CN112410454B - 鉴定兴安杜鹃与迎红杜鹃的引物及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种鉴定兴安杜鹃与迎红杜鹃的引物,它包括:引物A、R和\或Y。鉴定方法包括:1)提取全基因组DNA;2)以基因组DNA为模板,采用上述引物体系进行扩增;3)将扩增后的产物进行毛细管电泳;4)根据PCR产物条带长度判定。通过上述方法单独使用引物A对兴安杜鹃与迎红杜鹃进行区分,鉴定准确率可达到100%,同时综合考虑引物R、引物Y的结果,鉴定准确率也可以达到100%。

Description

鉴定兴安杜鹃与迎红杜鹃的引物及方法
技术领域
本发明属于分子生物学分子标记技术领域,具体涉及鉴定兴安杜鹃与迎红杜鹃的引物及方法。
背景技术
杜鹃花属(Rhododendron L.)植物观赏价值极高,与报春、龙胆并称世界三大高山野生花卉。该属是杜鹃花科中最大的属,也是中国和喜马拉雅植物区系中的大属之一。本属植物在园艺学上占有重要的位置,被引种栽培的杜鹃已不下600种,遍及世界许多国家。其中,迎红杜鹃亚属的植物为小至中等大小的灌木,落叶或常绿、半常绿。该亚属通常被认为有两种:兴安杜鹃(Rhododendron dauricum L.)和迎红杜鹃(Rhododendron mucronulatumTurcz.)。这两个物种从形态上观察极为相似,其中兴安杜鹃的花比迎红杜鹃略小。另外,兴安杜鹃为半常绿灌木;叶片近革质,叶下面密被鳞片,鳞片覆瓦状或彼此邻接,或相距为其直径之半或1.5倍,在我国主要分布于大兴安岭、内蒙古(锡林郭勒盟、满洲里)、吉林。生于山地落叶松林、桦木林下或林缘。而迎红杜鹃为落叶灌木,叶片质薄,叶下面鳞片相距为其直径的2-4倍。在我国主要分布于内蒙古(北达满洲里)、辽宁、河北、山东、江苏北部。生于山地灌丛。这两个物种在蒙古、日本、朝鲜、俄罗斯均分布。
兴安杜鹃与迎红杜鹃均耐寒性强,开花早、花量大,生态适应范围广,是早春少花季节优良灌木,是培育耐寒杜鹃品种的重要种质资源。兴安杜鹃分布在纬度更高的地区,更能适应较冷的环境,且兴安杜鹃的生命力较为顽强。另外,兴安杜鹃的叶入药可治疗支气管炎、咳嗽、哮喘和感冒头疼等症。根可治疗肠炎等;并且兴安杜鹃的叶中含有芳香油,可提取香料,用于化妆品香料。
传统的分类学很难对其进行区分,因此我们可以采取分子手段。然而,近期基于叶绿体构建的系统发育树并不能将这两个物种分开,两个物种间存在共享单倍型,并且在吉林地区是这两个物种的分布重叠区,因此给鉴定这两个物种造成了困扰。
SSR(Simple Sequence Repeats)标记是近年来发展起来的一种以特异引物PCR为基础的分子标记技术,也称为微卫星DNA(MicrosatelliteDNA),是一类由几个核苷酸(一般为1~6个)为重复单位组成的长达几十个核苷酸的串联重复序列。每个SSR两侧的序列一般是相对保守的单拷贝序列。SSR标记由于具有数量丰富、多态性高、遗传上呈共显性、扩增稳定、引物序列易于交流等特点受到广泛重视。而基于毛细血管电泳检测技术的SSR分子标记技术则可以得到定量的DNA片段分析数据。与常规的聚丙烯酰胺凝胶电泳检测方法相比,其结果更为精确、灵敏、高效。
发明内容
本发明的目的是提供鉴定兴安杜鹃与迎红杜鹃的引物及方法。
鉴定兴安杜鹃与迎红杜鹃的引物,它包括:引物A、R和\或Y
引物A: CAGAAGACAAGCCTCTAAAT
GAGCCCAAAGATAACCAGTG
引物R: ACGTGATGAAAGCTGGTTAT
GCTCGGGTTGTCTGGTTC
引物Y: ACCCTAACTTAACATCTTCG
ACAAATGACATCAGCACTCT;
所述的鉴定兴安杜鹃与迎红杜鹃的引物,它包括: R和Y;
鉴定兴安杜鹃与迎红杜鹃的方法,它包括:
1)提取全基因组DNA;
2)以基因组DNA为模板,用上述引物体系进行PCR扩增;
3)将扩增后的产物进行毛细管电泳;
4)根据PCR产物条带长度判定;
判定标准:根据引物A的电泳结果判断:如果电泳结果中至少有一条带长度为204的话,则鉴定为迎红杜鹃,若产物片段长度不包括204bp,且长度介于206-252bp之间则为兴安杜鹃;根据引物R的电泳结果判断:如果电泳结果中至少有一条带长度大于130bp且小于140bp,或者包含126bp的话,则鉴定为迎红杜鹃,若R引物产物长度大于118bp且小于130bp(不包含126bp)则为兴安杜鹃;根据引物Y的电泳结果判断:如果基因型为268/268、268/270、270/270中的任意一种,则鉴定为兴安杜鹃,若引物Y产物至少有一条带为以下长度:262bp、264bp、266bp、274 bp、276 bp、278 bp、280 bp,则该个体为迎红杜鹃;
所述的PCR扩增条件为:95℃ 5 min, 35个循环; 94℃变性10 s,退火30 s(引物A和R退火温度为51℃,引物Y的退火温度为45℃)和72℃延伸30 s, 最后72℃延伸8 min。
本发明提供了鉴定兴安杜鹃与迎红杜鹃的引物,它包括:引物A、R和\或Y。鉴定方法包括:1)提取全基因组DNA;2)以基因组DNA为模板,采用上述引物体系进行扩增;3)将扩增后的产物进行毛细管电泳;4)根据PCR产物条带长度判定。通过上述方法单独使用引物A对兴安杜鹃与迎红杜鹃进行区分,鉴定准确率可达到100%,同时综合考虑引物R、引物Y的结果,鉴定准确率也可以达到100%。
附图说明
图1 不同基因型在两个物种中的基因频率;
图2 引物A产物在不同物种中的基因型;
图3 引物R产物在不同物种中的基因型;
图4 引物Y产物在不同物种中的基因型。
具体实施方式
实施例1 引物的设计
基于之前测序的兴安杜鹃与迎红杜鹃的SLAF数据(PRJNA589346),基于参考基因组马缨杜鹃(R.delavayi)利用BLAT软件将所有样本的所有reads进行比对聚类,从而获得SLAF标签序列。之后,利用MISA-web (http://misaweb.ipk-gatersleben.de/)对这些具有多态性的SLAF序列进行微卫星位点的扫描,设置重复单元为两个碱基的微卫星位点的最少重复次数为6,其余重复单元为三个、四个、五个和六个碱基的最低重复均设置为5次。两个微卫星位点如果相隔少于100bp则作为一个微卫星位点。
同时,利用软件SAMtools和GATK进行群体插入/缺失位点的鉴定,软件的参数为默认参数。获得的插入/缺失位点按照MQ >30且DP >3进行过滤。另外,为了进一步对数据整体进行过滤,利用PLINK2软件,设置最小等位基因频率(minor allele frequency,MAF))为0.04,最大缺失率(maximum missing rate)为0.5。对这些插入/缺失位点进行分型,选择在两个物种中发生分离的位点。利用perl脚本将分离的插入/缺失位点与上述获得的包含SSR位点的SLAF序列标签进行比较,获得包含具有分离的SSR位点的SLAF标签序列。
基于上述的SLAF序列,应用在线软件Primer v3 (http://bioinfo.ut.ee/primer3-0.4.0/)进行引物设计。引物长度设置为18-22bp,最佳长度设置为20bp,且引物最佳GC含量设置为50%。引物的退火温度设置为50℃至65℃,最佳退火温度设置为60℃,且正反引物的退货温度相差不能超过5℃。基于在两物种间分化程度较高的SSR位点,最终开发并验证了3对引物(引物A、R、Y,分别位于SLAF2888、SLAF145466S、LAF442224上)引物设计完成后,由生工生物工程股份有限公司合成。
Figure 994656DEST_PATH_IMAGE001
为了验证引物的可靠性和扩增效率。选取了分布于阿尔山(N120.562°,E47.410°)的兴安杜鹃居群的18个个体和分布于建昌县(N119.345°, E40.583°)的迎红杜鹃居群10个体进行实验。首先利用4 × CTAB法提取全基因组DNA,并使用浓度为1%的琼脂糖凝胶进行检测,检测合格的DNA储存于-20 ℃ (Doyle and Doyle, 1987)。使用20 μL荧光PCR体系进行群体PCR扩增: 50 ng基因组DNA, 1 × PCR buffer (plus Mg2+), 0.2mMdNTP和各 0.5 μM正反引物, 正引物分别使用不同的荧光标记 (FAM, TAMRA, or HEX)(Invitrogen) 和 1U 酶(Takara). 应用以下程序进行PCR扩增:95℃ 预变性5 min, 之后运行35个循环,每个循环为94℃变性10 s,退火30 s和72℃延伸30 s, 最后72℃延伸8min. 得到的PCR产物经过检测合格后,把荧光标记不同的引物进行混样,用送生工生物工程股份有限公司进行毛细管电泳检测。
结果图1~4所示,这3对引物表现出较高的扩增成功率,两个物种在这四个位点上发生了分离(图1)。其中,引物A的产物在迎红杜鹃群体中出现的基因型均为204/204(图2)。引物R的产物在兴安杜鹃群体中的片段长度均小于等于130,而在迎红杜鹃的个体中,至少有一个单倍型的片段长度大于130(图3)。引物Y的产物在兴安杜鹃群体中仅仅出现了三种基因型:268/268、268/270和270/270,其余基因型均为迎红杜鹃(图4)。通过比较这3对引物的产物,可以区分出兴安杜鹃与迎红杜鹃。
实施例2SSR-PCR及产物检测
(1)使用4 × CTAB法提取全基因组DNA,并使用浓度为1%的琼脂糖凝胶进行检测,确保浓度达到20ng/ul以上,检测合格的DNA储存于-20 ℃;
(2)使用20 μL荧光PCR体系进行群体PCR扩增:50 ng上述基因组DNA, 1 × PCRbuffer (plus Mg2+), 0.2 mMdNTP和各 0.5 μM表1所示的正反引物, 正引物分别使用不同的荧光标记 (FAM, TAMRA, or HEX) (Invitrogen) 和 1U 酶(Takara). 应用以下程序进行PCR扩增:95℃ 预变性5 min, 之后运行35个循环,每个循环为94℃变性10 s,退火30s(引物A和R退火温度为51℃,引物Y的退火温度为45℃)和72℃延伸30 s, 最后72℃延伸8min。
(3)将扩增后的产物进行毛细管电泳。
(4)鉴定:根据引物A的电泳结果判断:如果电泳结果中至少有一条带长度为204的话,则鉴定为迎红杜鹃,若产物片段长度不包括204bp,且长度介于206-252bp之间则为兴安杜鹃;根据引物R的电泳结果判断:如果电泳结果中至少有一条带长度大于130bp且小于140bp,或者包含126bp的话,则鉴定为迎红杜鹃,若R引物产物长度大于118bp且小于130bp(不包含126bp)则为兴安杜鹃;根据引物Y的电泳结果判断:如果基因型为268/268、268/270、270/270中的任意一种,则鉴定为兴安杜鹃,若引物Y产物至少有一条带为以下长度:262bp、264bp、266bp、274 bp、276 bp、278 bp、280 bp,则该个体为迎红杜鹃。
收集了不同地区的60株兴安杜鹃和迎红杜鹃的材料进行鉴定,结果如表2所示,使用引物A对两个物种进行区分,鉴定准确率可达到100%,使用引物R对两个物种进行区分,在60个个体中验证,有1个个体鉴定错误,准确率可达到98%。使用引物Y对两个物种进行区分,在60个个体中验证,有1个个体鉴定错误,准确率可达到98%。综合考虑引物R以引物Y的结果,准确率也可以达到100%。
Figure 318321DEST_PATH_IMAGE002
Figure 504583DEST_PATH_IMAGE003
Figure 306317DEST_PATH_IMAGE004
Figure 261634DEST_PATH_IMAGE005
Figure 490621DEST_PATH_IMAGE006
序列表
<110> 东北师范大学
<120> 鉴定兴安杜鹃与迎红杜鹃的引物及方法
<160> 9
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 471
<212> DNA
<213> 杜鹃(Rhododendron simsii Planch)
<400> 1
ccccgtttgg aacttgagga aaggaaaaac aaattttgaa gaaagtgtat aagaaaattc 60
actgtgctta attcttcgtt ttgttgttat tcccccctct gttttctttc acaccaaaca 120
agagaaaaca attttccatc cgaaatagaa ctcgaaacag aagacaagcc tctaaattca 180
caaaccaaag tctcagaact caaatccaga caaacacnnn nnnnnnnnnn nnnnnnnact 240
caaatccaga caaacaccat ggcaaataaa accaaaaaag aaatcaaata ccaactcaat 300
ttctcaagag agagagagag agagagagag agtacgagat caacgggggc tttgatgtgc 360
ttgacgagaa cggaagtgca ctggttatct ttgggctcgt gcttgtggtg cctccttatg 420
tgctctcctt ccattattct tctcttactc caacacaatc aatccaaact c 471
<210> 2
<211> 520
<212> DNA
<213> 杜鹃(Rhododendron simsii Planch)
<400> 2
agagtacacg tgatgaaagc tggttataca tcttcgatta ggtacttctc tctctctctc 60
tcccaagctg tttcgatttt tgttttgacg caatcattca cagaaccaga caacccgagc 120
accttcccca cctctctctc tctctctctc ctgcttttcc tcaatgattt cacaccgttt 180
ccagctgttc tgnnnnnnnn nnnnnnnnnn nnctctctct ctctctctct cctgcttttc 240
ctcaatgatt tcacaccgtt tccagctgtt ctgttttcac tctatattac agtaacaaag 300
tgaagctctt ttttccccat tccagctcca gaacagcaaa atgaagtttc ttctaccgct 360
agcggtcgtc ctatgtttct gccacgtgtc cgtggcatca gttgagaaaa cccacgtacc 420
gaagaaaaca tacatcgtgc acatggccaa atcccaaatg ccggcgagtt tcgacgacca 480
cactcactgg tacgactcgt cgctcaaatc ggtgtccgac 520
<210> 3
<211> 395
<212> DNA
<213> 杜鹃(Rhododendron simsii Planch)
<400> 3
gaaccctaac ttaacatctt cggatgggtc tctctctctc tctctctctt gcatgctcgc 60
tcgctcacat gcacatatat atttgaaatt ggagtgatgc atttcatgac ctggattctg 120
cattaaggga agtttctann nnnnnnnnnn nnnnnnnnga gagggagata tctcagagtg 180
ctgatgtcat ttgttgtaca tgtgtcggtg ctggcgatcc tcggctgact aattttagat 240
tccgccaggt cagtttatga actatttttt gcagtcaatg gaggaaggcc atactttttg 300
ctatggttaa cataagcttt ttgtctattt ataggtcctt attgacgagt ctactcaatc 360
atcagagccc gagtgtctta ttcccttagt tcttg 395
<210> 4
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 4
cagaagacaa gcctctaaat 20
<210> 5
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 5
gagcccaaag ataaccagtg 20
<210> 6
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 6
acgtgatgaa agctggttat 20
<210> 7
<211> 18
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 7
gctcgggttg tctggttc 18
<210> 8
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 8
accctaactt aacatcttcg 20
<210> 9
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 9
acaaatgaca tcagcactct 20

Claims (4)

1.鉴定兴安杜鹃与迎红杜鹃的引物,它包括:引物A、R和\或Y
引物A: CAGAAGACAAGCCTCTAAAT
GAGCCCAAAGATAACCAGTG
引物R: ACGTGATGAAAGCTGGTTAT
GCTCGGGTTGTCTGGTTC
引物Y: ACCCTAACTTAACATCTTCG
ACAAATGACATCAGCACTCT。
2.根据权利要求1所述的鉴定兴安杜鹃与迎红杜鹃的引物,其特征在于,所述的引物为R和Y。
3.鉴定兴安杜鹃与迎红杜鹃的方法,它包括:
1)提取全基因组DNA;
2)以基因组DNA为模板,用权利要求1或2所述的引物体系进行PCR扩增;
3)将扩增后的产物进行毛细管电泳;
4)根据PCR产物条带长度判定;
其判定标准:根据引物A的电泳结果判断:如果电泳结果中至少有一条带长度为204 bp的话,则鉴定为迎红杜鹃,若产物片段长度不包括204bp,且长度介于206-252bp之间则为兴安杜鹃;根据引物R的电泳结果判断:如果电泳结果中至少有一条带长度大于130bp且小于140bp,或者包含126bp的话,则鉴定为迎红杜鹃,若R引物产物长度大于118bp且小于130bp,其中不包含126bp,则为兴安杜鹃;根据引物Y的电泳结果判断:如果引物Y产物的 条带长度为268bp 、268bp 和270bp 、270bp 中的任意一种,则鉴定为兴安杜鹃,若引物Y产物至少有一条带为以下长度:262bp、264bp、266bp、274 bp、276 bp、278 bp、280 bp,则个体为迎红杜鹃。
4.根据权利要求3所述的鉴定兴安杜鹃与迎红杜鹃的方法,其特征在于:所述的PCR扩增条件为:95°C 5 min,35个循环;94°C变性 10 s,退火30 s,引物A和R退火温度为51°C,引物Y的退火温度为45°C和72°C延伸30 s,最后72°C延伸8 min。
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基于SSR分子标记的兴安杜鹃群体遗传结构研究;满莉;《中国优秀硕士学位论文全文数据库农业科技辑》;20170415;D047-168 *

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