CN105331717A - 西瓜InDel分子标记及其开发方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了西瓜InDel分子标记及其开发方法与应用,该方法以西瓜抗病自交系JRw08-3的基因组DNA模板为研究对象,利用Illumina平台进行重测序,采用Primer3.0引物设计软件,设计InDel引物。经过PCR扩增、琼脂糖凝胶电泳及非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳,在抗病父本JRw08-3和感病母本JSw01-1中筛选到了54个多态性的InDel标记,可应用于西瓜的遗传图谱构建、QTL定位、分子辅助育种及遗传多样性分析等研究。
Description
技术领域
本发明涉及分子标记技术,具体涉及西瓜InDel分子标记及其开发方法与应用。
背景技术
西瓜为葫芦科作物,是世界上热带和亚热带的一种重要经济蔬菜作物。西瓜含有许多的营养物质,包括钙、铁、钾和维生素(VA和VC)。由于西瓜味甜多汁深受消费者的喜爱。2013年全球西瓜种植面积为349万公顷,产量达到了1.09亿吨。
分子标记已广泛应用于蔬菜作物的研究,如品种鉴定、遗传多样性分析、进化分析、连锁图谱构建、比较基因组学、数量性状位点构图、分子辅助育种选择等。有许多的分子标记被开发用于基础和应用研究,如限制性片段长度多态性(RFLP)、扩增片段长度多态性(AFLP)和随机扩增多态性(RAPD)。RFLP需要放射性化学物质的参与,RAPD重复性较差,这些缺点限制了标记在育种计划中的应用。与这些早期的分子标记相比,基于PCR的简单重复序列(SSR)标记相对比较简单、便宜、重复性较好,但是有些扩增条带不清楚及技术上的缺陷,如假等位基因、无效等位基因导致SSR在基因型分型和数据分析上产生错误。
近年来,基因组测序技术的快速发展,尤其Illumina公司的第二代边合成边测序技术的出现,使得动植物在基因组测序、重测序、转录组分析、sRNA和表观基因组研究等方面有了很大的进展。高通量测序技术为SSR、SNP和InDel标记的开发提供了可能。SNP是一种高通量、低成本的新型分子标记,为分子辅助育种提供了一种可选择的方法,但是它受限于基因型分型技术,虽然有许多的基因型分型技术可获得,但是这些技术在小型和中型检测中成本高,操作复杂,且需要特殊的设备。
InDel标记是指由核苷酸水平上碱基的插入或缺失多态性,在植物基因组中有较高的分布频率,具有遗传稳定性高、分布广、多态性强等优点。较之SSR标记,InDel分布密度远高于SSRs。较之SNP标记,InDel呈现共显性,PCR极易检测,使用成本极低。目前,随着基因组学及生物信息学的的发展,大量公共数据如表达序列标签(EST)、cDNA和基因组序列等信息大量出现,使得通过生物信息学方法可得到候选InDel成为可能。目前已在水稻、玉米、黄瓜、白菜等主要作物中得到广泛应用。基于高通量测序数据技术开发以PCR为基础、操作简单、应用价值大的InDel标记,可为控制西瓜重要农艺性状基因的定位、遗传多样性分析、指纹图谱构建、全基因组关联分析与高密度遗传连锁图谱的构建和分子标记辅助选择育种奠定基础。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于开发西瓜InDel分子标记,提供多态性引物,建立西瓜InDel标记开发的技术体系,为西瓜的遗传背景分析提供更多新的InDel标记,弥补目前西瓜InDel标记较为缺乏的不足。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一组西瓜InDel分子标记,其特征在于:所述InDel分子标记包括有如下54个位点所对应的正向和反向引物:
本发明所述的西瓜InDel分子标记的开发方法,包括以下步骤:
1)对西瓜抗病自交系JRw08-3的基因组DNA进行提取;
2)构建DNA文库,利用IlluminaHiseq2500平台进行PE150模式重测序;利用生物信息学软件对序列进行清理、组装成Contigs;通过大规模同源比对进行InDel位点的筛选;利用R语言结合Primer3.0引物设计软件,大规模设计InDel标记引物;
3)利用InDel引物对西瓜基因组DNA进行PCR扩增、琼脂糖凝胶电泳及非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测。
进一步的,在所述步骤3)中PCR扩增反应体系为20ul,其中含2μl基因组DNA(200ng/μl),2μl10×PCRbuffer(2.0mMMgCl2),2.0μldNTPs(2.5mM),1.0μl正向引物(10μM),1.0μl反向引物(10μM),0.5μl2.5Units/μlTaqDNA聚合酶(TAKARA),11.5μlddH2O。
进一步的,在所述步骤3)中PCR扩增程序为94℃5min;94℃40S,55℃30S,72℃45S,36个循环;72℃10min。
进一步的,在所述步骤3)中琼脂糖凝胶电泳电压条件为120V恒压,电泳时间为0.5h~1h;非变性聚丙烯酰胺凝胶电压条件为预电泳50V~60V30min,120V电泳2h~2.2h。
进一步的,该方法可应用于包括黄瓜、冬瓜、南瓜、丝瓜在内的所有葫芦科作物InDel分子标记的开发。
本发明所述的西瓜InDel分子标记在西瓜遗传图谱构建、QTL定位、分子辅助育种及遗传多样性分析中的应用。
本发明利用Illumina重测序技术对西瓜抗性父本材料的基因组进行了测序。在15461个contigs鉴定得到了25701个潜在的InDel标记,合成了69对引物,通过PCR扩增筛选发现了54对多态性引物。通过发掘西瓜Illumina测序数据,开发了新型多态性InDel标记,对西瓜的抗性育种具有重要意义。
附图说明
图1为54个InDel标记琼脂糖凝胶电泳检测的结果。
1~54分别为InDel01、InDel03、InDel04、InDel07、InDel08、InDel09、InDel10、InDel11、InDel13、InDel14、InDel17、InDel18、InDel19、InDel20、InDel21、InDel22、InDel23、InDel24、InDel26、InDel28、InDel29、InDel30、InDel31、InDel32、InDel33、InDel34、InDel35、InDel36、InDel37、InDel38、InDel39、InDel40、InDel41、InDel42、InDel43、InDel44、InDel45、InDel46、InDel47、InDel50、InDel51、InDel52、InDel53、InDel54、InDel55、InDel57、InDel58、InDel60、InDel63、InDel64、InDel65、InDel67、InDel68、InDel69,前一泳道为母本JSw01-1,后一泳道为父本JRw08-3,M为用于纠正实验偏差的标准分子量。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明,但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料,如无特殊说明,均为自常规生化试剂商店购买得到的。
所用DNAMaker为TaKaRa公司生产的DL2000,由DNA片段2000bp、1000bp、750bp、500bp、250bp、100bp组成,共6条带。
1、西瓜DNA的提取
参考Liu,L.W.,W.Z.Guo,X.F.Zhu,andT.Z.Zhang.InheritanceandfinemappingoffertilityrestorationforcytoplasmicmalesterilityinGossypiumhirsutumL.Theor.Appl.Gene.2003,106:461-469.所述CTAB法并加以改进。在西瓜两叶一心时取幼嫩叶片约2g,经液氮研磨,用CTAB裂解液(2%CTAB,2MNaCl,20mMEDTA,100mMTris-HCl(pH=8.0)与0.2%的β-巯基乙醇)转入1.5ml离心管中,65℃水浴0.5h~1h后取出冷却,加入等体积氯仿:异戊醇(24:1)混合物后轻轻摇晃0.5h,将乳状物以12000r/min转速离心8min~10min,取上清液用氯仿:异戊醇(24:1)抽提1次~2次,加入10%醋酸钠和预冷的异丙醇,4℃冰箱静置3h以上,收集絮状DNA用70%乙醇洗涤后干燥溶于TE中,4℃待充分溶解后备用。利用紫外/可见光光度计进行DNA纯度分析和定量检测。
2、西瓜InDel标记引物的设计
开发引物所用的参考西瓜基因组序列来自葫芦科数据库(http://www.icugi.org/cgi-bin/icugi/index.cgi)。首先,利用InDel标记组装模块进行denove组装,利用SOAPdenovo2(IlluminaPlatform)组装产生重叠群;其次,通过同源比对,确定InDel候选位点;再次针对InDel差异大的位点,利用R语言结合Primer3.0软件设计,大规模设计InDel引物;最后,引物设计完成以后,由北京六合华大基因科技有限公司合成,共合成69对InDel引物。
3、PCR扩增
PCR扩增反应体系为20ul,其中含2μl基因组DNA(200ng/μl),2μl10×PCRbuffer(2.0mMMgCl2),2.0μldNTPs(2.5mM),1.0μl正向引物(10μM),1.0μl反向引物(10μM),0.5μl2.5Units/μlTaqDNA聚合酶(TAKARA),11.5μlddH2O。PCR扩增程序为94℃5min;94℃40S,55℃30S,72℃45S,36个循环;72℃10min延伸,后于4℃保存。在VeritiTM96-well热循环仪(ABI,USA)上进行PCR扩增。
4、凝胶电泳实验
琼脂糖凝胶电泳。50×TAE电泳缓冲液:12.2gTris,2.85mL冰醋酸,10mL0.25mol/LEDTA(PH8.0),加水至50mL。凝胶制备:以电泳缓冲液为溶剂,称取1g琼脂糖,加50×TAE电泳缓冲液2mL和98mL蒸馏水,溶解配成1.2%的琼脂糖凝胶100mL。稍冷后,加入0.5μg/mLEB混匀;安装好电泳槽和样品梳,灌胶,待胶冷却后,在电泳槽内倒入1×TAE电泳缓冲液。扩增后的DNA样品加入4μL6×加样缓冲液(含有0.25%二甲苯菁FF、0.25%溴酚蓝、30%蔗糖)稀释,混匀后用移液器加样。电泳时连接电极,在120V恒压条件进行电泳,电泳时间为0.5h~1h,以扩增的DNA条带充分展开为止。
非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳。胶的配置(25mL):Arc:Bis6.65mL;5×TBE5mL;H2O13mL;TEMED20μL;10%AP0.3mL。PCR产物在6%的聚丙烯酰胺凝胶上分离。预电泳50V~60V30min;120V电泳2h~2.2h。银染检测:凝胶采用0.5%冰醋酸,10%的乙醇固定12min~20min;0.2%AgNO3溶液染色10min~20min;蒸馏水洗涤两次后于显影液(1.5%NaOH,0.4%甲醛,1%Na2S2O3)显影;最后放于0.75%Na2CO3保存。
对69个Indel引物扩增产物先进行琼脂糖凝胶电泳检测,对差异不明显的引物再进行非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测,检测结果最终确定54个引物在抗病父本JRw08-3和感病母本JSw01-1中产生了多态性Indel标记,这些Indel标记可应用于西瓜遗传图谱构建、QTL定位、分子辅助育种及遗传多样性分析等研究。
本发明所述的西瓜InDel分子标记的开发方法可应用于包括黄瓜、冬瓜、南瓜、丝瓜在内的所有葫芦科作物InDel分子标记的开发。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。凡是依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一组西瓜InDel分子标记,其特征在于:所述InDel分子标记包括有如下54个位点所对应的正向和反向引物:
2.根据权利要求1所述的西瓜InDel分子标记的开发方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
1)对西瓜抗病自交系JRw08-3的基因组DNA进行提取;
2)构建DNA文库,利用IlluminaHiseq2500平台进行PE150模式重测序;利用生物信息学软件对序列进行清理、组装成Contigs;通过大规模同源比对进行InDel位点的筛选;利用R语言结合Primer3.0引物设计软件,大规模设计InDel标记引物;
3)利用InDel引物对西瓜基因组DNA进行PCR扩增、琼脂糖凝胶电泳及非变性聚丙烯酰胺凝胶检测。
3.根据权利要求2所述方法,其特征在于:在所述步骤3)中PCR扩增反应体系为20ul,其中含2μl基因组DNA(200ng/μl),2μl10×PCRbuffer(2.0mMMgCl2),2.0μldNTPs(2.5mM),1.0μl正向引物(10μM),1.0μl反向引物(10μM),0.5μl2.5Units/μlTaqDNA聚合酶,11.5μlddH2O。
4.根据权利要求2所述方法,其特征在于:所述步骤3)中PCR扩增程序为94℃5min;94℃40S,55℃30S,72℃45S,36个循环;72℃10min。
5.根据权利要求2所述方法,其特征在于:所述步骤3)中琼脂糖凝胶电泳电压条件为120V恒压,电泳时间为0.5h~1h;非变性聚丙烯酰胺凝胶电压条件为预电泳50V~60V30min,120V电泳2h~2.2h。
6.根据权利要求2所述方法,其特征在于:该方法可应用于包括西瓜、黄瓜、冬瓜、南瓜、丝瓜在内的所有葫芦科作物InDel分子标记的开发。
7.权利要求1所述的西瓜InDel分子标记在西瓜遗传图谱构建、QTL定位、分子辅助育种及遗传多样性分析中的应用。
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CN105331717B (zh) | 2019-04-19 |
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