本發(fā)明屬于生物育種技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一組可準(zhǔn)確區(qū)分我國育成芝麻品種的snp標(biāo)記。
背景技術(shù):
芝麻(sesamumindicuml.,2n=26),屬胡麻科胡麻屬,是我國重要的特色優(yōu)質(zhì)油料作物。自上世紀(jì)60年代以來至今,我國共育成芝麻新品種151份,其中白芝麻品種135份,黑芝麻品種16份。受芝麻種質(zhì)遺傳基礎(chǔ)狹窄、少量優(yōu)異親本使用率高等因素影響,目前我國芝麻主栽品種間的遺傳差異越來越小,田間表型較為相似,采用田間形態(tài)性狀指標(biāo)區(qū)分和鑒定芝麻品種的準(zhǔn)確度差;加之形態(tài)鑒定方法周期長,易受環(huán)境及主觀因素影響,鑒定結(jié)果可靠性較低。因此,開發(fā)用于區(qū)分不同芝麻品種的分子標(biāo)記十分必要。
利用ssr、snp等分子標(biāo)記建立的植物dna指紋鑒定技術(shù),可以用于區(qū)分同種植物個體在分子水平上的差異,結(jié)果準(zhǔn)確、可靠,檢測快速,在新品種選育與鑒定方面得到廣泛應(yīng)用。在眾多分子標(biāo)記中,單核苷酸多態(tài)位點(snp)標(biāo)記具有數(shù)量多、分布廣、多態(tài)性豐富、遺傳穩(wěn)定且二等位基因等特點,已被用于多種植物的高質(zhì)量分子遺傳圖譜構(gòu)建、基因定位和農(nóng)作物種質(zhì)的遺傳特異性分析。但是針對國內(nèi)眾多芝麻品種,由于傳統(tǒng)鑒定方法的局限性,現(xiàn)有技術(shù)中,尚缺乏一種或一組較好的有針對性的snp標(biāo)記分子,從而便于相關(guān)芝麻品種的鑒定。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的在于提供一組用于區(qū)分我國育成芝麻品種的snp標(biāo)記,從而便于相關(guān)芝麻品種的鑒定、及相關(guān)作為品種的篩選和開發(fā)利用。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案詳述如下。
一組用于區(qū)分我國育成芝麻品種的snp標(biāo)記,序列表具體如seqidno.1~45所示,具體而言,如下表1所示:
表1,用于區(qū)分151個芝麻品種的15個多態(tài)性snp標(biāo)記引物對信息表:
表中括號內(nèi)堿基為特異snp位點(括號本身無含義,僅為便于區(qū)別相關(guān)堿基)。
利用所述用于區(qū)分我國育成芝麻品種的snp標(biāo)記所構(gòu)建的我國151個芝麻品種的指紋圖譜,具體如下表2所示:
表2,我國151個芝麻育成品種的指紋圖譜信息表:
指紋圖譜中的a、t、c或g分別表示對應(yīng)著特定多態(tài)性snp標(biāo)記在該品種中的條帶類型;
需要說明的是,利用指紋圖譜進行鑒定時,由于皖芝4號、皖芝5號與皖芝3號間親緣關(guān)系太近,導(dǎo)致其指紋信息過于一致無法區(qū)分,但其他品種均獲得了特異性指紋圖譜。
利用所述用于區(qū)分我國育成芝麻品種的snp標(biāo)記的芝麻品種區(qū)分方法,具體包括如下操作步驟:
(1)種子預(yù)處理
挑選待鑒定芝麻種子,滅菌處理后,25℃~28℃、100~120rpm條件下振蕩培養(yǎng)至種子露白;
所述滅菌處理具體程序為:先用70%酒精處理30s,再3%的次氯酸鈉處理10~15min,最后無菌水沖洗3~5次;
將露白后芝麻種子播種于盛有無菌蛭石的容器中,所述容器例如容量為250ml的紙杯,每個紙杯中可播種10粒露白后芝麻種子;
(2)幼苗培養(yǎng)并dna提取
定期用ms基本營養(yǎng)液進行澆灌,人工氣候培養(yǎng)箱培養(yǎng)。培養(yǎng)溫度25-28℃、相對濕度為60-80%、每天15h/9h光暗交替;培育至2對真葉后,采集幼嫩葉片;
參照魏利斌等(2008)的改良ctab法提取待鑒品種的dna(魏利斌等,芝麻dna和rna同步提取方法,2008,分子植物育種);
(3)pcr產(chǎn)物擴增
利用上述用于區(qū)分我國育成芝麻品種的snp標(biāo)記組(15個snp標(biāo)記引物對),以步驟(2)中所提取待測芝麻品種的基因組dna為模板進行pcr擴增;10μl的pcr反應(yīng)體系設(shè)計如下:
步驟(2)中所提取模板dna,50ng/μl、1.0μl;
10×pcrbuffer(mg2+),1.0μl;
taqase酶,5u/μl、0.2μl;
dntp,10mmol/l、0.2μl;
snp引物組中正向引物(f引物),10μm、0.5μl;
snp引物組中反向引物(r引物),10μm、0.5μl;
超純水加至為10μl;
pcr反應(yīng)程序為:
94℃預(yù)變性3分鐘;之后94℃變性30秒,55℃復(fù)性30秒,72℃延伸30秒,循環(huán)30次;最后72℃延伸5分鐘;4℃保存pcr擴增產(chǎn)物備用或直接進行后續(xù)電泳分析;
需要說明的是,pcr反應(yīng)時,可根據(jù)每個snp引物對的tm值,對pcr反應(yīng)過程中的復(fù)性溫度進行調(diào)整,以確保特異性pcr擴增結(jié)果;
(4)對pcr擴增產(chǎn)物分析
對步驟(3)中的pcr擴增產(chǎn)物進行非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳分析;電泳分析時,凝膠質(zhì)量濃度為8~10%,凝膠大小可設(shè)計為:180mm×120mm×2mm,電泳緩沖液為0.5×tbe,150v恒壓交流電電泳1.5~2小時;
電泳結(jié)束后,進行銀染并顯色,漂洗后讀取數(shù)據(jù)進行分析;具體而言:電泳結(jié)束后,在凝膠加入濃度為0.1%的硝酸銀水溶液,置于水平搖床上滲透銀染10min;再加入2%氫氧化鈉和0.4%甲醛混合溶液,置于水平搖床中適度顯色;最后清水漂洗凝膠并記錄讀取數(shù)據(jù)。
本發(fā)明創(chuàng)新點主要體現(xiàn)在以下幾個方面:
(1)本發(fā)明開發(fā)出了適于鑒定我國芝麻品種的15個snp引物對,同時提供了利用多態(tài)性snp位點鑒定芝麻品種的pcr鑒定方法,該方法可以較為便捷和快速地初步確定待測芝麻品種的類型,對開展芝麻品種鑒定和評價具有重要意義,必將在芝麻分子輔助育種中得到較好地應(yīng)用;
(2)本發(fā)明所獲得了151個芝麻品種的dna指紋圖譜,snp標(biāo)記序列明確,檢測結(jié)果穩(wěn)定可靠,為芝麻新品種選育、良種繁育及種子銷售提供了參考。
(3)本發(fā)明所提供的snp標(biāo)記,位于芝麻栽培種的13條染色體組上,分布較為均勻,具有代表性和普遍性,檢測結(jié)果穩(wěn)定性好,應(yīng)用價值高。
與現(xiàn)有芝麻品種鑒定方法相比,本發(fā)明優(yōu)點可以概況為:
(1)本發(fā)明首次開發(fā)了用于區(qū)分芝麻品種的一組多態(tài)性snp標(biāo)記;
(2)本發(fā)明開發(fā)了用于區(qū)分芝麻品種的15個snp引物對,為快速鑒定和評價芝麻品種特異性和親緣關(guān)系提供了技術(shù)支撐。
(3)本發(fā)明所提供的snp分子標(biāo)記,為建立芝麻分子輔助育種技術(shù)平臺提供了理論和數(shù)據(jù)支持,為選育優(yōu)異麻新品種提供了高效檢測方法。
總之,針對我國現(xiàn)有151個育成芝麻品種,本申請有針對性地進行了snp標(biāo)記篩選和開發(fā)工作,通過篩選所確定的15個多態(tài)性snp標(biāo)記,最終成功構(gòu)建了151份我國芝麻品種的snp指紋圖譜,從而為評價我國芝麻品種遺傳特征、特定芝麻品種鑒定等工作提供了理論依據(jù)和技術(shù)手段,具有較為重要的理論價值和應(yīng)用意義。
附圖說明
圖1為多態(tài)性snp標(biāo)記引物對sisnp13-f(ccgtggcttgtggtgact)、sisnp13-1r(gtccaacccctggaagtct)和sisnp13-2r(tataagtccaacccctggaagtcg)在22個芝麻品種中的擴增結(jié)果;圖中m為dnamarker;具體泳道情況為:
泳道1、2:鄂芝1號;泳道3、4:鄂芝2號;泳道5、6:鄂芝3號;
泳道7、8:贛芝4號;泳道9、10:贛芝5號;泳道11、12:贛芝6號;
泳道13、14:吉芝5號;泳道15、16:吉芝6號;泳道17、18:吉芝7號;
泳道19、20:遼芝1號;泳道21、22:遼芝2號;泳道23、24:漯芝18號;
泳道25、26:漯芝19號;泳道27、28:漯芝20號;泳道29、30:漯芝21號;
泳道31、32:豫芝6號;泳道33、34:豫芝7號;泳道35、36:豫芝8號;
泳道37、38:中芝12號;泳道39、40:中芝13號;泳道41、42:中芝14號;
泳道43、44:中芝15號;
低帶為正向引物sisnp13-f(ccgtggcttgtggtgact)和第一個反向引物sisnp13-1r(gtccaacccctggaagtct)的擴增結(jié)果,標(biāo)記為a;高帶為正向引物sisnp13-f(ccgtggcttgtggtgact)和第二個反向引物sisnp13-2r(tataagtccaacccctggaagtcg)的擴增結(jié)果,標(biāo)記為c;
圖2為15組snp引物對擴增晉芝6號芝麻品種所獲得的snp指紋識別帶型;圖中m為分子量marker;具體泳道情況為:
泳道1、2為sisnp1引物對(分別為a、c標(biāo)記);
泳道3、4為sisnp2引物對(分別為g、c標(biāo)記);
泳道5、6為sisnp9引物對(分別為g、a標(biāo)記);
泳道7、8為sisnp11引物對(分別為t、a標(biāo)記);
泳道9、10為sisnp13引物對(分別為a、c標(biāo)記);
泳道11、12為sisnp30引物對(分別為a、t標(biāo)記);
泳道13、14為sisnp35引物對(分別為c、t標(biāo)記);
泳道15、16為sisnp37引物對(分別為c、t標(biāo)記);
泳道17、18為sisnp38引物對(分別為t、a標(biāo)記);
泳道19、20為sisnp39引物對(分別為a、t標(biāo)記);
泳道21、22為sisnp40引物對(分別為a、g標(biāo)記);
泳道23、24為sisnp43引物對(分別為g、a標(biāo)記);
泳道25、26為sisnp46引物對(分別為c、g標(biāo)記);
泳道27、28為sisnp48引物對(分別為c、a標(biāo)記);
泳道29、30為sisnp52引物對(分別為t、c標(biāo)記);
圖中,如果一組引物組合沒有dna擴增片段,說明晉芝6號基因組中不含該snp位點類型;一組引物組合擴增出dna片段,說明晉芝6號基因組中含有該snp位點類型;
將晉芝6號的上述15個多態(tài)性snp位點pcr擴增信息進行組合,為ccaaaatcatgaccc,即為其dna指紋圖譜。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本申請的技術(shù)方案進一步解釋如下。在具體介紹實施例前,就下述實施例中部分生物材料及相關(guān)實驗背景情況簡介如下。
生物材料:
下述實施例中所涉及151個芝麻品種均來自于均來自于河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院芝麻研究中心種質(zhì)資源庫,為我國現(xiàn)有生產(chǎn)應(yīng)用中的主要育成品種;
相關(guān)引物序列合成及測序工作由上海生工完成并提供;
實驗試劑:
pcr擴增中所用試劑均購自于上海生工試劑公司;其他試劑均為常規(guī)分析純試劑,不再單獨說明;
實驗儀器:
pcr反應(yīng)在ptc-100(mjresearch公司產(chǎn)品)熱循環(huán)儀上進行。
實施例1
本實施例主要介紹一下對于本申請中所述15個多態(tài)性snp位點標(biāo)記的篩選過程。具體過程簡介如下。
(1)多態(tài)性snp標(biāo)記挑選及引物設(shè)計
利用已知的芝麻栽培種豫芝11號基因組(ncbi數(shù)據(jù)庫,prjna315784),并依據(jù)芝麻基因組精細圖(miaoh.&zhangh.thegenomeofsesamumindicuml.thesesamegenomeworkinggroup.xxivinternationalplantandanimalgenomeconference.sandiego,usa,2016,january,9-13.),參考其他相關(guān)資料,針對現(xiàn)有的151個國內(nèi)芝麻品種,挑選了分布于13條染色體上的52個多態(tài)性snp標(biāo)記;
利用primerpremier5.0軟件設(shè)計了擴增上述snp標(biāo)記的引物對;具體snp引物對信息如下表3所示。
需要解釋的是,為區(qū)分被檢測基因組dna的不同snp等位位點,在設(shè)計用于pcr擴增用的snp引物時,參考了如下兩個設(shè)計原則:
(1)將snp引物對設(shè)計成3條,并需在特異引物的3’末端第3位的堿基引入錯配以增加擴增產(chǎn)物的特異性;
引入錯配的原則為:引物3’端-3位錯配堿基與3’末端的snp錯配堿基形成穩(wěn)定性互補的錯配結(jié)構(gòu);即強錯配型(c/t或g/a)與弱錯配型(c/a或g/t)搭配,中等錯配型(a/a、c/c、g/g或t/t)與中等錯配型搭配;
(2)在含有snp位點的2個正向或反向引物中,將其中1條引物序列的5’端隨機增加5個堿基,其主要目的是為了不同位點的pcr產(chǎn)物在后續(xù)凝膠電泳圖譜區(qū)分能夠較為便捷地區(qū)分開來;
根據(jù)上述snp引物設(shè)計原則,結(jié)合每個snp位點,設(shè)計了上述2個正向引物和1個反向引物。
表3,待篩選的52個多態(tài)性snp標(biāo)記:
需要說明的是,表中所列的pcr產(chǎn)物大小為以豫芝11號基因組為模板的pcr擴增結(jié)果,從pcr擴增產(chǎn)物大小看出,二者相差5個堿基(引物設(shè)計時相差5個堿基的原因),從而便于凝膠成像后能夠辨認不同引物對的差異。
(2)制備不同芝麻品種的基因組dna樣品
分別取我國育成的151份芝麻品種的適量健康成熟種子,滅菌處理后,25℃~28℃、100~120rpm條件下振蕩培養(yǎng)至種子露白;
所述滅菌處理具體程序為:先用70%酒精處理30s,再3%的次氯酸鈉處理10~15min,最后無菌水沖洗3~5次;
將露白后芝麻種子播種于盛有無菌蛭石的容器中,所述容器容量為250ml的紙杯,每個紙杯中可播種10粒。
定期用ms基本營養(yǎng)液進行澆灌,人工氣候培養(yǎng)箱培養(yǎng)。培養(yǎng)溫度25-28℃、相對濕度為60-80%、每天15h/9h光暗交替。培育2對真葉后,采集幼嫩葉片。參照魏利斌等(2008)中的改良ctab法提取各品種的dna(魏利斌等,芝麻dna和rna同步提取方法,2008,分子植物育種)。
(3)利用前述待篩選的52個多態(tài)性snp標(biāo)記進行pcr擴增
以步驟(2)中所提取dna基因組為模板,以步驟(1)中所設(shè)計引物對進行pcr擴增,10μl的擴增體系設(shè)計如下:
步驟(2)中所提取模板dna,50ng/μl、1.0μl;
10×pcrbuffer(mg2+),1.0μl;
taqase酶,5u/μl、0.2μl;
dntp,10mmol/l、0.2μl;
snp引物組中正向引物(f引物),10μm、0.5μl;
snp引物組中反向引物(r引物),10μm、0.5μl;
超純水加至為10μl;
pcr反應(yīng)程序為:
94℃預(yù)變性3分鐘;之后94℃變性30秒,55℃復(fù)性30秒,72℃延伸30秒,循環(huán)30次;最后72℃延伸5分鐘;4℃保存pcr擴增產(chǎn)物備用或直接進行后續(xù)電泳分析;
需要說明的是,pcr反應(yīng)時,可根據(jù)每個snp引物對的tm值,對pcr反應(yīng)過程中的復(fù)性溫度進行調(diào)整,以確保特異性pcr擴增結(jié)果。
(4)對pcr擴增產(chǎn)物分析
對步驟(3)中的pcr擴增產(chǎn)物進行非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳分析;電泳分析時,凝膠質(zhì)量濃度為8~10%,凝膠大小可設(shè)計為:180mm×120mm×2mm,電泳緩沖液為0.5×tbe,150v恒壓交流電電泳1.5~2小時;
電泳結(jié)束后,進行銀染并顯色,漂洗后讀取數(shù)據(jù)進行分析;具體而言:電泳結(jié)束后,在凝膠加入濃度為0.1%的硝酸銀水溶液,置于水平搖床上滲透銀染10min;再加入2%氫氧化鈉和0.4%甲醛混合溶液,置于水平搖床中適度顯色;最后清水漂洗凝膠并記錄讀取數(shù)據(jù)。
部分電泳圖譜如圖1所示。分析表明:多態(tài)性snp標(biāo)記引物對sisnp13-f(ccgtggcttgtggtgact)、sisnp13-1r(gtccaacccctggaagtct)和sisnp13-2r(tataagtccaacccctggaagtcg)在不同品種中的擴增結(jié)果有一定差異,表現(xiàn)出品種間具有遺傳多樣性。其中:
低帶型為引物對sisnp13-f(ccgtggcttgtggtgact)和sisnp13-1r(gtccaacccctggaagtct)擴增結(jié)果,大小為180bp;
高帶型為引物對sisnp13-f(ccgtggcttgtggtgact)和sisnp13-2r(tataagtccaacccctggaagtcg)擴增結(jié)果,185bp;二者相差5個堿基;
為區(qū)分二者的差異,分別用sisnp13-1r和sisnp13-2r引物中的snp差異位點,即a和c表示。
依據(jù)上述原則,對各引物對在每個芝麻品種上的擴增結(jié)果進行標(biāo)注,顯示其各snp位點的特異性和多態(tài)性。
綜合全部pcr結(jié)果,最終從52個snp標(biāo)記中篩選確定了15個多態(tài)性snp標(biāo)記(如前述表1所示,文本簡要起見,不再重復(fù)列舉)。利用這15個snp標(biāo)記即可將151份芝麻品種區(qū)分開來。
進一步地,利用上述標(biāo)記的pcr結(jié)果和snp位點標(biāo)記方法,將每個品種的15個多態(tài)性snp位點組合,形成了各個品種的snp特征信息,即dna指紋圖譜。對于我國育成的151個芝麻品種的dna指紋圖譜,具體如前述內(nèi)容的表2所示(文本簡要起見,不再重復(fù)列舉)。依據(jù)所構(gòu)建的151個芝麻品種的dna指紋圖譜,可為鑒定和評價芝麻品種的特異性提供充分依據(jù)。
需要說明的是,利用指紋圖譜進行鑒定時,由于皖芝4號、皖芝5號與皖芝3號間親緣關(guān)系太近,導(dǎo)致其指紋信息過于一致無法區(qū)分,但其他品種均獲得了特異性指紋圖譜。其他149個品種的指紋圖譜均具有特異性。圖譜中的每一個a、t、c或g字母分別表示不同品種中含有特定多態(tài)性snp標(biāo)記的堿基差異,在pcr結(jié)果中均顯示了該品種具有的特異性條帶類型。分別用特定snp標(biāo)記的2個引物對對某個品種基因組進行擴增。如果其中的一組引物組合擴增出dna片段,說明該品種基因組中只含有對應(yīng)引物對的snp位點;如果2個引物對均擴增出dna片段,說明該品種含有2類snp,為雜合型。如果2個引物對均未擴增儲dna片段,說明測定品種不屬于151份我國育種品種材料范圍。
實施例2
本實施以晉芝6號芝麻品種為例,對利用實施例1中所述15個snp多態(tài)性位點的鑒定過程及其指紋圖譜構(gòu)建過程進一步簡要介紹如下。
取晉芝6號芝麻種子,參考實施例1的幼苗培養(yǎng)過程,并提取基因組dna,以此為模板,利用實施例1中篩選所得15個snp多態(tài)性引物對(如表1所示)進行pcr擴增。
最終晉芝6號電泳圖譜如圖2所示。
晉芝6號的dna指紋圖譜構(gòu)建過程如下:根據(jù)上述利用15個snp標(biāo)記的pcr結(jié)果和snp位點標(biāo)記方法,將晉芝6號的15個多態(tài)性snp位點pcr擴增信息進行組合,即ccaaaatcatgaccc;該snp特征信息就是晉芝6號的dna指紋圖譜,對比表明,該指紋圖譜與其余的150份芝麻品種的snp指紋圖譜信息均有明顯差異,可以用于區(qū)分和鑒定該芝麻品種。
sequencelisting
<110>河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院芝麻研究中心
<120>一組用于區(qū)分我國育成芝麻品種的snp分子標(biāo)記
<130>none
<160>45
<170>patentinversion3.5
<210>1
<211>25
<212>dna
<213>sisnp1-f
<400>1
cgaatcagatttaatcgaacttaat25
<210>2
<211>20
<212>dna
<213>人工設(shè)計
<400>2
accaatttgccccacggctt20
<210>3
<211>25
<212>dna
<213>人工設(shè)計
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ttataaccaatttgccccacggctg25
<210>4
<211>23
<212>dna
<213>人工設(shè)計
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agatcccaagattcaagggtaca23
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<212>dna
<213>人工設(shè)計
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ccttcatcacactccaatcacc22
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<212>dna
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<400>6
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<211>24
<212>dna
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<400>8
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<212>dna
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<213>人工設(shè)計
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<400>11
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<400>12
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<212>dna
<213>人工設(shè)計
<400>13
ccgtggcttgtggtgact18
<210>14
<211>19
<212>dna
<213>人工設(shè)計
<400>14
gtccaacccctggaagtct19
<210>15
<211>24
<212>dna
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