP3.0構建連鎖群,77個標志位點進入9個大的連鎖群(LOD≥3.0總長l114.2cm標志平均間距14.5cm標志間最大間距36.2cm最小0.5cm標志均勻分布于整個連鎖群,沒有聚集在某一個區域的現象。
2.3重要性狀的標志
蔬菜作物中。那么在以后的新品種的選育、性狀標志的輔助選擇等方面都具有重大的作用。Li等在大白菜中發現了一個與雄性不育基因有關的SRA P標志;油菜中篩選到一個與Rf連鎖的SRA P標志;芹菜中獲得了一個與病毒抗性基因緊密連鎖的SRA P標志。潘俊松等在黃瓜中,如果一些重要性狀能夠標志進去。將始花節位性狀控制基因ffn定位在第Ⅸ連鎖群上。
研究比較基因組學對研究物種的起源和進化都具有很重要的意義。利用基于PCRcDNA -SRA P分析來檢測編碼區的多態性具有簡便、快捷、高效的特點。Li等用花椰菜DH植株與青花菜雜交產生的F2群體88個單株,而轉錄圖譜是進行比較基因組學研究極為有效的手段。使用48個引物組合,從88個cDNA 中檢測到281個多態性cDNA -SRA P標志,平均每個引物對產生6個,21.1%為共顯性,構建了由247個標記組成的轉錄圖譜。進一步利用這個圖譜,勝利進行了甘藍類蔬菜作物與擬南芥基因組的基因排列與組成分析,發現這兩類基因組的廣泛同一性,190個多態性cDNA -SRA P標志中,共有169個相似序列;這種同一性集中在某些染色體片段而非整個染色體上;甘藍中大多數重復區段集中對應于擬南芥1號與5號染色體,而不是2號與4號染色體。說明這兩種植物的染色體片段的基因組有很高的同源性。
多數SRA P標志包括了可譯框中的外顯子。該基因位于5號染色體上,這為特定性狀基因的分離克隆提供了極大方便。Li等通過RIL群體獲得基因的顯性標記SRA P133與擬南芥中BA C克隆F4C21中一未知基因的可譯框高度同源。此基因座已經定位了一個去飽和基因。據此推測標志SRA P也在這個基因內部。
Li等利用SRA P技術獲得一個與基因共分離的標志。勝利分離到基因;并通過遺傳轉化導入擬南芥,再用此標志序列來篩選青花菜BA C文庫的一個BA C克隆。進行了該基因的功能分析。同時正在從結球白菜的花粉母細胞、減數分裂期的花蕾分離出mRNA 進行cDNA SRA P指紋圖譜分析,以期克隆一些特異表達的基因,并初步獲得PMC特異表達的基因。
利用SRA P進行QTL定位研究。應用QTLMapperl.6各檢測到4個控制黃瓜側枝數(Ibn和側枝平均長度(Ibl數量性狀座位(QTL其中,可以發掘有用基因加速分子育種進程。王剛等構建黃瓜SRA P遺傳連鎖圖譜。對Ibn貢獻率最大的QTL位于第二連鎖群的MEllSA 4B-ME5EM5區間,其SO6基因型具有增效作用;對Ibl貢獻率最大的OTL位于第二連鎖群的DClOD3-DClEMl4區間,其SO6基因型具有增效作用,說明用SRA P進行OTL定位研究是非常有效的
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