EST分子标记开发及在比较基因组学中的应用

数量迅速增加的EST(expressed sequence tags)为分子标记的开发提供了宝贵的资源。与来自于基因组DNA开发的传统标记相比,以EST为基础的分子标记是一种新型分子标记,具有其显著的优势,如开发简便、信息量高和通用性好等,在多方面都有重要的利用价值。本文详细地介绍了目前基于EST开发的5类分子标记以及基于生物信息学方法的开发策略,这些标记包括EST-PCR、EST-SSR、EST-SNP、EST-RFLP和EST-AFLP。此外,对这些标记在比较基因组学研究中的应用进行了评述,包括比较作图、遗传多样性评价及系统发育研究等。     

用EST-SSR标记检测我国甘蓝型油菜品种的遗传多样性

杂交育种依然是我国油菜育种的主要方法,杂种优势的利用仍然是提高产量的重要途径.为了解我国甘蓝型油菜的遗传变异,采用16个EST-SSR标记对近年来推广的91个品种的遗传多样性进行了分析.共扩增到100个条带,其中84个多态性带,多态性比率为84%.平均每对引物扩增的带数和多态性带数分别为6.25个和5.25个.多态性信息含量(PIC)变化在0.022-0.926之间,平均为0.677,所揭示的基因型数变化于2-24之间,平均为12.44个.供试材料间遗传距离变幅较大(0.0530-0.7223之间),说明它们具有广泛的遗传变异.其中,杂交种和2000年以后育成品种的遗传基础较宽,遗传多样性分别明显高于常规品种和2000年以前育成的品种.按非加权成对平均数法(UPGMA)进行的聚类分析显示,在遗传距离为0.313处,参试材料可以分为三大类,其中,包含87份材料的第一大类在遗传距离为0.233处又可进一步分为10个亚类.聚类结果与系谱来源基本一致,比较真实反映了所用材料的遗传变异情况.     

春兰CgSEP3基因的克隆和表达分析

该研究采用RT-PCR和RACE技术从春兰(Cymbidium goeringii)中分离到1个SEPALLATA3(SEP3)基因。序列分析表明,该基因含有1个732bp的开放阅读框(ORF),共编码243个氨基酸。系统进化树分析显示,该基因是MADS-box基因家族AP1/AGL9组SEP的同源基因,其编码蛋白与其它植物SEP3类蛋白具有较高的一致性,命名为CgSEP3(登录号为KF924272)。实时荧光定量分析表明,CgSEP3在春兰花器官中均有表达,其中在唇瓣、侧瓣和萼片中的表达量较高,在子房和蕊柱中的表达量较低;而且CgSEP3在花发育各个时期都有表达,在1~2cm的花芽中表达量最高,在盛开的花中的表达量最低。研究认为,CgSEP3基因可能在春兰花瓣和萼片的形成过程中具有重要作用。     

Genic-SSR对中国兰的遗传背景分析

本研究利用本实验室开发的62个genic-SSR标记分析5个中国兰种的43个品种,其中52个标记呈多态性,其多态性指数(PIC)从0.054到0.824不等,平均为0.415,遗传多样性分析显示这43个材料之间的遗传距离平均为0.358,范围为0.016~0.600。对这些材料进行聚类分析和主成分分析,结果表明大多数来自一个物种的中国兰品种聚类在一起,而春兰分别聚类于几个系统树分支上,具有多起源性。与地理分布信息交叉分析发现:同一物种的品种往往聚类于一个大的系统树分支,但来自于不同地区的品种分别聚类于不同小分支;一些来自临近地域的品种往往聚类在一起,而这些品种有时不属于同一物种。这些结果说明遗传背景和地理环境存在一定的联系。     

油菜EST-SSR标记的建立

在油菜17987条非冗余EST中,共发掘出了2083个EST-SSR,分布于2443条EST中,发生频率是13.58%,平均分布距离为4.34kb。在油菜EST-SSR中,二、三核苷酸重复是主要的重复类型,二者出现的频率相近,占总SSR的89.05%。AG/CT和AAG/CTT是二、三核苷酸中的优势重复类型,分别占二、三核苷酸重复类型的84.31%和37.71%。进一步设计了23对SSR引物,通过梯度PCR试验确定了各引物的适宜退火温度,并利用非变性聚丙烯酰胺凝胶银染对这些引物在10个油菜品种中的扩增情况和多态性进行了检测。有21对引物显示扩增,引物可用率为91.30%;有12对引物显现出多态性,占可扩增引物的57.14%。本研究结果证明根据油菜EST建立SSR标记是有效、可行的。