CN102304507A - 一种使单态性ssr标记转变为多态性标记的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于棉花分子育种技术领域，具体是一种使单态性SSR标记转变为多态性标记的方法。它包括以下步骤：(1)8％非变性聚丙烯酰胺凝胶的制备，丙烯酰胺与甲叉双丙烯酰胺的比例为25-30∶1，10x TBE 100ml，然后用蒸馏水定容至1L；(2)常规电泳条件下单态性SSR引物对作图群体两亲本的PCR扩增，PCR反应体系(10ul)为：DNA模板25ng，1x Buffer，2.0mmol L-1 MgCl2，0.25mmolL-1 dNTPs，0.2μmol L-1 primer，0.8U Taq DNA聚合酶，不足部分用无菌的双蒸水补齐；(3)扩增产物在8％非变性聚丙烯酰胺凝胶上的电泳；(4)产生多态性的SSR引物。本发明的方法费用低廉、操作简捷、适用范围广泛，是有效使单态性SSR标记产生多态性的方法，极大地提高了SSR标记的利用效率。
Description
技术领域
本发明属于棉花分子育种技术领域，具体是一种使单态性SSR标记转变为多态性标记的方法。
背景技术
SSR标记多态性丰富、重复性好、标记多呈共显性、在基因组中分散分布且以PCR为基础，而且又被证明存在于绝大多数真核生物基因组中，因此已广泛应用于遗传图谱构建、遗传多样性分析、品种指纹图谱绘制、品种纯度检测及目标性状分子标记筛选等领域。有研究者利用半配合生殖获得了TM-1×Hai7124的杂交后代所产生的58个单倍体及其双倍体，最终构建了第一张由以PCR为基础的分子标记的遗传图谱，该图谱首次将SSR标记用于遗传图谱的构建；也有人利用(E22×3-79)×E22的含有141个单株的BC1群体，构建了一张完全基于SSR标记的海陆种间遗传连锁图。
传统的利用SSR标记的方法是对扩增片段长度多态性的分析。具体原理是：用一对特异的PCR引物(根据微卫星序列两侧的保守区域而设计)，扩增其中的微卫星序列，通过聚丙酰胺凝胶电泳，即可显示出个体间在此位点的微卫星序列的多态性。因为微卫星序列两侧区域在种间保守性往往较低，所以，微卫星标记存在的一个重要的局限性就是种间扩增微卫星标记就仅仅局限于同一个属或相近属的不同物种间的扩增，这大大限制了SSR标记在其他物种中的运用，这无疑增加了SSR标记的开发成本。现在虽然有一些从微卫星序列衍生而来的其他分子标记，不用分离单个微卫星位点而获得多个位点指纹图谱，如ISSRs、RAMP、cop ia-SSR、SAMPL等。但由于多位点微卫星指纹图谱带型复杂，难以确定等位基因，大多为显性标记，这限制了它们的运用的范围。所以分离单个位点微卫星序列，从而获得共显性SSR分子标记仍是许多研究工作者的目标。
随着ESTs数据库的不断发展壮大，大量增加的ESTs为EST-SSR标记的开发提供了充足丰富的资源；棉花中的ESTs也随着棉属dbEST数据库的扩大而不断丰富，棉花EST-SSR标记相应地大量涌现。但是EST-SSR标记与基因组SSR标记相比，多态性率更低。所以，我们应尽可能地提高所开发SSR标记的利用效率，以相应地降低SSR标记的开发成本。
温度梯度凝胶电泳是最近出现的一种电泳方法，与传统电泳分离方法(基于分子的大小和带电荷数的多少)不同之处在于TGGE增加了一个新的分离参数，即分子构象。稳定的构象由氢键和范德华力共同维系，并受环境温度、盐离子浓度、pH值等因素影响。如果环境温度升高到某一限定点就可以破坏氢键和范德华力，这时分子即处于变性状态，此过程就称为热变性。TGGE就是利用不同构象的分子具有不同的变性温度(Tm)来进行分离的。在正常情况下，DNA分子呈双链结构状态；当温度升高到一定值时，DNA双链开始解开，由完整的双链变为分叉双链；如果温度继续升高，DNA双链完全解开，变为单链DNA。这种分子构象的改变会影响分子在电泳时的迁移行为，因为DNA双链的打开直接导致迁移率下降。这种影响在两条链即将完全解开时最大，此时分子的电泳速度最慢；而当全部形成单链时，泳动速度又会变快。Riesner等(1989)最先将这种技术应用到DNA/RNA的分子构象分析、序列变异分析和核酸-蛋白质的相互作用研究中。虽然TGGE具有高分辨能力(能够100％检出只存在单碱基差异的突变个体)、电泳条件易于控制、重现性好、操作简便快速等优点，但是TGGE需要专门的实验装置(如德国Biomet ra公司的专利产品TGGE-System)。
变性梯度凝胶电泳技术对PCR产物进行分离的主要原理是，在含有浓度线性递增变性剂(尿素和甲酰胺的混合物)的聚丙烯酰胺凝胶电泳中，部分解链的DNA双链分子的电泳迁移率降低，而序列不同的DNA分子有着不同的解链行为，它们在凝胶的不同位置停止迁移，从而使长度相同而序列不同的DNA片段分离。其基本原理与TGGE相似，都是基于变性临界值的不同而使构象在不同时间发生变化而在电泳中分离开。虽然DGGE不需要配备专门的实验设备，而且同样具有高分辨能力等优点。但是变性剂浓度线性递增的凝胶的人工操作比较困难。
酶切扩增多态性序列(cleavage amplified polymorphic sequence，CAPS)是一类以PCR为基础的共显性的分子标记。其基本原理是，先用已知位点的DNA序列去设计一套特异性的PCR引物(19-27bp)，然后用它去扩增该位点上的某一DNA片段，接着用一种专一性的限制性内切酶切割所得的扩增带并进行RFLP分析。CAPS标记作为PCR和酶切技术相结合的分子标记技术，实际上是一些特异引物PCR标记的一种延伸。当这些特异引物的特异扩增产物的电泳谱带不表现多态性时，就用限制性内切酶对扩增产物进行酶切，然后再通过琼脂糖或聚丙烯酰胺凝胶电泳检测其多态性。它揭示的是特异PCR产物DNA序列限制性内切酶识别位点差异的信息，可以从单个碱基的差异进行多态性分析。Ayse Gul Ince等(2010)将CAPS标记与SSR标记相结合，将单态性的SSR标记转变成了多态性SSR标记，但是只能局限于EST-SSR标记，对基因组SSR标记并不适用。
单链构象多态性目前广泛用于分析分子种群生物学特征、遗传性疾病检测及特定功能基因或片段的分型等，是一种有效的分子标记方法，是SNP的一种筛查方法。其基本原理是，在中性聚丙烯酰胺凝胶电泳中，经过使双链DNA变性为单链，而单链DNA在凝胶中的迁移率除了与其长短有关外，更主要的是取决于DNA单链间所形成的构象。在非变性条件下，DNA单链内部可以折叠形成具有一定空间结构的构象，这种构象由DNA单链的碱基排列顺序所决定，其稳定性依靠分子内部的相互作用(主要为氢键)来维持。所以即便是相同长度的DNA单链都会因其碱基顺序不同，甚至单个碱基的改变造成单链空间构象产生变化，引起单链在凝胶中电泳迁移率的差异，从而表现出多态性。
因为SSCP电泳技术无需特殊的实验设备，常规电泳装置即可；凝胶的制备也简单易行；对基因组SSR标记和EST-SSR标记同样适用。所以我们使用了SSCP电泳方法，实现了常规电泳条件下单态性SSR标记向多态性的转变，并将亲本间有多态性的SSR标记用于海陆种间遗传连锁图的加密。
目前尚未见利用SSCP电泳方法将单态性SSR标记转变为多态性标记的相关报道。
发明内容
本发明的目的在于将单态性的SSR标记转变为多态性标记，以提高已开发SSR标记的多态性率，相应地降低所开发SSR标记的开发成本。
本发明通过以下技术方案实现：它包括以下步骤：
(1)8％非变性聚丙烯酰胺凝胶的制备，丙烯酰胺与甲叉双丙烯酰胺的比例为25-30∶1，10x TBE 100ml，然后用蒸馏水定容至1L；
(2)常规电泳条件下单态性SSR引物对作图群体两亲本的PCR扩增，PCR反应体系(10ul)为：DNA模板25ng，1x Buffer，2.0mmol L-1MgCl2，0.25mmolL-1dNTPs，0.2μmol L-1primer，0.8U Taq DNA聚合酶，不足部分用无菌的双蒸水补齐；PCR扩增程序为：95℃预变性5min；94℃变性50sec、56℃复性45sec、72℃延伸60sec，34个循环；最后72℃延伸5min；
(3)扩增产物在8％非变性聚丙烯酰胺凝胶上的电泳，常温条件下15W恒功率电泳3-5h；
(4)产生多态性的SSR引物。
本发明较好的技术方案是：它包括以下步骤：
(1)8％非变性聚丙烯酰胺凝胶的制备，丙烯酰胺与甲叉双丙烯酰胺的比例为29∶1，10x TBE 100ml，然后用蒸馏水定容至1L；
(2)常规电泳条件下单态性SSR引物对作图群体两亲本的PCR扩增，PCR反应体系(10ul)为：DNA模板25ng，1x Buffer，2.0mmol L-1MgCl2，0.25mmolL-1 dNTPs，0.2μmol L-1primer，0.8U Taq DNA聚合酶，不足部分用无菌的双蒸水补齐；PCR扩增程序为：95℃预变性5min；94℃变性50sec、56℃复性45sec、72℃延伸60sec，34个循环；最后72℃延伸5min；
(3)扩增产物在8％非变性聚丙烯酰胺凝胶上的电泳，常温条件下15W恒功率电泳4h；
(4)产生多态性的SSR引物。
本发明首次用SSCP电泳技术将单态性SSR标记转为多态性标记并将其应用到棉花遗传图谱的构建中。与现有使单态性标记转变为多态性标记的方法相比，本发明的方法费用低廉、操作简捷、适用范围广泛，是有效使单态性SSR标记产生多态性的方法，极大地提高了SSR标记的利用效率。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述：
实施例1
本发明包括以下步骤：
(1)8％非变性聚丙烯酰胺凝胶的制备，丙烯酰胺与甲叉双丙烯酰胺的比例为25∶1，10x TBE 100ml，然后用蒸馏水定容至1L；
(2)常规电泳条件下单态性SSR引物对作图群体两亲本的PCR扩增，PCR反应体系(10ul)为：DNA模板25ng，1x Buffer，2.0mmol L-1 MgCl2，0.25mmolL-1 dNTPs，0.2μmol L-1 primer，0.8U Taq DNA聚合酶，不足部分用无菌的双蒸水补齐；PCR扩增程序为：95℃预变性5min；94℃变性50sec、56℃复性45sec、72℃延伸60sec，34个循环；最后72℃延伸5min；
(3)扩增产物在8％非变性聚丙烯酰胺凝胶上的电泳，常温条件下15W恒功率电泳3h；
(4)产生多态性的SSR引物。
实施例2
本发明包括以下步骤：
(1)8％非变性聚丙烯酰胺凝胶的制备，丙烯酰胺与甲叉双丙烯酰胺的比例为30∶1，10x TBE 100ml，然后用蒸馏水定容至1L；
(2)常规电泳条件下单态性SSR引物对作图群体两亲本的PCR扩增，PCR反应体系(10ul)为：DNA模板25ng，1x Buffer，2.0mmol L-1 MgCl2，0.25mmolL-1 dNTPs，0.2μmol L-1 primer，0.8U Taq DNA聚合酶，不足部分用无菌的双蒸水补齐；PCR扩增程序为：95℃预变性5min；94℃变性50sec、56℃复性45sec、72℃延伸60sec，34个循环；最后72℃延伸5min；
(3)扩增产物在8％非变性聚丙烯酰胺凝胶上的电泳，常温条件下15W恒功率电泳5h；
(4)产生多态性的SSR引物。
实施例3
本发明包括以下步骤：
(1)8％非变性聚丙烯酰胺凝胶的制备，丙烯酰胺与甲叉双丙烯酰胺的比例为29∶1，10x TBE 100ml，然后用蒸馏水定容至1L；
(2)常规电泳条件下单态性SSR引物对作图群体两亲本的PCR扩增，PCR反应体系(10ul)为：DNA模板25ng，1x Buffer，2.0mmol L-1 MgCl2，0.25mmolL-1 dNTPs，0.2μmol L-1 primer，0.8U Taq DNA聚合酶，不足部分用无菌的双蒸水补齐；PCR扩增程序为：95℃预变性5min；94℃变性50sec、56℃复性45sec、72℃延伸60sec，34个循环；最后72℃延伸5min；
(3)扩增产物在8％非变性聚丙烯酰胺凝胶上的电泳，常温条件下15W恒功率电泳4h；
(4)产生多态性的SSR引物。
Claims (1)
1.一种使单态性SSR标记转变为多态性标记的方法，它包括以下步骤：
(1)8％非变性聚丙烯酰胺凝胶的制备，丙烯酰胺与甲叉双丙烯酰胺的比例为25-30∶1，10x TBE 100ml，然后用蒸馏水定容至1L；
(2)常规电泳条件下单态性SSR引物对作图群体两亲本的PCR扩增，PCR反应体系(10ul)为：DNA模板25ng，1x Buffer，2.0mmol L-1 MgCl2，0.25mmolL-1 dNTPs，0.2μmol L-1primer，0.8U Taq DNA聚合酶，不足部分用无菌的双蒸水补齐；PCR扩增程序为：95℃预变性5min；94℃变性50sec、56℃复性45sec、72℃延伸60sec，34个循环；最后72℃延伸5min；
(3)扩增产物在8％非变性聚丙烯酰胺凝胶上的电泳，常温条件下15W恒功率电泳3-5h；
(4)产生多态性的SSR引物。
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