基于ISSR和AFLP标记开发甜菜 SSR 引物的研究

本研究以ISSR-PCR和AFLP标记原理为基础,介绍一种新的分离甜菜基因组微卫星引物的方法。首先对甜菜基因组DNA进行酶切并连接已知序列的接头,构建基因组DNA酶切文库,同时用一个或两个ISSR引物,扩增文库中两端含微卫星序列片段并进行克隆测序,根据测序结果设计微卫星序列间的IP1引物和IP1与微卫星序列间IP2 引物;再根据侧翼序列克隆原理,采用巢式PCR进行基因组步移,扩增IP2引物下游序列,根据巢式PCR产物测序结果,设计微卫星序列另一侧的引物IP3 ,IP2和IP3即为SSR标记引物,对获得的SSR引物进行PCR验证,结果表明SSR引物产率为16%,本研究获得的SSR引物具有较高的多态性,对于后续的遗传多样性检测和遗传连锁图构建具有重要意义。     

二月兰SSR-PCR反应体系的优化及引物筛选

为建立适合二月兰的SSR-PCR反应体系,采用正交试验设计方法对影响二月兰SSR反应体系的5个因素(DNA模板、Mg~(2+)、d NTPs、引物和Taq聚合酶)进行优化试验,筛选出每个因素的最佳水平。结果表明,10μL反应体系中,Mg~(2+)浓度2.0 mmol/L,d NTPs浓度0.4 mmol/L,引物浓度0.6μmol/L,DNA模板量20 ng,Taq聚合酶量0.6 U。以3份二月兰基因组DNA为模板,利用优化后的SSR-PCR反应体系进行引物筛选,从50对SSR引物中成功筛选出扩增条带清晰、具有多态性的引物有12对,证明该反应体系具有较好的稳定性和通用性。研究建立和优化的二月兰SSR-PCR反应体系,为进一步利用SSR标记技术开展二月兰分子生物学研究提供了理论依据和技术参考。     

棉花SSR多重PCR技术的初步研究和利用

简单重复序列(simple sequences repeat,SSR)具有数量丰富、高度多态、共显性等优点,是一种极具实用价值的标记,目前已成为研究种质资源遗传多样性、基因组作图的首选标记.SSR多重PCR扩增法可同时完成多个标记检测,具有高效、经济、快捷的特点,并保持了单一SSR引物扩增的高度敏感性和准确性.本文选取6对SSR引物,配成三组SSR两重PCR反应,并设置五种不同反应体系以探索PCR反应体系对其影响,以单一引物PCR扩增为对照,对用于构建亚洲棉(Gossypium arboreum)遗传图谱所用的亲本、F1及F2群体单株的DNA模板进行多重PCR探索、分析;另外,在扩增产物的电泳检测时,结合银染技术,试验了单一引物PCR扩增产物在同一泳道同时上样和先后分时上样的两重检测的方法,以期对这种方法进行多态性位点检测的效果进行评价.结果表明,即使采用与单一引物PCR相同的反应体系,两重PCR扩增也可获得与之相同的多态性产物;而两重检测法的结果亦显示出与相应的单引物检测到的相应的多态性位点,能准确反映单引物所能达到的检测效果,因而为SSR的多重PCR和扩增后多重检测的技术在高效的遗传图谱构建工作中进一步应用提供实验依据.     

甜菜多重SSR-PCR体系的建立和优化

为了建立甜菜多重SSR-PCR体系,通过利用11对甜菜SSR核心引物,根据SSR扩增产物片段大小的不同,构建甜菜2~5重SSR-PCR反应体系。结果表明,在单一SSR-PCR的基础上,甜菜2~3重SSR-PCR的体系为：每增加一重SSR,仅仅增加相应引物的量以及减少去离子水的量。甜菜4~5重SSR-PCR,要在单一PCR的基础上增加0.5倍DNTPs的含量以及相应引物的量,同时根据个别引物扩增效率的不同,相应减少或者增加0.5倍个别引物的量,并成功的构建了16个4重PCR和9个5重PCR。多重PCR反应能够产生与单一PCR相同的多态性,但是却比单一PCR提高了2~5倍的效率,甜菜多重PCR体系的建立将大大加速甜菜品种纯度和真实性鉴定的速度,也将更快的促进甜菜分子生物学其他领域的发展。     

基于ISSR和AFLP标记开发甜菜SSR引物

基于AFLP和ISSR标记原理,采用基因组步移技术,建立了一种新的分离甜菜基因组微卫星引物的方法。具体步骤为:(1)构建基因组DNA限制性内切酶文库,ISSR引物扩增文库中两端含微卫星序列的片段并进行克隆测序,根据测序结果设计微卫星序列间的引物IP1和IP2;(2)巢式PCR进行基因组步移,扩增IP2引物下游序列并测序,进而设计微卫星引物IP3,引物IP2和IP3即为SSR标记引物。对获得的SSR引物进行PCR验证,结果表明,SSR引物产率为16%,研究获得的SSR引物具有较高的多态性,对于后续的遗传多样性检测和遗传连锁图构建具有重要意义。     

39种桉树微卫星序列的遗传多样性分析

为进一步研究桉树微卫星跨种的相似性及长度多态性,从基因组DNA遗传变异的角度探讨各个桉树种间的遗传多态性程度,本研究选用2个扩增结果稳定,微卫星完整的SSR位点进行PCR产物直接测序,从DNA序列的层次上对39种桉树进行遗传多样性分析和微卫星多态性分析。从SSR位点的层次上进行遗传多样性分析发现,2个SSR位点Nei's遗传多样性指数Hs平均为0.576,期望杂合度He平均为0.736,多态信息含量PIC平均为0.694,位点e SSR-GR124遗传多样性较高,位点g SSR-CA013序列相对更为保守。基于微卫星序列和侧翼保守序列的比对分析,微卫星重复次数的变化可能与属内各亚属间的分类相关性较大,微卫星序列的碱基替换可能与属间分类的相关性更大。由2个位点的综合序列进行相似性比较和系统发育树分析发现,位点e SSR-GR124和位点g SSR-CA013能够作为伞房属和桉属属间分类鉴定的依据。     

苦瓜性别相关SSR和SRAP分子标记的筛选及分析

为揭示苦瓜雌雄花芽基因组间的分子差异,参照BSA法原理,构建了普通苦瓜雌雄花芽的DNA池和不同性型苦瓜雌雄花芽的DNA池,从26对SSR引物和30对SRAP引物中筛选特异引物对这些基因池进行差异性扩增。分析结果发现,两种标记分别筛选得到9对SRAP特异引物和8对SSR特异引物,引物有效率为30%和30.8%。苦瓜雌花芽和雄花芽DNA序列存在差异,SSR标记在分析普通苦瓜花芽DNA池和不同性型苦瓜花芽的DNA池时,多态性比率分别是10.7%和22.5%,SRAP的多态性比率则是7.4%和24.7%。SRAP扩增的雌性花芽的特异条带数较多,SSR分析雌雄花芽却只扩增出雄花芽的特异条带。但这些条带是否与性别表达基因紧密连锁,还需利用不同苦瓜的雌雄花芽DNA进行验证。这一研究结果为揭示苦瓜性别表达的分子机理奠定了基础。     

构建黍稷分子遗传图谱SSR引物的筛选

采用SSR-PCR扩增技术,将实验室利用高通量测序与磁珠富集法结合开发得到的1 210对黍稷SSR引物进行筛选,筛选出在会宁大黄糜、陇糜8号、太原55号和会宁野糜子4个黍稷品种之间表现出条带清晰、多态性明显、重复性较好的引物;并通过提取DNA以及PCR过程中退火温度的简单优化来建立比较适宜的黍稷SSR分子标记反应体系。结果表明,在DNA提取过程中将ddH2O的量减少到100μL,增加65℃的水浴时间并增加4%β-巯基乙醇和DNA浓度等可以获得较高质量的DNA。利用优化好的反应体系从1 210对SSR引物中筛选出116对多态性较好的引物,占总数的9.59%,其中,群体一的2个亲本所特有的引物有36对,群体二的2个亲本中特有的引物有97对,2个群体共有的多态性引物有19对;对引物碱基结构分析发现,选用的1 210对引物中有1 173个双碱基重复SSR和36个三碱基重复SSR;筛选到的多态性引物中双碱基重复SSR有102个。三碱基重复SSR有14个。筛选出的多态性SSR标记能用于黍稷的遗传多样性和群体遗传结构研究。     

构建黍授分子遗传图谱ssR引物的筛选

采用SSR-PCR扩增技术,将实验室利用高通量测序与磁珠富集法结合开发得到的1210对黍援SSR引物进行筛选,筛选出在会宁大黄糜、陇糜8号、太原55号和会宁野糜子4个泰援品种之间表现出条带清晰、多态性明显、重复性较好的引物;并通过提取DNA以及PCR过程中退火温度的简单优化来建立比较适宜的泰援SSR分子标记反应体系。结果表明,在DNA提取过程中将ddH20的量减少到100μL,增加65℃的水浴时间并增加4%β-筑基乙醇和DNA浓度等可以获得较高质量的DNA。利用优化好的反应体系从1210对SSR引物中筛选出116对多态性较好的引物,占总数的9.59%,其中,群体一的2个亲本所特有的引物有36对,群体二的2个亲本中特有的引物有97对,2个群体共有的多态性引物有19对;对引物碱基结构分析发现,选用的1210对引物中有1173个双碱基重复SSR和36个三碱基重复SSR;筛选到的多态性引物中双碱基重复SSR有102个。三碱基重复SSR有14个。筛选出的多态性SSR标记能用于泰援的遗传多样性和群体遗传结构研究。     

36个马铃薯品种的SSR分析

为明确36个马铃薯品种在DNA分子水平上的遗传差异,利用SSR分子标记技术对其多态性进行了分析。试验从90对SSR引物中筛选出适宜于36个马铃薯品种基因组DNA扩增的引物10对,PCR扩增获得301个SSR条带,多态性条带百分率为71.1%。引物STACCA3和SSR111扩增的SSR指纹图谱差异明显,可作为36个马铃薯品种间鉴别的分子依据。36个马铃薯品种间的遗传距离(GD)变幅为0.33～0.85,平均为0.54,其中,大于GD平均值的品种有20个,占供试品种的55.56%。以GD值0.57为基准,将36个马铃薯品种划分成7类,从DNA分子水平揭示出各供试品种间的亲缘关系。     

茄子ISSR和SSR分子标记的鉴定技术分析

以茄子为研究对象,初步建立起茄子的ISSR和SSR分子标记技术体系,包括DNA提取、退火温度、循环次数和引物筛选等。结果表明,ISSR分子标记体系中,从49条引物中筛选出3个条带清晰的引物对6个品种进行扩增,共检测出26条带,其中多态性带21条,多态性比例为80.77%;SSR分子标记体系中,从4对引物中筛选出3个条带清晰的引物对6个品种进行扩增,共检测出17条带,其中多态性带5条,多态性比例为29.41%,2种方法均能把6个茄子品种区分开来,本实验为茄子品种鉴定和新品种选育提供理论依据。     

番茄叶片DNA提取、SSR-PCR反应体系优化及引物筛选

为了进一步开发利用番茄种质资源和开展分子标记辅助选择育种,本研究利用高通量组织研磨机研磨微量叶片,通过改良CTAB法快速提取DNA,并利用L16(45)正交设计试验,综合采用直观量化分析和方差分析两种方法,分析Mg2+、d NTPs、Taq DNA聚合酶、引物、模板DNA浓度5个因素对番茄SSR-PCR扩增的影响,比较不同处理组合扩增效果的差异,最终筛选与验证最优的番茄SSR-PCR反应体系,并在此体系下对SSR引物进行筛选。结果表明番茄SSR-PCR最佳反应体系(20μL)为Mg2+3.0 mmol/L、d NTPs 0.4 mmol/L、Taq DNA聚合酶0.5 U、引物0.5μmol/L、模板DNA 40 ng;且利用优化后的反应体系,从540对SSR引物中筛选出373对(占69.07%)扩增条带清晰、多态性丰富的引物。该SSR-PCR体系的建立为番茄种质资源遗传多样性分析,品种鉴定及指纹图谱构建等研究提供了一个标准化的程序。     

苦瓜SSR-PCR体系优化及其引物在瓜类作物中的穿梭性

为构建高密度苦瓜SSR分子标记遗传图谱,利用正交设计L16(45)对苦瓜SSR-PCR体系进行优化。采用该体系和本实验室开发的300对SSR引物对4种表型差异较大的苦瓜材料基因组DNA进行了多态性引物筛选,并用筛选出来的多态性引物对黄瓜、甜瓜、西瓜、丝瓜、冬瓜、南瓜进行了PCR扩增,研究了苦瓜SSR引物对6种瓜类作物扩增的通用性及多态性。优化后的SSR反应体系为:d NTPs(2.5 mmol/L)0.5μL、Taq DNA聚合酶(5 U/μL)0.1μL、10×PCR-Buffer 1.5μL、SSR引物(10μmol/L)0.6μL、模板DNA(100 ng/μL)70 ng,总反应体系为10μL。在苦瓜300对SSR引物中,筛选出49对条带清晰的多态性引物,多态性比率为16.3%。其中苦瓜SSR引物对黄瓜、甜瓜、西瓜、丝瓜、冬瓜、南瓜扩增的通用性分别为61.2%、51.0%、59.2%、57.1%、49.0%、59.2%;每个物种不同类型间的多态性比率排序为丝瓜(22.4%)西瓜(16.3%)甜瓜(14.3%)、冬瓜(14.3%)黄瓜(8.2%)南瓜(2.0%)。即有棱丝瓜和无棱丝瓜之间、圆形西瓜和椭圆形西瓜之间多态性较高,瓜用南瓜和叶用南瓜之间多态性比率最低。说明部分苦瓜的SSR标记在其他葫芦科作物中具有通用性,并且在不同物种间扩增多态性存在明显差异,本研究将为葫芦科其他作物分子标记研究及后续苦瓜分子标记辅助育种和比较基因组等方面的研究和应用提供依据。     

ISSR分子标记及其在植物研究中的应用

ISSR(inter simple sequence repeat)分子标记是一种以微卫星序列为引物,进行多位点PCR扩增的技术.ISSR技术简易、快捷,同时兼备AFLP(扩增酶切片段多态性)、SSR(简单序列重复)和RAPD(DNA随机扩增多态性)等分子标记方法的优点.引物设计无需预知基因组序列,只要是目标区域的长度在可扩增范围内,就能扩增出微卫星重复序列间的DNA片段.ISSR标记以其高多态性,已被广泛应用于种质收集、品种鉴定、遗传多样性、系截系、遗传作图、基因定位、标记辅助选择、预测基因组SSR基序的丰度以及SSR引物开发等研究.本文对ISSR技术及其在植物研究中的应用进行全面的概述.     

茶树MFLP技术体系的建立及遗传多样性分析

微卫星锚定片段长度多态性(microsatellite-anchored fragment length polymorphism,MFLP)分子标记技术是结合AFLP和SSR双重原理创造的。本研究采用通用荧光引物M13-F-IRDye700(5'-CACGAC GTTGTAAACGAC-3'),利用MFLP分子标记技术建立了适合茶树的PCR反应体系,从324对引物体系中,筛选出6对最适合的引物对,对壶瓶山的44株茶树样品进行试验,分析其亲缘关系。6对MFLP选择性扩增引物共同扩增出288条带,其中多态性条带232条,多态性为80.6%,得出44株有性繁殖茶苗两两间的遗传相似系数在0.10~0.58之间,这表明同一地理位置,不同有性繁殖群体的基因组存在差异性。     

杜仲转录组SSR发掘及标记开发

为了加强对杜仲资源的有效保护和可持续利用,了解杜仲的遗传背景,我们基于杜仲雌雄株转录组数据库开发SSR标记,能够应用于杜仲的功能基因发掘、分子标记辅助育种、遗传多样性分析、遗传图谱构建等研究。基于杜仲雌雄株转录组数据库Unigenes序列,利用MISA软件进行SSRs序列查找及其特征分析;根据微卫星的两翼序列设计引物,以1份随机挑选的杜仲基因组DNA为PCR扩增模板,采用L9(34)正交试验设计优化SSR-PCR反应体系,检验引物扩增效果和各引物扩增条件,进一步以10份不同来源的杜仲DNA为模板检测扩增引物的有效性。发掘了74 230个SSR位点,分布在61 629条Unigenes中,占总Unigenes 33.99%,其中,12~24 bp长度的重复基序最多,基序重复次数以11~15次居多;重复基序种类主要以一、二、三重复基元类型为主,占98.6%,其中出现最多的3种重复类型分别为:A/T(73.16%)、AG/CT(10.91%)、AAG/CTT(1.14%)。采用L9(34)正交试验获得的最优SSR-PCR体系为:20μL体系中含2×Premix Taq酶(0.05μmol·min-1·μL-1)10μL、DNA模板(25 ng/μL)1μL,引物(10μmol/L)0.5μL,以dd H2O补足。从210对引物中筛选获得140对引物,成功用于杜仲基因组PCR的有效扩增,占66.66%,进一步以9个地区的10份杜仲资源,检验上述引物多态性,最终获得15个稳定、可重复的多态性SSR位点,上述位点共检测到57个等位基因,平均每个位点包含3.8个等位基因,杂合度(Ho)为0~1.0,期望杂合度(He)为0.28~0.78,多态信息量(PIC)为0.26~0.70,平均值为0.44。经测序验证,该15个SSR位点都含有预期的重复基序序列。杜仲雌雄株转录组序列中含有高频率的SSR位点,以期开发获得的多态性SSR标记能够应用于杜仲不同种群间的遗传结构和遗传多样性分析,为杜仲的合理保护提供科学依据。     

一种适用于SSR-PCR的棉花干种子DNA快速简便提取方法

利用改良的SDS法提取棉花干种子的基因组DNA,所得基因组DNA经分光光度计、琼脂糖凝胶电泳和随机SSR引物扩增效果检测,结果表明利用改良的SDS法直接所提取棉花干种子的基因组DNA,符合棉花SSR-PCR反应对DNA质量的要求。本研究为棉花SSR分析建立了一种快速、简便的干种子DNA提取方法,为SSR标记在棉花遗传育种研究中的应用奠定了基础。     

马铃薯SSR引物的开发、特征分析及在彩色马铃薯材料中的扩增研究

彩色马铃薯较普通栽培马铃薯具有更丰富的营养物质,特别是富含抗氧化物质花青素,是近年来育种家研究的焦点。迄今为止开发的马铃薯SSR引物数量有限,特别是彩薯相关的SSR引物。本研究基于马铃薯全基因组序列利用MISA软件对SSR位点进行了分析。研究发现,在马铃薯全基因组序列中共获得218,997个SSR位点,平均3.39 kb出现一个SSR位点。单核苷酸是主要重复类型,占总SSR的62.05%,其次是二核苷酸和三核苷酸,所占比例为22.39%和13.11%。6种核苷酸类型的重复次数分布在5～746次,以5～10次为主,占总SSR的60.9%。在检测到的全部SSR中,共获得215种基元类型,除六核苷酸重复类型外,其他5种核苷酸重复类型的优势基元均以含有A/T-的基序为主。SSR基序长度主要分布在12～20bp之间,占全部SSR的43.19%。通过Primer5共设计出100对SSR引物,利用彩薯双亲的DNA初步筛选出48对可以扩增出条带的引物,有效扩增率达48%。进一步验证引物的有效性,随机选择F2群体的6个单株进行PCR扩增,筛选出条带清晰稳定,多态性较高的引物26对,平均多态性比率为72....     

药用菊花SSR-PCR反应体系优化及引物筛选

为进一步开发利用药用菊花种质资源和开展分子标记辅助选择育种,本研究利用L25(56)正交设计对影响药用菊花SSR-PCR反应的模板DNA、Mg2+、d NTPs、Taq酶、引物等5个因素进行优化,并对SSR引物进行筛选。结果建立了药用菊花SSR-PCR最佳反应体系(20μL):模板DNA 60 ng,正、反向引物0.25μmol/L,d NTPs 0.3 mmol/L,Mg2+3.0 mmol/L,Taq酶1.5 U。运用优化后的反应体系,从136对引物中成功筛选出了扩增条带清晰、多态性丰富的SSR引物57对,大多数条带大小集中在100~500 bp,不同引物扩增的条带数为5~15条。优化的SSR-PCR反应体系在多个药用菊花品种遗传多样性研究中得到了验证,获得了稳定性、重复性良好和多态性丰富的扩增图谱。该体系的建立可为今后利用SSR标记对药用菊花种质鉴定、遗传多样性分析、系统发育研究、遗传图谱构建、基因定位和分子标记辅助育种等研究提供了依据。     

菠萝17份种质的ISSR分析

利用ISSR分子标记技术对17份菠萝种质进行了基因组DNA多态性分析。从62个ISSR引物中筛选出6个多态性引物用于PCR扩增，共扩增出70条DNA条带，其中多态性条带44条，所占比例为62.86%，平均每个引物扩增的DNA条带的数目为11.67条。6个品种具有特异性的扩增带，可作为种质鉴定的依据。根据ISSR扩增结果建立的UPGMA聚类图，在距离系数约0.1处可把供试的17份菠萝种质分为3大类。同时对供试品种的遗传关系进行了探讨