CN106701965A - 一种基于单核苷酸多态性标记的桑树遗传分型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物技术领域,具体涉及一种基于单核苷酸多态性标记的桑树遗传分型方法。本发明根据高通量转录组测序筛选得到目的基因,通过PCR反应及PCR产物测序得到多个单核苷酸多态性位点。再由所有有效的单核苷酸多态性位点组成单倍体型用于分子标记以达到遗传分型。本发明操作简单、通量灵活、单核苷酸多态性标记遗传稳定可靠,可在生物学、遗传学研究中推广应用,为考证桑类中药原植物提供有力技术支持。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域,具体涉及一种基于单核苷酸多态性标记的桑树遗传分型方法。
背景技术
单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP),是指发生在染色体基因组水平上单个核苷酸变异引起的DNA序列多态性。单核苷酸多态性是许多物种基因组中最常见的变异形式,在基因组中的分布频率很高。据估计,在人类基因组中大约含有320万个SNP位点,平均每1000个核苷酸就有一个以上的SNP;水稻第4号染色体每隔250bp左右就有一个SNP。组成DNA的碱基虽然有4种,但SNP一般只有两种碱基,因此SNP通常被称为二等位基因。由于SNP的二态性,非此即彼,在基因组中筛选SNPs往往只需要+/-的分析,而不用分析片段的长度,这就有利于发展自动化技术筛选或检测SNPs。从分子水平上对单个核苷酸的差异进行检测,单个核苷酸多态性标记可帮助区分个体间遗传物质的差异。在漫长的进化过程中,生物体形成了自身特有的DNA碱基序列,比较不同物种间或同一物种不同地方品种间的SNP差异,可以了解物种间的亲缘关系和进化的生物信息学,从而对不同物种或同一物种不同地方的品种进行精细鉴定和分类。桑叶、桑椹、桑皮、桑根都是传统的中药材,在现有国家药品标准中,含有这4味中药的复方多达200种以上。桑叶具有降血糖、降血压、降血胆固醇、抗肿瘤、抗过敏、抗氧化、抗毛细管渗透、利尿等功能。桑枝不仅是《中华人民共和国药典》记载的祛风湿的常用药,而且还具有抗炎、降糖、降血脂、提高机体免疫等功能。桑白皮首载于《神农本草经》,其味甘、性寒,能泻肺平喘及行水消肿,主治肺热、水肿、糖尿病及骨折等症,桑白皮的提取液能明显降低血压,还有镇静作用。现代药理学研究表明,桑椹具有调节免疫、降血糖、降脂、抗衰老、护肝、抗病毒等作用。目前,桑类中药原植物均采用桑Morus alba L.,但是,由于桑树品种较为复杂,古今关于桑类中药原植物的记述也不一致,而桑树植物的分类学处理亦很频繁;同时,由于桑树植物易于自然杂交,人工杂交的品种亦层出不穷,亦可能导致桑类中药原植物的复杂性。鉴于此,对桑类中药的原植物的区分就尤为必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于单核苷酸多态性标记的桑树遗传分型方法,能够在现有桑树品种复杂、桑树分类处理频繁及古今桑类中药原植物记述不一致等情况下,通过获得基因组的大量的核苷酸多态性标记,发现不同地方的桑树品种之间存在的遗传变异,为考证桑类中药原植物提供有力技术支持。
本发明的技术方案:
本发明所述基于单核苷酸多态性标记的桑树遗传分型方法,由以下步骤构成:
(1)种群调查及取样;
(2)DNA提取;
(3)测序;
(4)筛选目标基因TR2222;
(5)根据目标基因TR2222设计引物,正向引物如序列表中SEQ ID NO:1所示;反向引物如序列表中SEQ ID NO:2所示;
(6)PCR扩增;
(7)测序;
(8)序列拼接、比对,鉴定记录单核苷酸多态性位点。
进一步地,所述目标基因TR2222是通过高通量转录组测序后筛选得到。
进一步地,所述PCR扩增的条件参数:94℃预变性5min、94℃30s、55℃30s、72℃1min,35个循环,72℃延伸10min。
进一步地,所述目标基因TR2222在桑树种群中有8个单核苷酸多态性位点,目标基因TR2222的基因片段如序列表中SEQ ID NO:3所示,其中8个单核苷酸多态性位点分别位于13、115、201、297、384、386、486、551。
进一步地,高通量转录组测序的方法:提取样本总RNA,用Oligo(dT)的磁珠富集分离mRNA,通过反转录反应合成双链cDNA,构建转录组测序文库,插入片段长度约为500bp,在Illumina HiSeq2500测序仪上进行高通量测序,使用Trinity软件对测序片段进行拼接,从而得到基因序列。
本发明的有益效果:
自古以来,桑树品种繁多,发展至今,我国桑树种质资源多达三千余份。长期以来,国内外的学者为了更好的解决桑类的分类问题,已经提出了诸如数值分类、染色体分类、同工酶分类、DNA分子标记分类等分类方法,但这些方法都存在着一些缺点和不足。本发明一次实验中,即可得到8个单核苷酸多态性SNP位点,提供了丰富的多态性信息。同时本发明的实验条件简单,成功率高,可重复性好。在实施过程中,实验成功率在98%以上,实验结果的可重复性更可达到100%。本发明采用的8个SNP位点,单倍体基因型理论上可以达到2的8次方,即256,能够提供非常丰富的多态性信息,使结果更加准确。SNP标记遗传稳定,可用于不同来源的样本,适宜高通量自动化分析。本发明以广东和江苏两个地方的桑树品种为研究对象,在整个基因组内批量寻找单核苷酸多态性位点,全面评估桑树植物品种的多样性,为考证桑类中药原植物提供有力技术支持。本发明在桑树植物资源开发和利用等方面起着重要的作用,同时对桑树遗传资源的保护也具有重要意义。
具体实施方式:
下面结合具体样本对本发明做进一步的详细说明,所述是对本发明的解释而不是限定。
1.种群调查与取样
选择广东和江苏两个地方作为采样点,选取生长良好、无虫害的桑叶,采取后用保鲜袋装好,立刻放入事先装有冰袋的保温盒中。带回实验室后立即提取基因组DNA。每个采样点随机取样10株,避免重复采集同一样品,记录好样品名字及采集地点。
2.DNA提取
使用BioFlux公司的Biospin植物基因组DNA提取试剂盒进行DNA提取,具体步骤基本按照试剂盒的说明书进行,稍作修改:
(1)称取0.05-0.1g新鲜叶片,放入已用液氮预冷的研钵中,用力快速研磨成粉末,在研磨过程中不要让样品解冻;
(2)将研磨好的粉末小心转移到预先加有450μl LP Buffer的1.5ml的离心管中,涡旋混匀;
(3)65℃水浴30-60min,每隔10分钟将样品混匀一次,然后取出冷至室温;
(4)加入150μl DA Buffer,混匀,然后冰上放置5min;
(5)13000rpm离心10min,转移上清至Shredder spin column中,13000rpm离心1min;
(6)将滤液转移到一个新的1.5ml的离心管中;
(7)加入1.5倍滤液体积的P Binding Buffer,温和颠倒混匀,管中出现絮状沉淀,13000rpm离心10min;
(8)转移上清至Spin column,7500rpm离心1min,并弃滤液;
(9)向Spin column中加入50μl的G Binding Buffer,12000rpm离心30秒,去除滤液;
(10)向Spin column中加入600μl的Wash Buffer,12000rpm离心30秒,去除滤液;
(11)重复步骤(10)一次;
(12)再次将Spin column于12000rpm离心1min,并将Spin column转移至一个新的离心管;
(13)向Spin column加入100-200μl 65℃预热的去离子水,室温静置2-3分钟;(14)12000rpm离心1min,并弃Spin column,DNA存在于1.5ml的离心管中,-20℃保存备用。
3.高通量转录组测序
高通量测序不需要了解物种基因组信息,可以对任意物种进行转录组分析,并能测定每个转录本的片段序列,能够精确到单核苷酸的分辨率;能够同时鉴定和定量稀有转录本和正常转录本,以及检测基因家族中相似基因和可变剪切造成的不同转录本的表达,高通量测序的步骤是:提取样品的总RNA,用Oligo(dT)的磁珠富集分离mRNA,通过逆转录反应合成双链cDNA,构建转录组文库,插入片段的长度约为500bp,在Illumina HiSeq 2500测序仪上进行高通量测序,使用Trinity软件对测序片段进行拼接,从而得到基因序列。
4.筛选目标基因
对得到的转录组数据进行筛选,去除多拷贝及重复基因,找到易于扩增的片段TR2222,TR2222基因片段如序列表中SEQ ID NO:3所示;
5.根据目标基因设计引物,引物序列为:
正向引物如SEQ ID NO:1所示:tcaccatccc cttattct
反向引物如SEQ ID NO:2所示:ggttctacga cctctaca
6.PCR扩增
设计50μl PCR扩增体系,具体组成为:36.5μl ddH2O、5μl 10×Buffer(Mg2+)、4μldNTP Mixture(2.5mM each)、0.5μl TaKaRa Taq(5U/μl)、2μl Template DNA(20-40ng/μl)、1μl正向引物(10μM)、1μl反向引物(10μM)。
PCR扩增的条件参数:94℃预变性5min、94℃30s、55℃30s、72℃1min,35个循环,72℃延伸10min。
7.测序
PCR扩增产物经1%琼脂糖电泳检测,确定为目的条带大小合适且条带单一。使用生工生物工程(上海)股份有限公司的胶回收试剂盒回收电泳片段,回收产物浓度达到测序要求后,TR2222片段使用引物进行双向测序。
8.序列拼接、比对和分析
所得的序列使用Sequencher软件进行拼接并根据峰图进行手工校正,然后采用Mega软件进行比对排列,经比对,两段切齐后长度为578bp。TR2222片段测序质量很高,峰形清晰,无杂峰。可以通过测序峰形清晰鉴定单核苷酸多态性位点。
9.对广东和江苏的桑树种群进行鉴定记录单核苷酸多态性位点。
表1广东和江苏的桑树种群单核苷酸多态性位点
注:Y、M、K是国际纯粹与应用化学联合会(International Union of Pure andApplied Chemistry,IUPAC)制定的命名规则,Y代表T或C,M代表A或C,K代表G或T
鉴定结果发现,广东和江苏的桑树种群内具有较高的多态性。在578bp的片段上,共存在8个隔离位点(见表1)。广东的桑树种群群体的3个个体中,1个个体含有2个单核苷酸多态性位点,2个个体含有1个单核苷酸多态性位点。江苏的桑树种群群体的3个个体中,1个个体含有3个单核苷酸多态性位点,2个个体含有1个单核苷酸多态性位点。
<110>南京大学
<120>一种基于单核苷酸多态性标记的桑树遗传分型方法
<160>3
<210>1
<211>18
<212>DNA
<213>人工序列
<223>人工合成引物I
<400>1
tcaccatccc cttattct 18
<210>2
<211>18
<212>DNA
<213>人工序列
<223>人工合成引物II
<400>2
ggttctacga cctctaca 18
<210>3
<211>578
<212>DNA
<213>Morus alba L.
<223>目标基因TR2222基因片段
<400>3
actccgtact cattcctcag caagtcacaa tttttgttca ccaacgctat gtccctcttt 60
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atgtactttt gaaactgacg cttctcattg gctattatcc ccggcaccgt tgggaccaca 300
tcgtgaacgt taaccactct caacacctta attcccagct cgtcacagcg ccctttgaac 360
ttcagatttc cgacacgtgg acctgcaaag gaataaacgg tgatcgggac tttcttcccc 420
gatgcgacga cgtttagtcc cacctcagcc atgtcgtacg cgcttagaat cgctaaagcc 480
gaacccaggc tgtgaccggt gacggtgatg ctaatttcct ctccctcgta gtaatcgagg 540
aggcgcttga tctccgccag cacctgctca cgcgccga 578
Claims (1)
1.一种基于单核苷酸多态性标记的桑树遗传分型方法,其特征是由以下步骤构成:
(1)种群调查与取样;
(2)DNA提取;
(3)高通量转录组测序,其中,高通量转录组测序的方法为:提取样本总RNA,用Oligo(dT)的磁珠富集分离mRNA,通过反转录反应合成双链cDNA,构建转录组测序文库,插入片段长度为500bp,在Illumina HiSeq2500测序仪上进行高通量测序,使用Trinity软件对测序片段进行拼接,从而得到基因序列;
(4)筛选种群的目标基因TR2222;
(5)根据目标基因TR2222设计引物,正向引物如序列表中SEQ ID NO:1所示;反向引物如序列表中SEQ ID NO:2所示;
(6)PCR扩增,其中,PCR扩增体系为50μl:36.5μl ddH2O、5μl 10×Buffer(含Mg2+)、4μldNTP Mixture(2.5mM each)、0.5μl TaKaRa Taq(5U/μl)、2μl Template DNA(20-40ng/μl)、1μl正向引物、1μl反向引物;PCR反应参数为:94℃预变性5min、94℃30s、55℃30s、72℃1min,35个循环,72℃延伸10min;
(7)将(6)中PCR产物进行琼脂糖凝胶电泳,回收目标片段,对回收产物进行测序;
(8)序列拼接、比对,鉴定记录单核苷酸多态性位点;其中,所述目标基因TR2222在桑树种群中有8个单核苷酸多态性位点,目标基因TR2222基因片段如序列表中SEQ ID NO:3所示,其中8个单核苷酸位点分别位于13、115、201、297、384、386、486、551。
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