一种利用EST-SSR分子标记快速鉴定西瓜品种珍甜1217纯度的方法
技术领域
本发明涉及分子标记领域,具体提供了一种利用EST-SSR分子标记快速鉴定西瓜品种珍甜1217纯度的方法。
背景技术
珍甜1217是山东省华盛农业股份有限公司最新培育的高品质西瓜品种,易座瓜,开花至成熟28天左右,瓜近圆形,单果重6kg左右。底色绿并覆盖有青黑色条斑,条斑细且清晰度好。皮厚1.0cm,果肉大红色,肉质松脆多汁,含糖量13%左右,品质好,耐热性强,适宜保护地及露地种植。该品种在杂交制种过程中,母本需要人工去雄,授以父本花粉来完成杂交过程,母本去雄不彻底或漏去雄,都将会极大地影响制种纯度。因此鉴定杂交西瓜种子纯度至关重要。
传统的西瓜杂交种子纯度鉴定工作仍然以田间种植鉴定为主,通过成株外观形状比较鉴定,该方法鉴定一般需要2个月,时间长、费用高、难度大且准确性差,需要鉴定人员具有丰富的经验,且易受栽培措施和环境条件的影响,严重影响品种鉴定的效率及准确性,越来越不能满足现代育种工作和生产经营的需要。
室内纯度检验通常采用分子标记技术,该技术从DNA水平上揭示子代与亲本间的遗传差异,不受环境条件和栽培措施的影响,无组织、器官及发育特异性,能够检测微小的变异,不受植株生长季节的限制,多态性丰富、稳定性高,可以大大缩短鉴定时间。EST-SSR(expressedsequencetag-simplesequencerepeat)标记,是根据EST序列中的简单串联重复序列开发的一种标记类型,是一类由几个核苷酸为重复单位组成的串联重复序列,根据串联重复单位数目的差异检测多态性。EST-SSR标记具有多态性丰富、共显性遗传、稳定性和重复性较好、对DNA质量要求不高、操作简单易行、不受环境因素影响等优点,与基因组SSR标记相比,EST-SSR标记不仅降低了开发成本、提高了开发效率,而且节省了开发时间,显著提高了其利用价值。因此如何利用该技术实现对珍甜1217纯度的鉴定成为亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明的发明人针对上述现有技术的情况,提供了一种利用EST-SSR分子标记快速鉴定西瓜品种珍甜1217纯度的方法,该方法采用专门设计的EST-SSR引物,以珍甜1217的基因组DNA为模板进行扩增,通过对扩增结果的特异谱带对待检测珍甜1217的品种纯度进行检测,采用这种方法可以在珍甜1217植株生长的任何时期进行鉴定,能够将杂交种与母本自交种、父本自交种区分开来;准确性高,应用推广前景广阔,为开展西瓜制种和良种的及时销售提供科学依据。
本发明所针对的西瓜品种为珍甜1217,为了对珍甜1217进行品种纯度的鉴定,获得母本和父本的优良杂交品种,本发明的发明人首先提供了一对EST-SSR引物,命名为ZT1217,其正向序列为5’-TCGGATCTAGGCGAAGGTGGTCG-3’,其核苷酸序列如SEQIDNo.1所示;反向序列为5’-GCTCAGGAGGGAGTTTACGGTC-3’,其核苷酸序列如SEQIDNo.2所示,
在获得上述引物之后发明人利用其对待测品种珍甜1217的杂交种及其亲本的幼嫩组织基因组DNA进行了扩增,具体过程如下:
(1)提取珍甜1217杂交种及其亲本幼根基因组DNA;
(2)以第(1)步提取的基因组DNA为模板,用EST-SSR引物ZT1217进行PCR扩增:
PCR反应体系为10μL,其中包括10×PCRBuffer1μL,0.2mMdNTPs,DNA模板100ng,引物各5μM,0.5UTaqDNA聚合酶,无菌超纯水补齐至10μL;
扩增程序为:94℃预变性3min;94℃变性30s,57℃退火30s,72℃延伸20s,35个循环;72℃终延伸5min;PCR产物保存于10℃;
发明人经过多次试验后发现,针对本发明的发明目的,以及专门设计的特异性引物,扩增程序中将退火温度设置为57℃时,扩增效果最好,最终检测的结果更加贴近与实际情况,故而将本发明的退火温度设定为57℃。
(3)扩增产物检测:5μL扩增产物与2μL上样缓冲液混合,之后经丙烯酰胺质量体积比为12%的非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳,180v恒定电压电泳1.5h,银染显色进行带型统计;
其中所采用的非变性聚丙烯酰胺凝胶中丙烯酰胺∶甲叉双丙烯酰胺的质量比为29∶1;
所采用的上样缓冲液选自10×甘油凝胶上样液;
(4)根据特异谱带的扩增结果鉴定“珍甜1217”杂交种的纯度,判定标准为:
母本具有159bp特异谱带,其核苷酸序列如SEQIDNo.3所示;父本具有147bp特异谱带,其核苷酸序列如SEQIDNo.4所示;杂交种具有159bp和147bp两条特异谱带;
根据上述鉴定结果,可以换算珍甜1217品种纯度(%)=(1-n/N)×100%,其中N为待测西瓜种子数目,n为单独具有父本谱带特征或单独具有母本谱带特征或既不同于“珍甜1217”谱带特征也不同于父母本谱带特征的植株数目。
上述方法中发明人并没有采用常规的叶片提取基因组DNA的方式,而是选用了幼根提取,这是由于发明人经过多次试验后发现,针对本发明的发明目的,选取幼根也能提取出适合纯度鉴定的基因组DNA,与叶片无差别,但选取幼根会大大缩短材料准备时间,故而将本发明取材优先选取幼根,这样一来整体纯度鉴定时间可缩减为4天,较之采用叶片提取基因组DNA的方式缩短了3天。
且为了适应本发明的需要,发明人重新设计了用EST-SSR引物ZT1217进行PCR扩增时的扩增程序,使其具有明显的针对性,且可以保证扩增效果,为最终检测的准确性提供了可靠的保证。
利用上述方法,即可实现对珍甜1217品种纯度的快速检测,能够不受栽培措施和环境条件的影响;无器官、组织及发育特异性:该方法在植株生长的任何时期均可进行鉴定;多态性丰富、共显性遗传:能够将杂交种与母本自交种、父本自交种区分开来;对DNA质量要求不高且需要量少;成本较低、操作简单:该方法在苗期即可进行鉴定,节省大量人力、物力和土地资源;重复性和稳定性较好;快速高效:4天即可完成种子纯度鉴定工作;准确性高:该方法从基因组水平上揭示子代与亲本间的遗传差异,克服了田间表型鉴定带来的误差;应用推广前景广阔:可以快速、准确检测“珍甜1217”杂交种纯度,为开展西瓜制种和良种的及时销售提供科学依据。
附图说明
图1为本发明杂交种“珍甜1217”种子检测特征引物的PCR电泳图谱,
其中,P1为“珍甜1217”母本;F1为多组“珍甜1217”F1杂交种;P2为“珍甜1217”父本,
结果显示:“珍甜1217”F1杂交种拥有分别来自父、母本的147bp和159bp的两条带;
图2为不同PCR退火温度对“珍甜1217”商品种子样品的纯度检测结果的影响电泳图谱;
其中,P1为“珍甜1217”母本;F1为“珍甜1217”F1杂交种;P2为“珍甜1217”父本,
结果显示,最佳退火温度在57℃时,最易区分珍甜1217杂交种纯度;
图3为不同DNA模板量对“珍甜1217”商品种子样品的纯度检测结果的影响电泳图谱,
其中,P1为“珍甜1217”母本;F1为“珍甜1217”F1杂交种;P2为“珍甜1217”父本,
结果显示,DNA模板量从100ng至1000ng均可用于“珍甜1217”商品种子样品的纯度检测。
具体实施方式
以下实施例中进一步定义本发明,根据以上的描述和这些实施例,本领域技术人员可以确定本发明的基本特征,并且在不偏离本发明精神和范围的情况下,可以对本发明作出各种改变和修改,以使其适用各种用途和条件。除特殊注明外,本发明所采用的均为本领域现有技术;下数实施例中的百分比除特殊注明外,均为重量百分比。
实施例1珍甜1217品种叶片基因组DNA的获取
具体操作方法如下:
(1)将“珍甜1217”亲本与F1种子放入铺有潮湿滤纸的培养皿中,30℃黑暗培养3d后取幼根;
其中,该品种在杂交制种过程中,母本需要人工去雄,授以父本花粉来完成杂交过程,最后收获母本上的F1代种子;
(2)每个离心管中放入一个西瓜幼根,加入60-65℃预热的500μL提取缓冲液,放入钢珠4粒,于破碎机上将材料打碎,60-65℃水浴20-30min;
其中所述的提取缓冲液为2×CTAB提取液,其配比如下:
高温灭菌,冷却至室温,加2mL巯基乙醇,室温保存,
(3)上步获得的液体经10000rpm/min离心10min,取上清于另一离心管,加入等体积(500μL)苯酚:氯仿:异戊醇(体积比为25:24:1)混合液;
(4)上步混合液经10000rpm/min离心10min,取上清液于另一离心管中,加入等体积的氯仿:异戊醇(体积比为24:1)混合溶液;
(5)上步混合液经10000rpm/min离心10min,取上清溶液于另一离心管中,加入400μL异丙醇混匀;
(6)上步混合液经12000rpm/min离心15min,弃上清,固体物质用70%乙醇洗涤,晾干;
(7)向上述固体中加入200μLddH2O回溶,加入1μLRNA酶37℃水浴30min,-20℃备用。
实施例2PCR扩增
以上述获得的RNA酶解混合物为模板,利用ZT1217引物进行PCR扩增:
PCR反应体系为10μL,其中包括10×PCRBuffer1μL,0.2mMdNTPs,引物各5μM,0.5UTaqDNA聚合酶,模板100ng,无菌超纯水补齐至10μL;
根据本发明针对性设置扩增程序为:94℃预变性3min;94℃变性30s,57℃退火30s,72℃延伸20s,35个循环;72℃终延伸5min;PCR产物保存于10℃。
实施例3扩增产物检测
5μL扩增产物与2μL上样缓冲液混合,之后经丙烯酰胺质量体积比为12%的非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳,180v恒定电压电泳1.5h,银染显色进行带型统计;
所采用的上样缓冲液选自10×甘油凝胶上样液;
其中所述的12%的非变性聚丙烯酰胺凝胶配方(100mL)如下:
其中所采用的30%丙烯酰胺/甲叉双丙烯酰胺配置过程如下:
丙烯酰胺29g甲叉双丙烯酰胺1g蒸馏水定容至100mL4℃避光保存,保质期一个月;
所采用的10╳TBE配置过程如下:
TrisBase27g,硼酸13.75g,0.5M/LEDTA10mL,蒸馏水定容至250mL,调pH至8.3;
所采用的10%过硫酸铵(APS)以过硫酸铵0.1g和蒸馏水1mL的比例现用现配。
电泳缓冲液为1×TBE,电泳结束后,凝胶显色采用银染方法,具体过程如下:
1.水洗:ddH2O水洗2次,每次1min;
2.染色:用1‰AgNO3浸泡,平行摇动10-15min;
3.水洗:倒掉显色液,ddH2O水洗2次,每次1min;
4.显影:在盘中加入显色液(每升显色液中含有16g氢氧化钠和8mL甲醛,余量为纯净水),然后平行摇动直至显影清楚;
5.终止:用终止液(每升终止液中含有7.5g碳酸化钠,余量为纯净水)浸泡2min,后加入ddH2O水清洗1-2次;最后用相机照相保存。
实施例4鉴定“珍甜1217”杂交种的纯度
根据特异谱带的电泳结果鉴定“珍甜1217”杂交种的纯度,判定标准为:
母本具有159bp特异谱带;父本具有147bp特异谱带;杂交种具有159bp和147bp两条特异谱带;
根据上述鉴定结果,可以换算珍甜1217品种纯度(%)=(1-n/N)×100%,其中N为待测西瓜种子数目,n为单独具有父本谱带特征或单独具有母本谱带特征或既不同于“珍甜1217”谱带特征也不同于父母本谱带特征的植株数目。
实验例
以2014年生产的珍甜1217种子为例,收获F1代种子后马上将F1代种子进行催芽萌发,大约3d后取幼根提取西瓜基因组DNA,利用本发明的ZT1217分子标记进行纯度鉴定,4d即可获得的种子纯度结果;
利用常规鉴定方法即田间种植形态鉴定:需到海南进行加代纯度鉴定,生长周期约为60天左右,且受到多种恶劣天气影响,可能需多次重复播种鉴定,鉴定时间不好估计。具体比较如下表:
可见与常规鉴定方法相比较,利用该分子标记法鉴定珍甜1217杂交种子纯度快速高效、操作简单、重复性好、成本较低。