微卫星DNA标记开发技术进展及其在经济植物研究中的应用

微卫星分子标记技术被广泛应用于分子生物学研究中,具有多态性高、重复性好、共显性表达、杂合度高等特点,在种群遗传多样性、遗传图谱构建等领域发挥不可替代的作用。近年来,随着新一代高通量测序技术的进一步成熟,简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)标记的开发技术与应用得到了进一步的发展。现主要对基于高通量测序的微卫星分子标记最新开发技术进行介绍,并从遗传多样性分析、遗传图谱构建、品种鉴定及分子辅助育种等方面,总结近年来SSR标记技术在经济植物研究中的最新应用,最后对SSR技术的应用前景进行展望,以期为利用微卫星技术进行经济植物研究提供参考。     

华仁杏EST-SSR标记引物设计与开发

随着生物科技的进步,ESTs（表达序列标签）已经成为开发SSR（简单重复序列）标记的重要资源。本文利用NCBI公共数据库下载蔷薇科EST序列22 458条,使用SSRHunter1.3软件进行了SSR搜索,从中获得22 527条SSR,应用Primer5.0软件设计并经由Oligo7.0软件检测,共得到61对EST-SSR引物。利用这些引物对8个华仁杏品种进行了PCR扩增及检测,得到10对能产生清晰多态性条带的EST-SSR标记,标明了10对引物的序列,为进一步开展华仁杏SSR分子标记辅助育种研究奠定了基础。     

花生微卫星标记的研究进展

近年来花生微卫星标记的开发取得了一定的进展,初步揭示了花生在DNA水平上的遗传多样性。花生微卫星标记的开发途径主要包括通过构建小片段基因组文库开发基因组SSR标记,根据花生EST序列开发EST-SSR标记,根据豆科植物序列信息和SSR标记开发花生SSR标记,将SSR标记与其它分子标记结合开发新的DNA标记,以及基于SSR核心序列开发ISSR标记。花生微卫星标记主要应用于遗传多样性研究、遗传图谱与品种指纹图谱构建以及分子标记辅助育种等领域。本文综述了花生SSR标记开发研究的进展及应用。     

花生微卫星标记的研究进展

近年来花生微卫星标记的开发取得了一定的进展, 初步揭示了花生在DNA水平上的遗传多样性。花生微卫星标记的开发途径主要包括通过构建小片段基因组文库开发基因组SSR标记, 根据花生EST序列开发EST-SSR标记, 根据豆科植物序 列信息和SSR标记开发花生SSR标记, 将SSR标记与其它分子标记结合开发新的DNA标记, 以及基于SSR核心序列开发ISSR标记。花生微卫星标记主要应用于遗传多样性研究、遗传图谱与品种指纹图谱构建以及分子标记辅助育种等领域。本文综述了花生SSR标记开发研究的进展及应用。     

磁珠富集法开发北柴胡多态性简单序列重复标记

目的:利用磁珠富集法分离北柴胡微卫星序列,以开发北柴胡微卫星引物,获得有多态性的简单序列重复(SSR)标记。方法:用生物素标记的混合探针(AC)15、(AG)15、(MAB)12和两端连接已知序列人工接头的北柴胡基因组DNA酶切片段混和后与磁珠杂交,构建微卫星序列富集的小片段插入文库;利用接头引物分别与生物素探针引物Biotin-(AC)15、Biotin-(AG)15、Biontin-(MAB)12形成3个组合,用PCR方法对文库进行初步筛选;对可能的阳性克隆子进行测序复筛,选取微卫星侧翼序列足够长的序列设计引物,用荧光标记的基因分型技术以栽培柴胡种质为材料分析其多态性。结果:开发了5对多态性SSR标记,它们在5份柴胡栽培种质中共扩增出30.70个多态性等位基因,平均每条引物可以扩增出6.14个多态性等位基因;观察等位基因数最多13个,最少3个;有效等位基因数最多11.4个,最少1.6个。同时分析了4对EST-SSR引物,比较了2种SSR标记扩增结果。结论:磁珠富集法是开发柴胡多态性SSR标记的有效方法。     

杂交兰转录组SSR信息分析及EST-SSR标记开发应用

该研究主要开发筛选适用于杂交兰的EST-SSR引物,为杂交兰种质资源评价和遗传变异研究等提供可靠的分子标记。该研究对杂交兰进行转录组高通量测序,挖掘SSR位点和开发EST-SSR标记,并对不同种质的遗传多样性进行分析。结果表明,从31724条杂交兰Unigene中检测出18603个SSR位点,SSR出现频率为58.64%;SSR位点中的主导类型是单核苷酸重复,占总SSR的65.10%,其次是二核苷酸(23.56%)和三核苷酸(10.76%)重复;优势重复基元为A/T、AG/CT、AT/AT和AAG/CTT,分别占总位点的64.72%、13.74%、8.19%和2.51%。利用Primer Premier 5.0共设计了565对SSR引物,从筛选出的64对有效扩增引物中随机选择28对引物,对40份杂交兰种质进行多态性验证与遗传关系分析,其中16对(占57.14%)引物表现出可重复的高多态性,平均多态信息量(PIC)达0.789。基于扩增的多态性SSR信息,40份种质资源可聚为4类,聚类结果与其遗传背景基本一致。该研究印证了转录组测序获得的Unigene是SSR标记开发的有效来源,开发的EST-SSR引物可为杂交兰及近缘种的良种鉴别、遗传图谱构建、分子标记辅助育种及功能基因挖掘等提供有价值的候选标记。     

基于表达序列标签的简单重复序列标记开发策略

作为一种新型分子标记,表达序列标签-简单重复序列(EST-SSR)来自表达基因,因此除具备来源于传统基因组的SSR标记的所有优势外,还与基因功能表达具有直接或间接的关系,从而强化了SSR标记在遗传研究中的应用。我们简要介绍了EST-SSR标记的开发策略、方法及其应用进展,总结了其中存在的一些问题,目的是为今后该领域的研究提供一定的参考。     

三种人参属植物的EST-SSR信息分析及其在三七中的应用

为了解人参属植物EST中SSR分布特点及其在三七SSR标记中的应用,利用生物信息学方法,用primer 3软件对dbEST数据库中人参属植物人参、西洋参和三七的EST序列进行搜索,发现人参属植物EST-SSR出现频率为11.54%,平均每4.39 kb出现1个SSR.人参属植物单核苷酸重复基元占主导地位,其次为三核苷酸重复基元和二核苷酸重复基元,分别占总SSR的54.48%、17.31%和16.36%.人参属EST-SSR的优势类型为A/T和AT/TA,分别占54.73%和8.21%.根据人参属植物EST中的SSR设计48对引物,在合适的PCR扩增体系下,用5个三七样品的DNA为模板进行PCR扩增,引物有效扩增率85.42%,其中多态性引物占可扩增引物的70.73%.结果表明,利用人参属EST序列开发三七EST-SSR标记是可行的.     

白菜EST-SSR标记的通用性

EST-SSR是从表达序列标签(expressedsequencetag,EST)中开发的新型简单序列重复(simplesequencerepeat,SSR)标记。根据白菜EST设计了15对SSR引物,对白菜、油菜、玉米、高粱、水稻和茶树等进行了PCR,研究了白菜的EST-SSR标记在不同物种间的通用性。所设计的引物对不同白菜品种、近缘种油菜和远缘种玉米、高粱、水稻和茶树的扩增成功率分别为100%、93.3%、80%、93.3%、93.3%和86.7%。在15对引物中,有11对在远缘种中都有扩增产物,而且一些引物可显示多态性,多态性引物分别占了可扩增引物的33.3%、28.6%、28.6%和61.5%。这些结果表明,白菜EST-SSR引物具有较高的通用性,这对于比较基因组学研究有重要意义。     

榆树转录组EST-SSR引物开发及遗传多样性分析

目前榆树已有的分子标记资源匮乏,无法满足榆树种质资源评价及分子标记辅助育种等相关研究需要。本研究对白榆叶片转录组数据进行EST-SSR标记的检测和开发,检测引物在不同榆树资源中的可用性,并对不同榆树资源的多样性进行分析。本研究共检测到8828个精确型和569个复合型SSR位点,SSR序列长度主要以10~22 bp的短序列为主。SSR重复单元比例最大的为A/T(3330,40.18%),其次为AG/CT(1211,14.61%)和AAG/CTT(568,6.85%)。随机挑选90对EST-SSR引物进行验证,有效扩增率为51.11%(46对),其中有63.04%的引物(29对)为高多态性引物,多态性信息含量PIC在0.054~0.683间变化,极大地丰富了榆树的SSR引物资源。聚类分析表明,绝大部分榆树无性系均按其起源聚类,从侧面也证明了本研究开发的EST-SSR引物的有效性。本研究开发的SSR引物可将绝大部分榆树资源进行区分,与传统分类学相吻合,为榆科植物的分类提供了分子依据。