基于紫花苜蓿FISH分析的寡核苷酸探针的开发与应用

荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)是一种使用非放射性探针直接在染色体、细胞或组织水平上检测和定位靶核苷酸序列的分子细胞遗传学技术。本研究以紫花苜蓿的重复序列E180、Ms CR-3和Ms TR-1为模板设计了Oligo-Ms CR3、Oligo-Ms TR1和Oligo-E180三个新寡核苷酸序列;并使用荧光原位杂交方法对这三个寡核苷酸序列在紫花苜蓿染色体上的分布进行了定位。结果表明:本研究所开发的3种新的寡核苷酸探针Oligo-Ms CR3、Oligo-Ms TR1和Oligo-E180可以直接用于紫花苜蓿的荧光原位杂交分析。并且,结合染色体相对长度及臂比值信息,这3个探针可以对紫花苜蓿的16对染色体进行有效识别。因此,本研究为世界性优良牧草"紫花苜蓿"建立了一个更加简单、方便的细胞遗传学分析方法。     

基于重测序鉴定SbHKT基因在陆地棉基因组中的插入位点

【目的】明确SbHKT基因棉花HKT-1株系的插入位点序列特征。【方法】对HKT-1株系重测序,本地BlastN比对获得插入位点处的侧翼序列,设计聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)特异引物验证插入位点的准确性。【结果】获得SbHKT基因插入位点处107 bp的左边界(Left border,LB)端侧翼序列HKT1_LSEQ,122 bp的右边界(Right border,RB)端侧翼序列HKT1_RSEQ;锚定基因组后显示SbHKT基因的插入引发了陆地棉染色体结构变异。分别根据LB和RB端侧翼序列设计PCR特异引物扩增HKT-1株系T-DNA全长,目的条带含有完整的T-DNA骨架序列以及Sb HKT基因序列,证实HKT1_LSEQ和HKT1_RSEQ是同一个插入位点的左右侧翼序列。【结论】基于重测序技术获得了Sb HKT基因在陆地棉基因组中的侧翼序列,建立了SbHKT基因转化体特异性检测方法。     

高质量杨树粗线期染色体制片及荧光原位杂交

以美洲黑杨无性系‘哈佛杨’处于减数分裂粗线期的花药为研究材料,比较了蒸汽滴片法、涂片法、压片法及改良压片法4种不同制片方法,在制备美洲黑杨粗线期染色体中的差异,以期获得高质量的美洲黑杨粗线期染色体制片。结果表明:改良压片法是获得高质量美洲黑杨粗线期染色体的有效方法,获得的染色体制片背景干净,染色体形态良好,适于进一步荧光原位杂交研究。以拟南芥端粒序列为探针,采用缺刻平移法用地高辛标记探针DNA,杂交后信号用Rodamine anit-DIG-sheep抗体检测,建立了高效的荧光原位杂交技术体系。为进一步开展杨树的分子细胞遗传学研究奠定基础。     

转cry1Aa基因抗虫棉整合结构解析及转化体特异性检测方法的建立

【目的】cry1Aa基因是2011年本实验室在我国棉花商品种子中发现的1种未经批准的转基因成分,本研究旨在通过整合结构解析,建立特异性检测方法,对市售棉种进行初测,明确该外源基因在我国棉种中的存在情况。【方法】通过Genome walking、长链PCR分离获得了转cry1Aa基因棉花转化体(定名为NN6转化体,简称NN6)的外源基因整合结构,同时基于插入位点基因组及外源DNA连接区,建立了NN6转化体特异性的定性聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)方法和实时荧光定量PCR方法。【结果】NN6整合结构主要包括cry1Aa、aad和Npt II基因,插入棉花基因组7号染色体37 169 450位,产生91 bp基因组缺失;所构建的定性PCR检测方法能特异、快速地对棉花单株和种子单粒中NN6转化体的纯/杂合状态进行鉴定,实时荧光定量PCR检测限为44拷贝,能满足国内外对转基因标识的需要;对含有cry1Aa基因的3个市售棉种进行检测,其纯合度分别为1.51%,5.21%和21.09%。【结论】本研究解析了NN6的整合结构,并建立特异性检测方法,为我国转基因棉花新品种选育及转基因安全管理提供技术手段。     

顶芒山羊草特异寡核苷酸探针开发和oligo-FISH核型构建

栽培小麦近缘物种顶芒山羊草(Aegilops comosa, 2n=2x=14, MM)是小麦改良的三级基因库。为准确鉴定顶芒山羊草M基因组染色体或染色体区段,本研究利用二代测序获得顶芒山羊草M基因组序列信息,从中鉴定出16条可能的特异卫星重复序列。根据这些序列设计12个寡核苷酸(oligo)探针进行oligo-FISH,结果表明,其中10个探针可在顶芒山羊草染色体上产生明显的杂交信号。对探针特异性分析发现, 5个探针仅在顶芒山羊草染色体上产生杂交信号,在小麦染色体上未观察明显杂交信号,可作为顶芒山羊草特异探针鉴定小麦背景中的顶芒山羊草染色体。选择在顶芒山羊草染色体上信号分布丰富的3个探针(oligo-pAc89、oligo-pAc148、oligo-pAc225)组成探针套ONPS#AC1,结合利用本实验室根据小麦D亚基因组开发的寡核苷酸探针库,构建了顶芒山羊草的oligo-FISH核型。本研究构建的FISH核型可以准确识别顶芒山羊草各条染色体,为挖掘、转移和利用顶芒山羊草优异基因提供了快速准确的鉴定手段。     

水仙荧光原位杂交体系的建立

摘要：建立以水仙染色体为靶、rDNA为探针的荧光原位杂交实验技术,为进一步利用荧光原位杂交技术分析水仙的亲缘和进化关系奠定了基础。水仙的染色体制片以去壁低渗-火焰干燥法较好,容易获得大量清晰、分散的有丝分裂中期相;切刻平移法地高辛标记探针、染色体和探针共变性90℃ 5 min能有效的进行水仙rDNA的染色体荧光原位杂交定位。     

二倍体野生棉与四倍体栽培棉基于GISH的遗传关系分析（英文）

【目的】研究二倍体野生棉与四倍体栽培棉间的遗传亲缘关系,进一步探索各棉种间的起源与进化。【方法】以5个二倍体基因组的代表种B1(异常棉)、C1(斯特提棉)、E2(索马里棉)、F1(长萼棉)以及G1(比克氏棉)的基因组DNA(gDNA)为探针,以2个四倍体栽培种(陆地棉中棉所16、海岛棉新海7号)有丝分裂中期染色体为靶DNA,进行了基因组原位杂交(Genomic in situ hybridization,GISH)分析。【结果】以B1、E2和F1gDNA为探针时,杂交信号主要分布在2个栽培种较长的13对A亚组染色体上;各产生3对较强的GISH-NOR信号,其中1对分布在较长的A亚组上,2对分布在较短的D亚组上,其GISH-NOR信号强度与分布情况与以D基因组棉种为探针时相似。说明二倍体B、E、F基因组与四倍体棉A亚基因组具有较高的同源性,亲缘关系更近。这一点与它们的地理分布情况相符;而它们基因组中的45S rDNA重复序列与二倍体D基因组的45S rDNA重复序列同源性较高。C1和G1中以gDNA为探针时,杂交信号分布在2个栽培种全部26对染色体上,无法区分开A或D亚组染色体,都有3对较强的GISH-NOR信号。这一现象与D基因组拟似棉(D6)gDNA为探针的GISH相似,表明二倍体C和G基因组与四倍体棉的A和D亚基因组均具有较高的同源性,或者C和G基因组同时含有A基因组(或其他非洲棉基因组)和D基因组成分,进一步证实了其基因组成分的杂合性;而它们基因组中的45S rDNA重复序列同属D基因组类型。【结论】这些发现可为棉花杂交育种和棉属起源与演化研究提供有用信息。     

基因组原位杂交技术在植物研究中的应用

基因组原位杂交是以亲本之一的总基因组DNA做探针,另一亲本的基因组DNA做封阻,在荧光原位杂交技术的基础上发展起来的一种染色体/染色质检测技术。在其发展的十几年里,已在植物的基因组研究中发挥了重要的作用。应用这一技术可对多倍体中基因组之间的亲缘关系、基因组组成及起源进行研究;对杂交种中染色体组的组成进行分析;对代换系、附加系和易位系进行有效的鉴定,并对其中的外源染色体或染色体片段的来源、大小、数目及发生位点进行检测和定位。此外,利用基因组原位杂交技术还有助于确定物种间的同源性;研究杂交种中来源不同的染色质在核中的分布;探索B染色体的起源、染色体间的配对、重组、交换等现象。随着基因组荧光原位杂交技术体系的不断发展、完善和改进,其应用范围不断拓展,在植物基因组研究领域中发挥了越来越重要的作用。     

雷蒙德氏棉一段单拷贝序列的FISH分析

雷蒙德氏棉基因组草图的完成为棉花的基础研究奠定基础,然而该基因组草图仍需要后续的补充和完善。利用雷蒙德氏棉基因组草图信息,分别在6条较长染色体的端部选取了4 kb的序列。通过生物信息学分析这些序列在基因组中的拷贝情况,发现2号染色体一端的序列Chr2D属于单拷贝序列,且其内部没有重复序列。随后以该段序列为探针,对雷蒙德氏棉有丝分裂中期染色体进行荧光原位杂交,结果显示在1号染色体和4号染色体的一端有明显的杂交信号,信号大小远远大于4 kb序列所能产生信号的大小,而信号的强度则比正常的杂交信号暗弱。试验结果说明该4 kb序列Chr2D可能在1号染色体和4号染色体的1个端部有较高的拷贝数,而信号强度的暗弱则说明该序列在染色体上的分布方式可能为散漫分布。杂交信号在1号染色体和4号染色体上的相似性说明,这2对染色体可能有一定的亲缘关系。该结果将对雷蒙德氏棉基因组草图的补充完善有帮助。     

棉花体细胞染色体rDNA-FISH技术

介绍了棉花体细胞染色体为靶、r DNA为探针的荧光原位杂交实验技术 ,并着重分析和讨论了棉花 r DNA- FISH技术的关键因素 ,包括染色体制片、探针与染色体共变性等。作为靶染色体的棉种包括陆地棉、海岛棉、草棉、亚洲棉、克劳茨基棉和比克氏棉等 ,作为封阻的是鲑鱼精 DNA。     

FISHy Analysis of Tetrapioid Cotton Species

Fluorescent in situ hybridization (FISH) is an important technique in plant genome research,because it provides integrated information about DNA,chromosomes and genomes.Genomic in situ hybridization (GISH) is a modification of FISH that can be used to rapidly compare genorne content,relatedness,organization and/or behavior.GISH results often provide insight into genome evolution and species relationships.     

利用多重PCR技术同时检测6种棉花转化体的方法研究

【目的】建立1种转基因棉花多重聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)检测方法。【方法】试验选择6种转基因棉花作为多重PCR检测对象,通过引物终浓度配比和引物退火温度的两要素全组合优化多重PCR反应体系,并分析方法灵敏度。【结果】多重PCR较优的MON1445、GHB614、MON15985、MON88913、LLCOTTON25、MON531引物终浓度为0.25、0.30、0.25、0.16、0.30、0.20μmol·L-1,较优引物退火温度为56℃,方法灵敏度为66个拷贝棉花基因组。利用盲样对上述体系的验证结果显示,所有盲样扩增条带与其含有的转基因转化体完全一致。【结论】本研究建立的体系可用于6种棉花转化体的快速检测。     

棉花gDNA体细胞染色体FISH技术

介绍了棉花基因组ＤＮＡ（ｇｅｎｏｍｅＤＮＡ,简为ｇＤＮＡ）体细胞染色体荧光原位杂交〔ＦＩＳＨ〕的技术流程,并着重分析和讨论了影响试验结果的关键因素,包括染色体和探针的变性条件、染色体的蛋白酶Ｋ处理技巧等。试验中作为靶ＤＮＡ的体细胞染色体采用棉属异源四倍体种海岛棉;探针和封阻均采用ｇＤＮＡ,材料是棉属二倍体种Ａ染色体组（Ａｇｅｎｏｍｅ）的棉种（亚洲棉和草棉）和Ｄ染色体组（Ｄｇｅｎｏｍｅ）的棉种（瑟伯氏棉、雷蒙德氏棉、戴维逊氏棉等）,分别交互使用。试验结果比较理想,获得良好的ＦＩＳＨ片子,而且重复性好。     

Primary Studies on Cotton Telomere

The Arabidopsis -type telomere sequence was amplified and cloned using the primers designed from the fragment which contained the telomere sequence in an Arabidopsis BAC.In situ hybridizations with cotton metaphase chromosomes,using the telomere as probe,it indicated that the signals were located at all chromosome ends of 7 diploid and 2 tetraploid cotton species.To identify the signals of FISH,the genome DNA of Xinhai 7,digested by Bal31 kinetics,was used in this study.     

Investigation on Evolutionary Relationships of the Subgenomes in Interspecific Triploid Cotton via Meiotic FISH

We report in this paper primary studies on interspecific species of cotton vis GISH (genomic in situ hybridization).We use interspecific triploid hybrids (F1 from hybridization of allotetraploid cultivated species with diploid A,D,or C genome species) and two cultivated tetraploids to study the chromosome paring during meiosis of pollen mother cellls (PMCs) and to estimate the consequences on synapsis between these three subgenomes after synthetic polyploid formation.     

Screening and Positioning of Three Chromosome-specific BAC Clones in Gossypium raimondii

We screened a bacterial artificial chromosome(BAC) library of Gossypium barbadense acc. Pima 90-53 to identify chromosome-specific BAC clones. Using BAC-fluorescence in situ hybridization technology, we obtained three BAC clones specific to chromosome D₅01, D₅02, and D₅10 of Gossypium raimondii, which could be used as cytological markers for those three chromosomes. Comparative mapping of these three BACs between G. barbadense and in G. raimondii showed that these three BAC clones could also be used to identify chromosomes D_b01, D_b02, and D_b10 in G. barbadense. The position of the BAC clone 280G06 on chromosome 10 did not show colinearity between G. barbadense and G. raimondii, possibly because of chromosomal rearrangement.     

硬粒小麦-长穗偃麦草附加系、代换系和易位系的创制

通过小麦与长穗偃麦草远缘杂交创制附加系、代换系及易位系是小麦遗传改良中利用长穗偃麦草优良基因的重要途径。本研究将长穗偃麦草特异分子标记、染色体计数、基因组原位杂交(GISH)及非变性原位杂交(ND-FISH)等多种方法相结合,对硬粒小麦Langdon(AABB)与小偃麦8801(AABBEE)的杂交后代群体进行分子细胞学鉴定,创制出硬粒小麦-长穗偃麦草3E、6E染色体双体附加系Du-DA3E和Du-DA6E,硬粒小麦-长穗偃麦草1E(1B)染色体双体代换系Du-DS1E(1B)以及硬粒小麦-长穗偃麦草1AS-1EL染色体易位系Du-T1AS·1EL。创制的4个种质中长穗偃麦草染色体均能稳定遗传,这不仅增加了硬粒小麦-长穗偃麦草附加系和代换系的类型,还为后续利用长穂偃麦草优良基因改良小麦提供了特殊种质资源。