CN118879928B - 一种用于鉴别田菁的ssr引物组合及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于鉴别田菁的SSR引物组合及其应用。本发明所述的SSR引物组合包括组合1和/或组合2;其中,组合1包括基于田菁叶绿体基因组获得的12对SSR引物对,所述SSR引物对的核苷酸序列依次如SEQ ID NO.1~24所示;组合2包括基于田菁转录组获得的9对SSR引物对,所述SSR引物对的核苷酸序列依次如SEQ ID NO.25~42所示。利用本发明所述SSR引物组合,可以快速、准确判断田菁的来源以及种类,有利于田菁的种质资源鉴定、种质资源遗传多样性分析和杂交后代鉴定,也有利于田菁种质资源指纹图谱和遗传图谱的构建。
Description
发明名称
本发明属于分子标记技术领域,具体涉及一种用于鉴别田菁的SSR引物组合及其应用。
背景技术
田菁(Sesbania cannabina)为一年生豆科植物,其根系发达,根瘤多且大,固氮能力强,鲜草产量高,养分含量丰富且具有较好的抗旱、抗病虫能力,并具有很强的耐盐、耐涝、耐瘠能力,是夏季绿肥和滩涂盐碱地土壤修复和改造的先锋植物。同时,田菁在畜牧业、造纸业、化工业中也具有很高的经济价值和利用价值。
尽管田菁在我国广泛分布,具有丰富的应用场景,但目前生产上应用的田菁品种和资源多且杂,存在来源不清和种子纯度不高等问题。传统的表型鉴定,需要对环境进行有效的控制,同时需要多年多点的鉴定才能准确观察鉴定性状的变异水平或表达稳定性。这种鉴定方法不仅费时耗力,而且容易受到环境影响,可靠性较低,费用高,无法满足市场的需求。因此,现急需一种能快速准确鉴定田菁种质资源的方法。
SSR(Simple sequence repeats,微卫星序列即简单重复序列)标记是一种稳定、多态性好、对DNA浓度要求低的DNA分子标记,常应用于品种鉴定、遗传分析等方面。现虽有基于叶绿体基因组或转录组鉴定植物种质资源的报道,但暂未见有关于田菁的SSR标记。对不同遗传背景的基因组来说,想要从中筛选到合适的标记位点并设计特异性引物对是非常困难的。在基因组和转录组中虽有很多SSR标记位点,但是存在分子标记在染色体中的分布不均匀、基因组结构复杂、部分染色体无分子标记位点、基因组变异、分子标记间存在连锁反应等诸多问题,这些问题都会影响SSR引物对的鉴别效率,也使得想要基于SSR标记快速准确鉴定田菁种质资源变得困难。
发明内容
本发明针对市场上田菁品种多样、种子不纯,缺少能高效快速鉴定田菁品种的方法等问题,提供了一种用于鉴别田菁的SSR引物组合及其应用。
本发明的第一个目的在于提供一种用于鉴别田菁的SSR引物组合。
本发明的第二个目的在于提供一种含有田菁的SSR引物组合的产品。
本发明的第三个目的在于提供SSR引物组合或含有SSR引物组合的产品在田菁种质资源鉴定或在制备用于田菁种质资源鉴定的试剂盒中的应用。
本发明的第四个目的在于提供SSR引物组合或含有SSR引物组合的产品在田菁杂交后代鉴定或在制备用于田菁杂交后代鉴定的试剂盒中的应用。
本发明的第五个目的在于提供SSR引物组合或含有SSR引物组合的产品在田菁种质资源遗传多样性分析或在制备用于田菁种质资源遗传多样性分析的试剂盒中的应用。
本发明的第六个目的在于提供SSR引物组合或含有SSR引物组合的产品在田菁种质资源指纹图谱构建或在制备用于构建田菁种质资源指纹图谱的试剂盒中的应用。
本发明的第七个目的在于提供SSR引物组合或含有SSR引物组合的产品在田菁遗传图谱构建或在制备用于构建田菁遗传图谱的试剂盒中的应用。
本发明的第八个目的在于提供一种鉴定田菁杂交后代的方法。
本发明上述目的通过以下技术方案实现:
本发明基于田菁的叶绿体基因组和转录组数据,获得了能够用于鉴别田菁的SSR引物组合,利用其可实现田菁的种质资源鉴定、田菁种质资源的遗传多样性分析、田菁种质资源指纹图谱的构建、田菁杂交后代的鉴定以及田菁遗传图谱的构建等。因此,本发明请求保护所述SSR引物组合及其相关应用。
本发明请求保护一种用于鉴别田菁的SSR引物组合。
具体地,所述SSR引物组合包括组合1和/或组合2。
其中,组合1包括SSR引物对SCC7、SCC9、SCC10、SCC14、SCC19、SCC29、SCC31、SCC32、SCC33、SCC37、SCC53和SCC65,所述SSR引物对是基于田菁叶绿体基因组得到;
所述引物对SCC7的核苷酸序列如SEQ ID NO.1~2所示;
所述引物对SCC9的核苷酸序列如SEQ ID NO.3~4所示;
所述引物对SCC10的核苷酸序列如SEQ ID NO.5~6所示;
所述引物对SCC14的核苷酸序列如SEQ ID NO.7~8所示;
所述引物对SCC19的核苷酸序列如SEQ ID NO.9~10所示;
所述引物对SCC29的核苷酸序列如SEQ ID NO.11~12所示;
所述引物对SCC31的核苷酸序列如SEQ ID NO.13~14所示;
所述引物对SCC32的核苷酸序列如SEQ ID NO.15~16所示;
所述引物对SCC33的核苷酸序列如SEQ ID NO.17~18所示;
所述引物对SCC37的核苷酸序列如SEQ ID NO.19~20所示;
所述引物对SCC53的核苷酸序列如SEQ ID NO.21~22所示;
所述引物对SCC65的核苷酸序列如SEQ ID NO.23~24所示;
组合2包括SSR引物对SCT3410、SCT8517、SCT12033、SCT15566、SCT27002、SCT37380、SCT51370、SCT51556和SCT54839,所述SSR引物对是基于田菁转录组得到;
所述引物对SCT3410的核苷酸序列如SEQ ID NO.25~26所示;
所述引物对SCT8517的核苷酸序列如SEQ ID NO.27~28所示;
所述引物对SCT12033的核苷酸序列如SEQ ID NO.29~30所示;
所述引物对SCT15566的核苷酸序列如SEQ ID NO.31~32所示;
所述引物对SCT27002的核苷酸序列如SEQ ID NO.33~34所示;
所述引物对SCT37380的核苷酸序列如SEQ ID NO.35~36所示;
所述引物对SCT51370的核苷酸序列如SEQ ID NO.37~38所示;
所述引物对SCT51556的核苷酸序列如SEQ ID NO.39~40所示;
所述引物对SCT54839的核苷酸序列如SEQ ID NO.41~42所示。
本发明还请求保护一种含有田菁的SSR引物组合的产品。
具体地,所述产品为基因芯片或试剂盒。
本发明还请求保护SSR引物组合或含有SSR引物组合的产品在田菁种质资源鉴定或在制备用于田菁种质资源鉴定的试剂盒中的应用。
本发明还请求保护SSR引物组合或含有SSR引物组合的产品在田菁杂交后代鉴定或在制备用于田菁杂交后代鉴定的试剂盒中的应用。
本发明还请求保护SSR引物组合或含有SSR引物组合的产品在田菁种质资源遗传多样性分析或在制备用于田菁种质资源遗传多样性分析的试剂盒中的应用。
本发明还请求保护SSR引物组合或含有SSR引物组合的产品在田菁种质资源指纹图谱构建或在制备用于构建田菁种质资源指纹图谱的试剂盒中的应用。
本发明还请求保护SSR引物组合或含有SSR引物组合的产品在田菁遗传图谱构建或在制备用于构建田菁遗传图谱的试剂盒中的应用。
具体地,上述应用中,SSR引物组合包含基于田菁叶绿体基因组的12对SSR引物对和/或基于田菁转录组的9对SSR引物对。
本发明还请求保护一种鉴定田菁杂交后代的方法。
具体地,提取待测田菁杂交后代及其亲本的DNA,利用所述SSR引物组合或含有SSR引物组合的产品分别对亲本进行PCR扩增,筛选在亲本中具有差异条带的SSR引物对,利用差异SSR引物对对杂交后代进行扩增;若所测田菁杂交后代同时具有父母本的特征条带,则为真杂交种;若只能检测到双亲一方的条带,则为假杂交种。
具体地,所述PCR扩增的反应程序为94℃预变性3min;94℃45s,55℃40s,72℃1min,35个循环;72℃10min。
本发明具有以下有益效果:
本发明开发了一种用于鉴别田菁的SSR引物组合,包括12对基于田菁叶绿体基因组获得的SSR引物对和/或9对基于田菁转录组获得的SSR引物对。本发明开发的SSR引物对具有扩增结果稳定、分辨率高、准确等优点,可以快速、准确判断田菁的来源以及种类,有利于田菁的种质资源鉴定、种质资源遗传多样性分析和杂交后代鉴定,也有利于田菁种质资源指纹图谱和遗传图谱的构建,在促进田菁育种水平和产业的发展上具有重要意义。
附图说明
图1为利用TJ2、TJ9、TJ24和TJ41田菁种质资源对SCC16、SCC17、SCC18、SCC19和SCC24引物对进行筛选的电泳图。
图2为利用引物对SCC19对TJ1~35田菁种质资源进行检测的电泳图。
图3为基于田菁叶绿体基因组的SSR引物对的45份田菁种质资源聚类图。
图4为基于田菁转录组的SSR引物对的45份田菁种质资源聚类图。
图5为45份田菁种质资源的群体结构分布结果;图中的A为基于田菁叶绿体基因组的SSR引物对的K值分布,图中的B为基于田菁转录组的SSR引物对的K值分布,图中的C为基于田菁叶绿体基因组的SSR引物对的田菁群体结构分布,图中的D为基于田菁转录组的SSR引物对的田菁群体结构分布。
图6为基于田菁叶绿体基因组的SSR引物对的田菁指纹图谱;图中横向标记是12对引物对扩增的不同大小的条带编号,纵向标记是45份田菁种质资源通过12对引物对扩增的条带类型;图中绿色标记(0)是有条带,蓝色标记(1)是无条带,红色标记(2)是缺失。
图7为基于田菁转录组的SSR引物对的田菁指纹图谱;图中横向标记是9对引物对扩增的不同大小的条带编号,纵向标记是45份田菁种质资源通过9对引物对扩增的条带类型;图中绿色标记(0)是有条带,蓝色标记(1)是无条带,红色标记(2)是缺失。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本发明,但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明,本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明,以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1田菁叶绿体基因组SSR引物和转录组SSR引物的获得
1、本发明使用的田菁种质资源的信息如表1所示。表1中所示田菁种质资源编号为国家热带植物种质资源库中的编号,所述种质资源现保存于海南儋州国家热带植物种质资源库。
表1田菁种质资源信息
2、田菁叶绿体基因组和转录组数据的获取
从NCBI数据库(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)中下载田菁叶绿体基因组(MN105118.1)和转录组数据集(GSE99532)。
3、田菁叶绿体基因组SSR引物对的设计和筛选
本发明基于从NCBI数据库中获得的田菁叶绿体基因组数据,从中鉴定出了70个SSR位点,针对鉴定所得的SSR位点,设计得到了68对SSR引物对。先以田菁叶绿体基因组序列为模板,利用e-pcr程序对设计得到的68对SSR引物对进行筛选,获得42对有效引物对。
委托生工生物工程(上海)股份有限公司合成获得的42对引物对,利用四份表型差异较大的田菁种质资源TJ2、TJ9、TJ24和TJ41(如表1所示),对合成的42对引物对进行检测。结果发现,只有26对引物对表现出多态性,多态性引物对比率为61.90%。作为示例,本发明利用SSR引物对SCC16、SCC17、SCC18、SCC19和SCC24分别对田菁种质资源TJ2、TJ9、TJ24和TJ41进行检测所得电泳图如图1所示。由图1可知,SSR引物对SCC16、SCC17、SCC18、SCC19和SCC24中,仅有SSR引物对SCC16和SCC19表现出多态性。
所述26对表现出多态性的引物对的核苷酸序列如表2所示。
表2田菁叶绿体基因组SSR引物对信息
4、田菁转录组SSR引物对的设计和筛选
使用MISA软件对田菁转录组数据集进行搜索,共鉴定出92870个SSR标记位点;使用Primer3.0软件对SSR位点设计引物对并利用e-pcr程序检测引物对的有效性,共获得165对有效引物对。
由生工生物工程(上海)股份有限公司合成获得的引物对,利用四份表型差异较大的田菁种质资源TJ2、TJ9、TJ24和TJ41对筛选出的165对引物对进行检测,发现其中64对引物对表现出多态性,多态性引物对比率为38.79%。
所述64对表现出多态性的引物对的核苷酸序列如表3所示。
表3田菁转录组SSR引物对信息
实施例2田菁叶绿体基因组SSR和转录组SSR引物对的应用
1、田菁叶绿体基因组SSR和转录组SSR引物对的多态性分析
(1)SSR引物对的检测
使用实施例1中获得的26对田菁叶绿体基因组SSR引物对(如表2所示)和64对转录组SSR引物对(如表3所示)对表1中的45份田菁种质资源进行扩增。
PCR反应体系:2×EasyTaq PCR SuperMix(北京全式金生物技术有限公司)10μL,每对引物各1μL(使用浓度为10μM),模板DNA 2μL,ddH2O 6μL。
PCR反应扩增程序:94℃预变性3min;94℃45s,55℃40s,72℃1min,35个循环;72℃10min。
PCR反应结束后利用聚丙烯酰胺凝胶电泳检测。聚丙烯酰胺凝胶电泳检测的步骤为:PCR产物中加入1/2体积的变性剂(0.25g/L二甲苯青和溴酚蓝配制的混合液),混匀后,95℃变性5min,立即置于冰上冷却,然后取2μL产物使用6%的变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测,硝酸银染色,显影,扫描保存。其中利用引物对SCC19对TJ1~35田菁种质资源进行扩增的电泳图如图2所示。由图2可知,SCC19在不同的田菁资源中存在差异扩增条带,这些差异扩增是利用多个SSR标记实现对种质资源鉴定、遗传多样性分析等的基础。
(2)数据分析
对检测到稳定清晰的条带,按照有条带记为0,无条带记为1,缺失记为2进行数据读取,所有缺失带型进行3次独立PCR验证。使用PowerMarker V3.25软件进行数据分析。
本发明利用26对基于田菁叶绿体基因组获得的SSR引物对对45份田菁种质资源进行检测,共检测到81个位点,标记扩增位点范围为1~6,平均为3.11。标记位点主基因频率范围为0.51~0.98,平均为0.69;基因多样性范围为0.04~0.55,平均为0.39;位点PIC信息含量0.04~0.48,平均为0.31;标记的PIC信息含量范围为0.37~0.90,平均为0.72。
本发明利用64对基于田菁转录组获得的SSR引物对对45份田菁种质资源进行检测,共检测到164个位点,标记扩增位点范围为1~5,平均为2.56。标记位点主基因频率范围为0.51~0.98,平均为0.80;基因多样性范围为0.04~0.55,平均为0.26;位点PIC信息含量0.04~0.49,平均为0.23;标记的PIC信息含量范围为0.20~0.86,平均为0.66。
以上结果表明开发的SSR引物对具有较丰富的多态性,基于田菁叶绿体基因组的SSR引物对比基于田菁转录组的SSR引物对多态性更高。
2、45份田菁种质资源遗传多样性分析
利用PowerMarker V3.25软件计算,获得45份田菁之间的遗传距离(Nei’s,1972)。通过MEGA V7.0软件对45份田菁进行聚类分析。
基于田菁叶绿体基因组的26对SSR引物对的45份田菁种质资源聚类图如图3所示。由图3可知,按照45份田菁之间的遗传距离,将45份田菁种质资源聚分为2类,其中第一类包含TJ2、TJ3、TJ7、TJ11、TJ12、TJ14、TJ15、TJ18、TJ21、TJ22、TJ23、TJ24、TJ29、TJ30、TJ31、TJ36、TJ39、TJ43共18份资源;第二类包括TJ1、TJ4、TJ5、TJ6、TJ8、TJ9、TJ10、TJ13、TJ16、TJ17、TJ19、TJ20、TJ25、TJ26、TJ27、TJ28、TJ32、TJ33、TJ34、TJ35、TJ37、TJ38、TJ40、TJ41、TJ42、TJ44、TJ45共27份资源。
基于田菁转录组的64对SSR引物对的45份田菁种质资源聚类图如图4所示。由图4可知,按照45份田菁之间的遗传距离,将45份田菁种质资源聚分为2类。划分结果与上述基于田菁叶绿体基因组的SSR引物对的45份田菁种质资源聚类结果一致。
3、45份田菁种质资源群体结构分析
利用Structure V2.3.4软件对45份田菁种质资源进行群体结构分析。
基于田菁叶绿体基因组的26对SSR引物对或田菁转录组的64对SSR引物对的45份田菁种质资源的群体结构分布分析,结果如图5所示,图中的A为基于田菁叶绿体基因组的SSR引物对的K值分布,图中的B为基于田菁转录组的SSR引物对的K值分布,图中的C为基于田菁叶绿体基因组的SSR引物对的田菁群体结构分布,图中的D为基于田菁转录组的SSR引物对的田菁群体结构分布。结合图5可知,基于田菁叶绿体基因组SSR或转录组SSR数据,均可将45份田菁种质资源在K=2时划分为2个类群。基于田菁叶绿体基因组SSR或转录组SSR引物对的群体划分结果基本一致。
4、45份田菁种质资源指纹图谱构建
利用26对基于田菁叶绿体基因组获得的SSR引物对或64对基于田菁转录组获得的SSR引物对对45份田菁种质资源进行检测的检测结果,结合差异带型和扩增效果,本发明从中筛选出了用于鉴定45份田菁种质资源的最小引物组合,其中包括12对基于田菁叶绿体基因组获得的SSR引物对(SCC7、SCC9、SCC10、SCC14、SCC19、SCC29、SCC31、SCC32、SCC33、SCC37、SCC53和SCC65),和/或9对基于田菁转录组获得的SSR引物对(SCT3410、SCT8517、SCT12033、SCT15566、SCT27002、SCT37380、SCT51370、SCT51556和SCT54839)。
利用所述12对基于田菁叶绿体基因组获得的SSR引物对构建了45份田菁种质资源的指纹图谱,所述指纹图谱结果如图6所示,根据图6可以快速获取每一份材料叶绿体SSR的指纹信息。
利用所述9对基于田菁转录组获得的SSR引物对构建了45份田菁种质资源的指纹图谱,所述指纹图谱结果如图7所示,根据图7可以快速获取每一份材料转录组SSR的指纹信息。
实施例3田菁SSR引物在杂交后代鉴定中的应用
利用本发明获得的最小引物组合的SSR引物对对双亲的DNA进行扩增检测,筛选在亲本中具有差异条带的SSR引物对,利用差异SSR引物对对杂交后代进行扩增;若所测田菁杂交后代同时具有父母本的特征条带,则为真杂交种;若只能检测到双亲一方的条带,则为假杂交种。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于鉴别田菁的SSR引物组合,其特征在于,包括组合1和/或组合2;
其中,组合1由SSR引物对SCC7、SCC9、SCC10、SCC14、SCC19、SCC29、SCC31、SCC32、SCC33、SCC37、SCC53和SCC65组成;
所述引物对SCC7的核苷酸序列如SEQ ID NO.1~2所示;
所述引物对SCC9的核苷酸序列如SEQ ID NO.3~4所示;
所述引物对SCC10的核苷酸序列如SEQ ID NO.5~6所示;
所述引物对SCC14的核苷酸序列如SEQ ID NO.7~8所示;
所述引物对SCC19的核苷酸序列如SEQ ID NO.9~10所示;
所述引物对SCC29的核苷酸序列如SEQ ID NO.11~12所示;
所述引物对SCC31的核苷酸序列如SEQ ID NO.13~14所示;
所述引物对SCC32的核苷酸序列如SEQ ID NO.15~16所示;
所述引物对SCC33的核苷酸序列如SEQ ID NO.17~18所示;
所述引物对SCC37的核苷酸序列如SEQ ID NO.19~20所示;
所述引物对SCC53的核苷酸序列如SEQ ID NO.21~22所示;
所述引物对SCC65的核苷酸序列如SEQ ID NO.23~24所示;
组合2由SSR引物对SCT3410、SCT8517、SCT12033、SCT15566、SCT27002、SCT37380、SCT51370、SCT51556和SCT54839组成;
所述引物对SCT3410的核苷酸序列如SEQ ID NO.25~26所示;
所述引物对SCT8517的核苷酸序列如SEQ ID NO.27~28所示;
所述引物对SCT12033的核苷酸序列如SEQ ID NO.29~30所示;
所述引物对SCT15566的核苷酸序列如SEQ ID NO.31~32所示;
所述引物对SCT27002的核苷酸序列如SEQ ID NO.33~34所示;
所述引物对SCT37380的核苷酸序列如SEQ ID NO.35~36所示;
所述引物对SCT51370的核苷酸序列如SEQ ID NO.37~38所示;
所述引物对SCT51556的核苷酸序列如SEQ ID NO.39~40所示;
所述引物对SCT54839的核苷酸序列如SEQ ID NO.41~42所示。
2.一种含有权利要求1所述SSR引物组合的产品。
3.根据权利要求2所述产品,其特征在于,所述产品为基因芯片或试剂盒。
4.权利要求1所述SSR引物组合或权利要求2~3任一所述产品在田菁种质资源鉴定或在制备用于田菁种质资源鉴定的试剂盒中的应用。
5.权利要求1所述SSR引物组合或权利要求2~3任一所述产品在田菁杂交后代鉴定或在制备用于田菁杂交后代鉴定的试剂盒中的应用。
6.权利要求1所述SSR引物组合或权利要求2~3任一所述产品在田菁种质资源遗传多样性分析或在制备用于田菁种质资源遗传多样性分析的试剂盒中的应用。
7.权利要求1所述SSR引物组合或权利要求2~3任一所述产品在田菁种质资源指纹图谱构建或在制备用于构建田菁种质资源指纹图谱的试剂盒中的应用。
8.权利要求1所述SSR引物组合或权利要求2~3任一所述产品在田菁遗传图谱构建或在制备用于构建田菁遗传图谱的试剂盒中的应用。
9.一种鉴定田菁杂交后代的方法,其特征在于,提取待测田菁杂交后代及其亲本的DNA,利用权利要求1所述SSR引物组合或权利要求2~3任一所述产品分别对亲本进行PCR扩增,筛选在亲本中具有差异条带的SSR引物对,利用差异SSR引物对对杂交后代进行扩增;若所测田菁杂交后代同时具有父母本的特征条带,则为真杂交种;若只能检测到双亲一方的条带,则为假杂交种。
10.根据权利要求9所述方法,其特征在于,所述PCR扩增的反应程序为94℃预变性3min;94℃45s,55℃40s,72℃1min,35个循环;72℃10min。
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