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      SSR分子標(biāo)記技術(shù)在茄子雜交種子純度鑒定中的應(yīng)用

      2013-04-29 04:16:11張敏談太明徐長城談杰黃樹蘋王春麗
      湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2013年8期
      關(guān)鍵詞:鑒定茄子

      張敏 談太明 徐長城 談杰 黃樹蘋 王春麗

      摘要:利用SSR分子標(biāo)記技術(shù)進(jìn)行種子純度鑒定是一種準(zhǔn)確快速、簡單高效的方法。試驗選用100對引物在鄂茄子2號親本間進(jìn)行PCR擴(kuò)增,從中篩選出的3對引物SM17、SM29、SM51在雙親本間能夠擴(kuò)增出差異互補(bǔ)的條帶。利用這3對引物對鄂茄子2號雜種一代群體進(jìn)行純度鑒定,鑒定結(jié)果為97.1%;與同批次種子的田間鑒定結(jié)果(96.1%,鑒定地點(diǎn)海南島)接近,說明應(yīng)用SSR分子標(biāo)記技術(shù)實施茄子雜種一代種子的純度鑒定是可行的。

      關(guān)鍵詞:茄子;SSR分子標(biāo)記技術(shù);種子純度;鑒定

      中圖分類號:S641.1;Q503;S339.3+1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:0439-8114(2013)08-1959-04

      種子純度鑒定是種子質(zhì)量保證的關(guān)鍵環(huán)節(jié),直接影響到作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。傳統(tǒng)的種子鑒定方法主要有種子形態(tài)鑒定法、幼苗鑒定法和田間小區(qū)種植鑒定法[1],這些方法不僅需要較多的土地、勞力與財力,而且很容易受到環(huán)境因素的干擾,同時鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性往往不高[2,3]。簡單重復(fù)序列(Simple sequence repeat,SSR)是近年來發(fā)展起來的一種DNA分子遺傳標(biāo)記技術(shù),該技術(shù)采用聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerase chain reaction,PCR)完成檢測,所需的DNA樣品量少,對DNA質(zhì)量要求也不高,加之SSR呈共顯性遺傳,可鑒別雜合子與純合子;并且多態(tài)性豐富、重復(fù)性好、結(jié)果穩(wěn)定可靠[4-7],因而受到普遍歡迎,應(yīng)用的農(nóng)作物種類不斷增加。SSR技術(shù)既有限制性內(nèi)切酶片段長度多態(tài)性技術(shù)(Restriction fragment length polymorphism,RFLP)的穩(wěn)定性高和共顯性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)[6,8,9],又比隨機(jī)擴(kuò)增的多態(tài)性DNA標(biāo)記技術(shù)(Randomly amplifiled polymorphic DNA,RAPD)成本低、技術(shù)簡單[10],所以在種子純度鑒定中的應(yīng)用非常廣泛,已在水稻(Oryza sativa L.)[11-13]、小麥(Triticum aestivum L.)[14-20]、玉米(Zea mays L.)[21-25]、棉花(Gossypium spp.)[26-31]、大豆[Glycine max(L.)Merr.][32-35]、油菜(Brassica napus L.)[36,37]、花生(Arachis hypogaea L)[5,38,39]、向日葵(Helianthus annuus L.)[40]、苜蓿(Medicago sativa L.)[41,42]、西瓜[Citrullus lanatus(Thunb.)Matsum. et Nakai.] [43]、甜瓜(Cucumis melo L.)[44]、黃瓜(C. sativus L.)[3,45]、大白菜[B. campestris L. ssp. pekinensis(Lour.)Olsson][46,47]、甘藍(lán)(B. oleracea L. var. capitata L.)[48]、辣椒(Capsicum annuum L.)[49]、 番茄(Solanum lycopersicum L.)[50]、馬鈴薯(S. tuberosum L.)[51]、蓮藕(Nelumbo nucifera Gaertn.)[52]等農(nóng)作物、蔬菜種子中都有報道。試驗通過從美國國立生物技術(shù)信息中心(National Center for Biotechnology Information,NCBI)數(shù)據(jù)庫和相關(guān)文獻(xiàn)報道中篩選合適的SSR引物,完成鄂茄子2號(Solanum melongena L. cv. E- Qiezi No.2)種子純度的鑒定,以期為準(zhǔn)確快速、簡單高效的茄子雜交種純度鑒定提供參考。

      1 材料與方法

      1.1 材料

      1.1.1 植物材料及處理 供試植物材料鄂茄子2號與其母本HLE-1、父本HLE-9均由武漢漢龍種苗有限責(zé)任公司提供,采用穴盤播種法育苗,在幼苗出現(xiàn)3~4片真葉時采集葉片,用液氮冷凍后放入冰箱(-70 ℃)內(nèi)保存?zhèn)溆谩?/p>

      1.1.2 試劑 2×CTAB DNA提取緩沖液由2%CTAB、2%PVP、100 mmol/L Tris-HCl(pH 8.0)、25 mmol/L EDTA、2.0 mol/L NaCl組成;TE由10 mmol/L Tris-HCl、1 mmol/L EDTA組成,用于DNA的溶解及保存,使用時添加RNase A 至終濃度為20 ng/mL;電泳緩沖液10×TBE由Tris 108 g、硼酸55 g、0.5 mol/L EDTA 40 mL加水至1 000 mL組成,工作濃度為0.5×TBE;Taq DNA聚合酶、dNTPs、分子量Marker為寶生物工程(大連)有限公司產(chǎn)品;其他各種化學(xué)試劑如氯仿、異戊醇、AgNO3、異丙醇、乙醇、NaAc等均為國產(chǎn)分析純。引物由南京金斯瑞生物科技有限公司提供,引物編號SM1-SM100。

      1.1.3 儀器 主要有2720-PCR儀(美國ABI公司)、FR-980生物電泳圖像分析系統(tǒng)(上海復(fù)日科技有限公司)、DYY-6C型全自動三恒多用電泳儀(北京市六一儀器廠)、DYCZ-28C垂直電泳槽(北京市六一儀器廠)、SPECORD200型紫外-可見光分光光度計(德國耶拿分析儀器股份公司)、GL21R高速冷凍離心機(jī)(上海知正離心機(jī)有限公司)、HH-8B數(shù)顯恒溫水浴鍋(江蘇省金壇市環(huán)宇科學(xué)儀器廠)、SW-CJ-1A 超凈工作臺(江蘇省吳江市隆聚凈化科技有限公司)、DHG-9420A-電熱鼓風(fēng)干燥箱(上海申賢恒溫設(shè)備廠)等。

      1.2 方法

      1.2.1 茄子葉片DNA的提取 采用CTAB法[53],隨機(jī)選取鄂茄子2號F1幼苗150株,父本HLE-9、母本HLE-1各1株;每份材料取0.2 g葉片樣,剪碎后放入2 mL EP管內(nèi)(100 μL 的2×CTAB 加鋼珠1顆);在磨樣器上將葉片打碎,加入700 μL的 2×CTAB混勻;65 ℃ 水浴1 h,每10 min上、下輕微顛倒一次;加入800 μL氯仿-異戊醇(24∶1,體積比,下同)混勻后于4 ℃、10 000 r/min離心10 min;取上清液于新的EP管中,再加入等體積的氯仿-異戊醇抽提一次;復(fù)取上清液于新的EP管中,加入等體積的異丙醇(約500 μL,-20 °C預(yù)冷)和1/10體積的3 mmol NaAc(約50 μL),混勻后于-20 ℃沉淀1 h;4 ℃、12 000 r/min離心10 min,棄上清液,收集沉淀并風(fēng)干;用700 μL 75%的乙醇洗滌沉淀2次,4℃、12 000 r/min離心10 min,棄上清;加入200 μL TE(pH 8.0)溶解沉淀DNA,并加入1 μL 10 mg/mL RNaseA于37 ℃的電熱鼓風(fēng)干燥箱中放置1 h,以去除殘留的RNA;用紫外-可見光分光光度計檢測DNA濃度,將提取的DNA濃度調(diào)至100 ng/μL,置于-20 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

      1.2.2 SSR引物的篩選 ①從NCBI數(shù)據(jù)庫中挑選多態(tài)性較高的SSR引物100對[54]。②將引物用滅菌的去離子水溶解至 10 μmol。③PCR擴(kuò)增,反應(yīng)體系15 μL,包含1.50 μL 10×PCR Buffer、0.30 μL dNTPs(10 mmol)、0.25 μL Primer F(10 μmol)、0.25 μL Primer R(10 μmol)、0.20 μL Taq DNA聚合酶(相當(dāng)于2.5 U/μL)、11.50 μL去離子水、1 μL DNA(100 ng/μL)。④PCR反應(yīng)條件為94 ℃預(yù)變性10 min;94 ℃變性40 s,設(shè)置溫度梯度52~60 ℃,退火30 s,72 ℃延伸1 min,35個循環(huán);72 ℃延伸10 min。⑤PCR反應(yīng)產(chǎn)物用瓊脂糖凝膠預(yù)檢測其擴(kuò)增效果,并確定每對引物的最適退火溫度。⑥調(diào)整好最適退火溫度,分別以鄂茄子2號的父本、母本DNA為模板再次進(jìn)行PCR擴(kuò)增,聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測PCR產(chǎn)物,找出能區(qū)分父本和母本的特異性引物。

      1.2.3 F1代種子純度檢測 用篩選確定的特異引物進(jìn)行鄂茄子2號F1群體檢測(反應(yīng)體系和條件同上);將擴(kuò)增后的PCR產(chǎn)物先用瓊脂糖凝膠預(yù)檢測,以確定PCR擴(kuò)增是否成功;然后將PCR擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測,AgNO3染色后拍照。

      1.2.4 田間種植純度鑒定 2011年秋季在海南島試驗基地采用營養(yǎng)缽播種,幼苗5~6片真葉時定植,行株距60 cm×50 cm,鄂茄子2號定植110株,其雙親各定植10株,常規(guī)栽培管理。在植株對茄期通過植株和果實特性的調(diào)查來比較各方差異,從而進(jìn)行鄂茄子2號的純度鑒定。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 特異引物的篩選

      用100對SSR引物對鄂茄子2號的雙親進(jìn)行引物篩選,通過聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測進(jìn)行擴(kuò)增,結(jié)果見圖1。由圖1可見,篩選到的引物SM17、SM29、SM51擴(kuò)增帶在父本和母本間出現(xiàn)互補(bǔ)條帶,3對引物序列如下:

      SM17——F鏈5′-ATCAATGACACCCAAAACC

      CATTT-3′;R鏈5′-GTTTGAAAACCCAATACAAAT

      CCGA-3′。SM29——F鏈5′-ATTGTGTCGATGAG

      ATTTTGGTCA-3′;R鏈5′ GTTTAGCTACGTTGGTT

      TGGTGCTGAA-3′。SM51——F鏈5′-AGTCCACCA

      TGAGTGAGTGAGTGA-3′;R鏈5′-GTTTACGTGTT

      GGGCCTCCAAAATATC-3′。

      這個結(jié)果說明3對引物可以區(qū)分父本和母本,因而可用于鄂茄子2號種子純度的檢測。

      2.2 F1種子純度的檢測

      提取鄂茄子2號的F1樣品DNA,經(jīng)檢測最終獲得140份可用樣品。用上述3對引物分別進(jìn)行樣品PCR擴(kuò)增檢測,其中引物SM17和SM29純度鑒定結(jié)果一致,因此選用引物SM17進(jìn)行鄂茄子2號的純度檢測,結(jié)果見圖2。試驗在140份樣品中出現(xiàn)了4個同父本的單條帶,說明這4株為雜株,剩下的為純合F1代,因此被鑒定的鄂茄子2號種子純度為97.1%。

      2.3 田間純度鑒定

      在海南島試驗基地種植的鄂茄子2號最后存活植株103株,當(dāng)茄果達(dá)到正常商品果時統(tǒng)一進(jìn)行性狀調(diào)查,通過比較株型、葉型、果型、果色、萼片色等表型性狀對群體進(jìn)行純度鑒定,經(jīng)檢測確定雜株4株,因此計算其純度檢測結(jié)果為96.1%,這與SSR技術(shù)檢測的結(jié)果接近,說明SSR技術(shù)能夠用于茄子F1代種子純度的快速檢測。

      3 討論

      試驗利用SSR技術(shù)實施鄂茄子2號種子純度的鑒定,結(jié)果與田間鑒定結(jié)果保持了較好的一致性,說明利用SSR技術(shù)替代田間種植觀察完成茄子種子純度的快速檢測是可行的,有望克服田間調(diào)查周期長、受環(huán)境因素干擾較大等問題。

      試驗在NCBI數(shù)據(jù)庫中下載了100對SSR引物,但從中僅篩選出了3對有用的引物,其利用率相當(dāng)?shù)停欢谕N作物、不同品種間由于親緣關(guān)系較近,SSR表現(xiàn)出來的多態(tài)性都較差,因此在種子純度鑒定中SSR引物篩選的難度還是比較大的。同時,此技術(shù)前期開發(fā)新的SSR引物費(fèi)時耗力,并且成本高,使得SSR技術(shù)在實際運(yùn)用中受到了一定的限制。不過隨著NCBI數(shù)據(jù)庫的不斷擴(kuò)大和研究者的不斷挖掘,更多的SSR位點(diǎn)將被標(biāo)記出來,進(jìn)而開發(fā)成本也會降低。所以有理由相信SSR技術(shù)在種子純度鑒定方面的應(yīng)用前景廣闊。

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