CN105368827B - 一种鉴别太仓新毛芋艿的特异性分子标记及其筛选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种鉴别太仓新毛芋艿的特异性分子标记及其筛选方法,所述的能够在太仓新毛芋艿中扩增得到的特异性片段,该片段的核苷酸序列如SEQ ID NO:16所述。所述的筛选方法首先筛选出能够在多子芋和魁芋中扩增出差异性序列的叶绿体片段引物,并针对差异的序列设计位点特异性引物,从而将多子芋和魁芋区分开来。然后在多子芋品种中筛选能够在太仓新毛芋艿中扩增出特异性条带的SSR引物,并针对特异性条带设计序列特异性引物,最终将太仓新毛芋艿和其它芋品种区分开来,最终实现对太仓新毛芋艿的特异性鉴定,为芋的品种鉴别和种质资源保护提供有力的技术支持。
Description
技术领域
本发明属于本发明属于分子标记鉴定领域,特别涉及一种鉴别太仓新毛芋艿的特异性分子标记及其筛选方法。
背景技术
芋(Colocasia esculenta (Linnaeus) Schott)为天南星科(Araceae)芋属(Colocasia)多年生草本植物,原产我国和印度、马来半岛等热带地区,世界上广为栽培。芋的块茎、花、叶等器官可食用或做药用,有的国家或地区甚至将其作为主食。由于芋的栽培历史悠久,其种质资源非常丰富。芋的染色体基数X=14,存在二倍体和三倍体。我国研究人员根据芋的球茎分蘖、染色体数目及地理分布,将芋分为4类,即魁芋、魁子兼用芋、多头芋和多子芋,其中魁芋通常为二倍体(2n=2x=28),而魁子兼用芋、多头芋和多子芋通常为三倍体(2n=3x=42)。
以往对芋的鉴别,主要依据其形态学特征(如生长习性、株高、叶形、叶色、母芋和子芋的形状、重量和产量等)和生物化学指标(如核型分析、同工酶等)。然而,这些鉴定方法不仅操作繁琐,而且往往容易受环境条件等因素干扰,因此开发一种快速、稳定、准确的芋品种鉴定方法极其重要。由于DNA水平上的分子标记能从本质上反应个体差异,并且不受内外环境的影响,因此,近年来在芋的遗传变异方面得到广泛应用。如RAPD、ISSR、SSR、AFLP等分子标记用于世界各地不同地区芋品种的种质资源评估、遗传多样性研究和聚类分析等,研究发现,DNA分子标记在芋的不同品种间具有较高的遗传多样性,能够区分二倍体和三倍体品系,并且能够反映其地理来源等。近期,基于芋叶绿体基因组的成功测序,多个叶绿体DNA分子标记也陆续开发出来,发现有些叶绿体片段在不同的芋品种间具有较好的多态性,这为今后对芋的品种鉴定和遗传多样性分析等研究提供了参考。虽然目前DNA分子标记技术在芋的遗传变异方面已取得了一定的研究成果,但大多研究集中在芋的遗传多样性、亲缘关系等方面,因此目前在芋的品种鉴定方面的研究仍然较少,尤其在开发鉴定某一特定芋品种特异性鉴别分子标记方面仍属空白。
太仓新毛芋艿是苏州太仓的地方名特优品种,其母芋中等大小,圆形,子芋较多,属多子芋类。芽红色,肉质糯而粘滑,味醇香,以食子芋为主。由于太仓新毛芋艿的优异品质,于2014年被国家工商总局商标局核准为地理标志证明商标。但目前对太仓新毛芋艿的鉴别主要依据其形态学特征,尚未开发出能够鉴定太仓新毛芋艿的专一性、特异性鉴别的分子标记。
本发明是首次对国家地理标志证明商标产品——太仓新毛芋艿进行特异性鉴别分子标记的开发,本发明提供的鉴定太仓新毛芋艿的特异性标记方法具有操作简单、灵敏度高、重复性好等优点,能够实现对太仓新毛芋艿品种的特异性鉴定。本发明能够为其它优质芋的品种鉴别提供技术参考,并且对于保护国家地理标志证明商标产品的种质资源具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种鉴定太仓新毛芋艿的特异性分子标记,首先筛选出能够在多子芋和魁芋中扩增出差异性序列的叶绿体片段引物,并针对差异的序列设计位点特异性引物,从而将多子芋和魁芋区分开来。然后在多子芋品种中筛选能够在太仓新毛芋艿中扩增出特异性条带的SSR引物,并针对特异性条带设计序列特异性引物,最终将太仓新毛芋艿和其它芋品种区分开来,最终实现对太仓新毛芋艿的特异性鉴定,为芋的品种鉴别和种质资源保护提供有力的技术支持。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:
能够在太仓新毛芋艿中扩增得到的特异性片段,该片段的核苷酸序列如SEQ IDNO: 16所述。
一组能够鉴别太仓新毛芋艿的SSR-SCAR引物,该引物对的核苷酸序列如SEQ IDNO: 17和SEQ ID NO: 18所述。
一种鉴别太仓新毛芋艿的特异性分子标记的筛选方法,所述的方法包括如下步骤:
(1)分别提取太仓新毛芋艿、苏优芋1号、泰兴香荷芋、海门香沙芋、扬芋1号、永泰红芽芋、金坛红香芋,常熟香蕉芋、兴化龙香芋品种的基因组总DNA;
(2)以步骤(1)中的DNA为模板,采用6个叶绿体片段引物对其进行PCR扩增;
(3)分别将步骤(2)中的扩增产物进行切胶回收、克隆及测序;
(4)对步骤(3)中的测序结果进行序列比对,筛选能在多子芋和魁芋中扩增出差异序列的引物,序列分别为SEQ ID NO: 1和 SEQ ID NO: 2;用该引物在多子芋中扩增的序列如SEQ ID NO: 3~ SEQ ID NO: 9所述;而在魁芋中扩增的序列如SEQ ID NO: 10~ SEQ IDNO: 11所述。
(5)针对步骤(4)中多子芋和魁芋序列差异的区域设计位点特异性引物,序列如SEQ ID NO: 12和 SEQ ID NO: 13所示;
(6)用步骤(5)中设计的位点特异性引物在魁芋和多子芋中进行单株验证;
(7)采用16条SSR引物对7个多子芋品种进行PCR扩增,筛选到能够在太仓新毛芋艿中扩增出特异性片段的引物如SEQ ID NO: 14和SEQ ID NO: 15所述,将扩增到的太仓新毛芋艿的特异性片段进行切胶回收及测序,序列如SEQ ID NO: 16所示;
(8)根据步骤(7)中的序列设计太仓新毛芋艿品种特异性引物,序列如SEQ ID NO:17和SEQ ID NO: 18所示;
(9)用步骤(8)中的引物在7个多子芋品种中进行单株验证,得到仅在太仓新毛芋艿中能扩增出特异性条带的引物。
有益效果:本发明提供了一种可以快速、准确地鉴定太仓新毛芋艿的特异性分子标记及方法,对于开发芋的特异性品种鉴别体系及种质资源保护具有重要的意义。
附图说明
图1是位点特异性引物(SEQ ID NO: 12和 SEQ ID NO: 13)在多子芋和魁芋所有个体中的扩增结果。其中1~8为苏优芋1号、9~15为泰兴香荷芋、16~21为海门香沙芋、22~31为扬芋1号、32~41为永泰红芽芋、42~48为金坛红香芋、49~56为太仓新毛芋艿、57~60为常熟香蕉芋、61~70为兴化龙香芋。M表示DNA maker,marker中的条带大小由上到下依次代表2000bp、1000bp、750bp、500bp、250bp和100bp;
图2是引物Taro02(SEQ ID NO: 14和SEQ ID NO: 15)对7个多子芋品种的PCR扩增图谱。其中1~7分别为:太仓新毛芋艿、苏优芋1号、泰兴香荷芋、海门香沙芋、扬芋1号、永泰红芽芋和金坛红香芋。M表示DNA maker,marker中的条带大小由上到下依次代表2000bp、1000bp、750bp、500bp、250bp和100bp;
图3是引物Taro02(SEQ ID NO: 14和SEQ ID NO: 15)在太仓新毛芋艿中扩增的特异性序列;
图4是SSR-SCAR引物(SEQ ID NO: 17和SEQ ID NO: 18)在7个多子芋品种中的单株验证结果。其中1~8为苏优芋1号、9~15为泰兴香荷芋、16~21为海门香沙芋、22~31为扬芋1号、32~41为永泰红芽芋、42~48为金坛红香芋、49~56为太仓新毛芋艿。M表示DNA maker,marker中的条带大小由上到下依次代表2000bp、1000bp、750bp、500bp、250bp和100bp。
具体实施方式
下述实施例中所用方法如无特别说明,均为常规方法。引物均由南京锐真生物技术有限公司合成;DNA提取试剂盒购自北京全式金公司,Taq酶和DL2000 DNA marker购自广州东胜生物科技有限公司,pMD19-T Vector和大肠杆菌DH5α感受态细胞为Takara公司产品;Tissue Lyser LT组织破碎仪为德国QIAGEN产品;核酸蛋白检测仪为美国eppendorf产品;PCR仪为BioMetra T1型。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
、植物基因组总DNA的提取
选择太仓新毛芋艿及江苏和福建地区通常栽培的总共9个芋品种(表1),分别提取其基因组DNA。具体为:取植株幼苗的新鲜叶片100 mg,经Tissue Lyser LT组织破碎仪将样品进行破碎,利用Easy Pure Plant Genomic DNA Kit试剂盒,提取样品总DNA。DNA样品的浓度及纯度用核酸蛋白检测仪进行检测,调整每个样品的DNA浓度至20 ng/μL,于-20℃保存备用。
表1 实验材料表
2、叶绿体片段的扩增
采用文献报道的6个叶绿体片段引物(表2),引物交南京锐真生物技术有限公司合成。PCR反应体系20 μL,包括:DNA模板(20 ng/µL)1.0 µL,2×Reaction Mix(含20 mMTris-HCl,100 mM KCl,3 mM MgCl2,400 µM的dNTPs,溴酚蓝)10.0 µL,引物(10 mM)各1.0µL,Taq DNA 聚合酶(2.5U/µL)0.4 µL,双蒸水补齐至20 µL。PCR条件为:94℃,7 min预变性;94℃变性1min,50℃退火30 s,72℃延伸45 s,30个循环;最后72℃延伸10 min。PCR产物经1.5 %琼脂糖凝胶电泳检测,溴化乙锭(EB)染色,电压80V,电泳1 h,以DL2000作为DNAmarker。
表2 实验中使用的6对引物
3、扩增产物的克隆及测序
上述扩增产物利用上海捷瑞生物工程有限公司生产的琼脂糖凝胶DNA回收试剂盒(离心柱型)对该特异性条带进行回收、纯化。连接反应参照pMD19-T Vector说明书,反应体系10 µL,包括以下组分:Vector 1.0 µL,Solution I 5. 0 µL,DNA 4.0 µL,4℃过夜连接。次日,将连接产物转入大肠杆菌DH5α感受态细胞。具体步骤为:取5.0 µL连接产物加入感受态细胞中,轻轻混匀,冰浴30 min,42℃热激90 s,冰浴5 min,加500 µL液体SOC溶液,于37℃,180 rpm的摇床中培养1 h,涂平板,放在培养箱中过夜培养。次日,挑取单菌落,用通用引物M13和RV-M进行菌落 PCR 检验,将含有正确条带的克隆交由南京锐真生物技术有限公司进行测序。
叶绿体特异性片段的引物设计及验证
用Mega 6.0软件中的ClustalW程序,使用默认参数分别对获得的每个叶绿体片段的测序结果进行序列比对,根据比对结果分析各品种间的序列差异。用Primer 5.0软件针对序列差异设计位点特异性引物,然后对9个芋品种的所有个体进行单株验证,反应体系同步骤2。反应条件为:94℃,5 min预变性;94℃变性30 s,60℃退火30 s,72℃延伸45 min,30个循环;最后72℃延伸8 min。
引物的筛选
选择文献报道的SSR引物,由南京锐真生物技术有限公司合成。以7种多子芋的DNA个体混合池为模板进行PCR反应。反应体系同步骤2。反应条件为:94℃,5 min预变性;94℃变性45 s,50℃退火1 min,72℃延伸1 min,40个循环;最后72℃延伸10 min。扩增产物经2%琼脂糖凝胶电泳,溴化乙锭(EB)染色,电压80V,电泳1.5 h,2000 bp的DNA ladder(广州东盛生物科技有限公司)作为分子量标记。
基于SSR-SCAR的引物设计及验证
选择在太仓新毛芋艿中扩增出特异性条带的引物,对特异性条带进行切胶回收,并将回收的目的DNA片段进行克隆测序。根据测序结果,用Primer 5.0软件设计一对特异性引物对7个多子芋品种的所有个体进行单株验证。反应体系同步骤2。反应条件为:94℃,5min预变性;94℃变性45 s,50℃退火45 s,72℃延伸1 min,30个循环;最后72℃延伸8 min。
Claims (2)
1.能够在太仓新毛芋艿中扩增得到的特异性片段,该片段的核苷酸序列如SEQ ID NO:16 所述。
2.一组能够鉴别太仓新毛芋艿的SSR-SCAR 引物对,该引物对的核苷酸序列如SEQ IDNO: 17 和SEQ ID NO: 18 所述。
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CN105368827A (zh) | 2016-03-02 |
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