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苦蘵种群遗传多样性及遗传结构解析(3)

时间:2025-03-18 22:17来源:99668
(3)生物化学标记是指对植物的一些特殊的代谢产物进行分析和检测,以此来研究该物种遗传多样性的方法。生物化学标记可分为等位酶标记,同工酶标

(3)生物化学标记是指对植物的一些特殊的代谢产物进行分析和检测,以此来研究该物种遗传多样性的方法。生物化学标记可分为等位酶标记,同工酶标记和免疫学标记[19-20]。该方法操作简便,可以在植物生长的种子和幼苗阶段进行测试,使用程度高。

(4)分子标记技术是以生物个体间遗传物质内DNA序列变异为基础的遗传标记方法[18]。与其他标记方法相比,分子标记技术的实验操作更简单快速,并且对个体隐性性状的选择很便利;在植物不同的发育阶段中,不同植物组织的DNA都可用于标记[21-22]。

随着技术的发展,分子标记技术种类越来越多样化。根据依赖性的技术手段,可分为三类:基于传统Southern杂交技术的分子标记,基于PCR的分子标记和基于测序和DNA芯片为基础的分子标记[23]。当前,对种质遗传多样性的研究主要使用目标起始密码子多态性(SCoT)、简单重复序列(SSR)、随机扩增多态性(RAPD)等分子标记技术。

1.3 遗传结构

种群遗传结构指遗传多样性在不同中群间或同一种群内的分布情况,它能够反映该种群的大小、种群的组成成分、种群的隔离程度、迁移情况等[24]。遗传结构由突变,迁移,选择和遗传漂变以及该物种生物学特征等产生[25]。

1.4 SCoT分子标记技术研究概述

1.4.1 SCoT分子标记技术

随着研究技术的发展,科学家们将DNA分子标记技术分为三类,即随机DNA分子标记、目的基因分子标记和功能性分子标记[1]。2009年科学家DC.Y.Collard和J.Mackill[26]开发了一种新的目的基因分子标记技术,目标起始密码子多态性(SCoT,start codontargeted polymorphism)标记。这种标记的特点是能获得与性状联系紧密的目的基因以及对性状进行跟踪,具有操作简单、多态性高、遗传信息丰富、成本低廉、引物通用性强等优点[27],当前对许多植物的研究或其他领域的研究中都使用了这种分子标记技术。

1.4.2 SCoT分子标记技术的原理

起始密码子ATG是翻译的起始点,研究发现其附近的序列具有高度的保守性[28-29],根据这一特点设计出SCoT标记引物。SCoT标记引物是一类单引物,可同时结合在位于双链DNA的两条反向平行链上的翻译起始点处,从而扩增出两个结合位点间的DNA序列[1](图 1),再通过聚合酶链式反应(PCR反应)形成DNA分子标记,再进行琼脂糖凝胶电泳和显微摄影,间接地显示出DNA分子标记。

图 1 SCoT分子标记的原理示意图[1]

Fig.1 Schematic diagram of SCoT molecular marker[1]

1.4.3 SCoT分子标记技术的特点

传统的随机DNA分子标记如广泛使用的RAPD、SSR虽然可靠且有效,但也存在一定的不足。如简单重复序列标记要在得知重复序列两端的DNA序列情况下才能应用,具有一定难度,并且所需费用较高[1]。

与普遍使用的传统的随机DNA分子标记相比,SCoT分子标记技术存在以下几个优点[1]:(1)在PCR的基础上即可扩增出SCoT单引物,实验操作简便;(2)SCoT引物的设计简单,且设计出的引物通用性强,可应用于多种植物;(3)SCoT分子标记技术是一种目的基因分子标记技术,它能良好地显示出与性状连锁的标记;(4)该技术对实验所用的DNA质量要求不高且使用量少,有很高的敏锐度,实验成本低(5)实验所得的材料遗传信息丰富,能产生高多态性的条带。

1.4.4 SCoT分子标记技术在植物中的研究应用

在植物研究中SCoT标记技术的运用主要有下列几个方面:(1)SCoT-PCR反应体系的建立与优化。研究的不同植物材料使用的SCoT-PCR反应体系中的引物、DNA、Taq DNA酶等的用量和浓度有所不同,并且不同植物材料在PCR时的最适退火温度可能有所差异。因此,不同材料适用的反应体系有所差异。研究发现,对同一植物材料使用不同的分子标记技术进行分析,利用不同的分子标记类型分析同一材料时,SCoT-PCR反应体系加入材料的用量和浓度也有所不同;不同植物材料使用同一种分子标记技术进行研究,PCR反应体系也有所差异[4]。运用单因素试验、L25(56)正交设计以及单因素试验和正交试验相结合的方法,目前已先后优化了龙眼[30]、葡萄[31]、铁皮石斛[32-33]、药用菊花[34]、温郁金[35]植物的SCoT-PCR反应体系。(2)植物种群遗传多样性及物种亲缘关系分析。SCoT分子标记技术与传统的随机DNA分子标记相比,还具有能有效产生和性状连锁的标记,对性状进行跟踪的优点,因而在研究多种植物的遗传多样性和亲缘关系中,该技术得到了广泛的使用[10]。(3)植物种质资源鉴定与评价、建立指纹图谱。与传统的种质鉴定方法相比,使用SCoT分子标记技术的效果更好,它能够直接反应DNA水平的遗传变异,鉴定结果更加准确、客观且受外界影响小,为植物种质资源的评价和品种选育奠定了基础。(4)基因差异表达和分子遗传连锁图谱。SCoT标记在植物基因差异表达的研究上主要集中在甘蔗、铁皮石斛和芒果等材料上[1]。 苦蘵种群遗传多样性及遗传结构解析(3):http://www.chuibin.com/shengwu/lunwen_205458.html

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