法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2019-05-14
授权
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2017-01-04
实质审查的生效 IPC(主分类):C12Q1/68 申请日:20160713
实质审查的生效
2016-12-07
公开
公开
技术领域
本发明属于分子生物学领域,具体涉及一种鉴定西瓜果皮覆纹特征的InDel分子标记及其引物和应用。
背景技术
西瓜的果实性状,如果皮覆纹特征、果形、皮色、肉色等均会影响到消费者对西瓜品种的接受程度,因此都是育种家新品种选育的主要目标。现有的研究主要集中在果形、肉色等果实性状上,而有关西瓜果皮覆纹特征的研究较少。肖光辉(2012)综述了果皮花纹相关的基因,斑驳果皮基因m产生具有绿白色斑点的中-深绿色果皮(Weetman., 1937),基因p控制本色果皮上很窄的线条,研究还发现了间歇性条纹基因ins(Gusmini et al., 2006)。但这些遗传分析只能将控制质量/数量性状的一个或多个基因作为一个整体进行研究,不能确定单个质量/数量性状基因在染色体上的位置及效应(徐云碧,1992)。随着西瓜全基因组测序的完成(Luo et al., 2013),Gama等(2014)发现了两个与西瓜果皮覆纹特征(clearly defined or diffuse)连锁的SSR标记,均位于6号染色体上,然而,有限的标记限制了该基因位点进一步的挖掘。
此外,西瓜果皮覆纹特征变异丰富,却没有统一的描述标准,不同的研究很难进行比较。马双武(2005)主编的《西瓜种质资源描述规范和数据标准》将果皮覆纹形状分为五类:网条、齿条、条带、放射条和斑点。
发明内容
针对以上问题,本发明通过QTL初定位在6号连锁群定位到了果皮覆纹特征的主效QTL(数量性状位点),并结合亲本重测序制备到与西瓜果皮覆纹特征紧密连锁的InDel分子标记,并设计了其引物,在西瓜果皮覆纹特征育种中进行了应用,可为鉴定西瓜果皮覆纹特征提供新手段,加速西瓜果皮覆纹特征性状的改良进程,提高育种的准确性和选择效率。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
设计一种鉴定西瓜果皮覆纹特征的InDel分子标记,其核苷酸序列为:GAATTAAATATTTTGAAATAATAGTGAAAGATTAAATTGGAAAAAAAAAAGTTTCAAAAATCTAAAACAT。
PCR扩增上述InDel分子标记的扩增引物,包括以下的引物对:
InDel1_rp6F:TCAAATGATGCTTTTCTTTT;
InDel1_rp6R:TTAACAACCGTTGATGTGAA。
上述InDel分子标记的筛选方法,包括以下步骤:
(1)利用果皮覆纹特征分别为齿条和网条的母本和父本杂交的F2群体构建高密度的遗传连锁图谱,并对父母本、F1和F2群体的93个单瓜进行果皮覆纹特征的表型鉴定;
(2)结合遗传连锁图谱和果皮覆纹特征表型鉴定结果,利用专门针对质量性状定位的Rqtl-IM-binary方法进行QTL初定位,在LG6鉴定到一个果皮覆纹特征的主效QTL(RP6),其LOD峰值为23.65,解释67.78%的表型变异,对应的置信区间(2-LOD)为105.9-155.7cM,对应的物理位置为6号染色体的23.8-26.8Mb;
(3)结合两个亲本的重测序,在QTL区间发现24个插入缺失片段大于40bp的InDels,共设计了22对InDel引物;
(4)利用对应的InDel引物在父母本、F1进行多态性筛选,然后利用多态性的InDel引物在F2群体中进行基因型鉴定;
(5)将果皮覆纹特征表型归为一个形态学标记RP6,加上InDel分子标记的基因型鉴定结果与LG6上的其它SNP标记利用JoinMap4.0进行图谱构建,发现RP6位于主效QTL RP6>
利用上述技术措施,发明人最终获得了与西瓜果皮覆纹特征紧密连锁的插入缺失标记InDel1_rp6,其对应的西瓜参考基因组物理图谱的位置为6号染色体的26280408bp,序列为GAATTAAATATTTTGAAATAATAGTGAAAGATTAAATTGGAAAAAAAAAAGTTTCAAAAATCTAAAACAT,其特异的扩增引物序列为,
InDel1_rp6F:TCAAATGATGCTTTTCTTTT;
InDel1_rp6R:TTAACAACCGTTGATGTGAA。
利用上述InDel分子标记鉴定西瓜果皮覆纹特征的方法,包括以下步骤:
(1)引物设计:设计并筛选,得到所述扩增引物;
(2)DNA提取:利用CTAB法提取西瓜总DNA;
(3)PCR扩增:
反应体系:100ng/μl西瓜总DNA1μl、正向引物(10μmol/L)1μl、反向引物(10μmol/L)1μl、2×Power Taq PCR MasterMix 12.5μl、ddH2O>
反应程序:94℃ 5分钟,35个循环的94℃ 20秒钟、55℃ 1分钟、72℃ 30秒、72℃ 5分钟;
(4)电泳图谱分析:对所得PCR产物进行8%聚丙烯酰胺凝胶电泳、显影、染色和带型判读,找到目标条带,根据其大小及位置关系确定所属基因型(192bp的条带代表母本基因型,262bp的条带代表母本基因型)。
本发明具有以下积极有益效果:
本发明InDel分子标记变异稳定、检测容易,不需要酶切等繁琐的步骤,并且成本低廉,提高了西瓜果皮覆纹特征育种的选择效率和准确率,从而能加快育种进程。此外,此标记与目标QTL紧密连锁,遗传距离仅为0.2cM,在群体中检测效率达到100%,加快了西瓜果皮覆纹特征基因的克隆和功能验证。
附图说明
图1 父母本西瓜品种果实,左为母本、齿条,右为父本、网条,标尺为1cm。
图2 开发InDel标记加入图谱前后分析;A:果皮覆纹特征QTL扫描;B加上分子标记InDel1_rp6的连锁分析。
图3 利用分子标记InDel1_rp6的引物在部分F2群体基因组DNA中的扩增结果;父母本方框中条带为目的条带,名称皆为品种名称代号的后两/三位。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。以下实施例中所涉及的原料,如无特别说明均为市售,所涉及检测方法如无特别说明,则均为常规方法。
实施例1
鉴定西瓜果皮覆纹特征的InDel分子标记的开发方法,具体步骤如下:
(1)西瓜果皮覆纹特征全基因组QTL初定位
利用母本“ZXG01478”(齿条)和父本“14CB11”(网条,图1)杂交获得的F2群体已经构建了高密度的遗传连锁图谱(Shang>1和F2群体的93个单瓜进行果皮覆纹特征的直观鉴定;结合遗传连锁图谱和F2群体表型鉴定结果,利用Rqtl-IM-binary方法(Yandel>RP6),其LOD峰值为23.65,解释67.78%的表型变异,对应的置信区间(2-LOD)为105.9~155.7cM,对应的物理位置为6号染色体的23.8~26.8Mb>
(2)父母本的重测序
利用母本和父本进行了22×深度的高通量重测序。两个亲本共检测到45134个小的InDel。
(3)QTL区域InDel标记的开发
在QTL定位的区间发现24个插入缺失片段大于40bp的InDels。利用Perl自编程序提取插入缺失相应位置前后各500bp的序列,共设计22对对应的InDel引物。
实施例2
西瓜F2群体分子标记分析,包括以下步骤:
(1)利用CTAB法提取叶片总DNA,具体步骤如下:
取1 g新鲜叶片放入研钵,加入液氮研成粉末状,随即转入加有1 ml CTAB 抽取液的离心管中,使二者充分混匀,然后置于65℃恒温水浴60 min,其间颠倒混合2-3次;
从水浴锅取出后,8000 rpm离心1 min;
取上清液置于另一离心管中,加等体积的氯仿:异戊醇(24:1,V/ V),轻轻颠倒使其充分混匀;
10000 rpm离心5 min,取上清液(尽量不取到中层沉淀);
加入0.7倍体积的异丙醇(需提前预冷30 min),混匀后置于-20°C冷冻不超过30 min让DNA析出;取出后10000 rpm离心5 min,留沉淀弃上清液;
用无水乙醇清洗沉淀数次,倒掉浸泡液,打开离心管盖子晾干;
加入200 μl的蒸馏水溶解DNA;用紫外分光光度计测定DNA的浓度,于-20°C冰箱中保存备用。
(2) PCR反应体系和程序
反应体系如下:西瓜叶片总DNA (100ng/μl) 1μl、Forward primer (10μmol/L) 1 μl、Reverse primer (10μmol/L) 1 μl、2×Power Taq PCR MasterMix 12.5 μl、ddH2O>
PCR反应程序为:94℃ 5分钟,35个循环的94℃ 20秒钟、55℃ 1分钟、72℃ 30秒、72℃ 5分钟。
(3)对PCR产物进行8%聚丙烯酰胺凝胶电泳、显影、染色和带型判读。
试剂配制:
A.5×TBE :
Tris-base53.9克
EDTA 3.72克
硼酸 27.5克
用蒸馏水定容至1升。
B. 40%聚丙烯酰胺溶液:
聚丙烯酰胺 193.34克
甲叉双丙烯酰胺 6.66克
用蒸馏水定容至500毫升。
C. 8%聚丙烯酰胺凝胶(现配现用):
40%聚丙烯酰胺溶液10毫升
5 × TBE 5毫升
10% 过硫酸铵(APS)200微升
四甲基乙二胺(TEMED)80微升
蒸馏水 22毫升
D. 银染液:
硝酸银 1克
冰醋酸 5毫升
无水乙醇 50毫升
用去离子水定容至500毫升。
E. 显影液:
氢氧化钠 15克
甲醛(37%)2.5毫升
用去离子水定容至500毫升。
凝胶板准备:
玻璃板用蒸馏水洗净、晾干后,用浸泡过无水乙醇的脱脂棉球擦拭,晾干。将凹板和平板叠合紧密后放入制胶器中压紧并扣好其两边的夹子(一个制胶器可制作两板凝胶)。在洗瓶内配置8%聚丙烯酰胺凝胶溶液(两份),混匀后快速注入两板中间的缝隙内,注满后插入有齿的梳子(不要让梳子齿的下方产生气泡);若此时液面有所下降,可用移液器吸取未凝固的溶液来补充。等待溶液充分凝固。
电泳:
将制胶器支架从底座上取下,直接放入配套的电泳槽中,在电泳槽底部及支架上两块玻璃板中间倒入适量的1×TBE缓冲液。在PCR产物中加入0.2倍体积的6×DNA Loading Buffer,混匀后取0.8微升加入点样孔内,260伏电泳35分钟。
染色和显影:
电泳完成后,从电泳槽中取出玻璃板,撬去凹板,凝胶会贴附于平板上,凝胶面向上将平板放入银染液中,置于脱色摇床上轻摇15分钟,凝胶会自动脱落下来;银染完毕,将凝胶取出放入去离子水中清洗10秒;清洗完毕后将凝胶转入显影液中,轻摇摇床,待条带清晰后取出凝胶,放置在阅片器上肉眼观察条带的位置差异,并拍照保存。
带型判读:
将显影后自然干燥好的玻璃板置于阅片台上,肉眼观察两亲本条带的位置差异。
实施例3
F2群体遗传连锁图谱重新构建,其步骤如下:>RP6>2群体进行基因型鉴定,然后利用Joinmap4.0软件进行连锁分析,发现MCPI_05与RP6的遗传距离较远,为3.1cM(图2B)。至此,我们开发了与果皮覆纹特征QTL(RP6)最为紧密连锁的共显性分子标记InDel1_rp6,对应于6号染色体26280408bp的一个70bp的插入缺失,其序列为GAATTAAATATTTTGAAATAATAGTGAAAGATTAAATTGGAAAAAAAAAAGTTTCAAAAATCTAAAACAT,其引物序列为,InDel1_rp6F:TCAAATGATGCTTTTCTTTT;InDel1_rp6R:TTAACAACCGTTGATGTGAA。该引物在母本(齿条)中的扩增产物为192bp,在父本(网条)中的扩增产物为262bp,该标记与RP6的遗传距离仅为0.2>RP6)的连锁程度很紧密。
实施例4
一种实施例3所筛选InDel分子标记在育种中的应用,其应用步骤如下:
(1)如实施例2进行InDel1_rp6分子标记在F2群体中的基因型鉴定(图3)。
(2) 检查InDel1_rp6分子标记的两种基因型(A代表母本带型,B代表父本带型,H代表杂合基因型)在93个F2群体中的分布情况(表1)。
结果表明,分子标记InDel1_rp6的基因型在63份齿条株系中19份为A(192bp),44份为H。而在30份网条株系中,有29份为B(262bp),1份为H。
分子标记InDel1_rp6的基因型为A的19个株系都是齿条,而在基因型为B的29个株系全部为网条,其基因型鉴定的准确率达到100%。
以上的结果足以说明通过分子标记InDel1_rp6来预测西瓜果皮覆纹特征,可以提高西瓜果皮覆纹特征育种的选择效率,从而加速育种进程。
表1 InDel1_rp6在F2群体中的鉴定和验证
表1续 InDel1_rp6在F2群体中的鉴定和验证
。
SEQUENCE LISTING
<110>河南牧业经济学院
<120>一种鉴定西瓜果皮覆纹特征的InDel分子标记及其引物和应用
<130>/
<160>3
<170>PatentIn version 3.5
<210>1
<211>70
<212>DNA
<213>人工序列
<400>1
gaattaaata ttttgaaata atagtgaaag attaaattgg aaaaaaaaaa gtttcaaaaa60
tctaaaacat 70
<210>2
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
<400>2
tcaaatgatg cttttctttt20
<210>3
<211>20
<212>DNA
<213>人工序列
<400>3
ttaacaaccg ttgatgtgaa20
机译: Guayule分子标记和引物以及分子标记,引物和无融合生殖的比率用于Guayule鉴定,表征和育种的用途
机译: 使用包含它们的微卫星试剂盒检测圆柱状果皮的引物以及由此鉴定圆柱状果皮的方法
机译: 使用包含其的微卫星试剂盒检测圆柱状果皮的引物以及由此鉴定圆柱状果皮的方法