SNP开发验证的研究方法和技术路线Word文档格式.docx
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即使像玉米,这样测序技术发展很多年的材料,芯片技术也在应用。
1、2全基因组SNP—Douglas:
当用Affymetrix芯片检测鉴定完番茄基因型并完成基因型分析之后,1)对于优良的QTLs或就是基因,我们可以直接选择覆盖整个区间的分子标记运行Douglas系统进行分子标记辅助育种,2)对于需要进一步验证的QTLs,我们也可以利用Douglas系统只检测材料覆盖定位区间的基因型,而不需要再一次利用Affymetrix芯片或就是其她方法进行全基因检测(图1、1)。
3)对于一些高信息量,均匀分布在全基因的SNP分子标记,可以用来构建番茄的指纹图谱。
因此,一套完整能够与Affymetrix芯片相对应的SNP标记就是必不可少的。
图1、1QTL区间上的SNP标记分布图
注:
蓝色为深入片段,棕色为背景染色体。
1、3Douglas系统下SNP标记的开发
通过建立稳定、可靠的番茄DNA提取流程与优化PCR反应体系,筛选具有一致性、稳定性与多态性SNP分子标记引物,从而构建番茄全基因组SNP分子标记。
全基因组的SNP分子标记,可以用于番茄QTL定位群体的检测,分子标记辅助育种的选择以及全基因组选择的群体基因型的检测。
同时,从中挑选高质量,高信息量的分子标记用于构建一套完成的番茄指纹图谱,检测品种一致性。
1、3、1供试材料:
22份材料的DNA用作特异性引物筛选,2份水作为NTC(NoneTemplateControl),共计24份模板作为SNP引物的初期筛选。
以上实验在Q6仪器上进行。
对于筛选获得的一致性引物,在利用94株番茄自交系与2份水作为模板,进一步在Douglas仪器上验证。
1、3、2DNA提取:
1、取~10mg植物组织,加入研磨介质与400μl裂解液,研磨5min,3000g离心5min。
2、加入裂解液1/3体积的提取液,旋涡振荡混匀,冰浴(或置于-20℃冰箱中)5min,于4℃,3200×
g离心10min,吸取上清300~400μl加入到样品板中。
3、按照下表在各96孔板中加入试剂:
板号
板型
板名
成分
样品及试剂体积
1
Microtiterdeepwell96plate
样品板(Lysis)
样品反应液
无水乙醇
300~400μl
400μl
2
洗涤板I(W1)
PW
磁珠
800μl
30μl
3
洗涤板II(W2)
80%乙醇
磁套
4
KingFisher96KFplate
洗脱板(Elution)
TE1、0
50~100μl
4、将各96孔板按仪器提示顺序放入仪器中,运行程序。
5、程序运行结束后,将DNA溶液转移PCR板中并测量浓度(>
100ng/μl),进行后续实验或于-20℃保存待用。
1、3、3分子标记命名:
分子标记全部采用统一的命名规则,这样有利于结果的修改与维护。
例如:
名称
ID
SNP位点
正向引物
反向引物
模板序列
SolBeckman-00001-V1
Sol00001
A/G
引物合成:
由上海生工公司负责引物合成。
1、3、4SNP分子标记的开发:
最近,Sim等人利用番茄的Illumina芯片检测410份自交系与16份番茄品种的基因型。
本研究在此基础上,利用Illumina开发的7,720条探针序列,选择其中丢失频率小于10%,等位基因频率大于10%的探针序列,获得~3,500条探针序列,作为SNP引物开发的模板序列(),每条序列的长度为~100bp,SNP上下游各50bp。
初期,我们可以从~3500条探针中,选取~120探针序列作为模板发展引物,这120条序列要求分布在12条染色体上而且在每条染色体上尽量保证均匀分布。
如果实验成功,我们可以逐步地将剩余的探针序列发展成为SNP引物。
1、3、5正向引物设计:
由于我们需要使用KASP基因分型检测试剂盒,本试剂盒对正向引物已经确定为SNP位点上游~20bp(包括SNP位点),同时需要人工加上FAM或就是HEX序列(图1、2)。
因此,我们需要单独设计反向引物。
图1、2正向引物设计
1、3、6反向引物设计:
利用Primer3、0软件对模板序列进行引物选择,引物参数设定如下:
1引物长度为18~25bp;
2GC含量为40~60%;
3TM值58~62°
C。
如果其上述模板序列不足以满足引物开发的需要:
我们可以利用剩余~4,200条探针,继续开发新的引物。
另外,我们还可以利用PCR产物测序的方式获得gap中序列,寻找新的SNP位点。
1、3、6PCR反应:
PCR反应体系:
PCR反应体系需要保证均一化,这样可以满足将来在Douglas系统下进行SNP检测。
初期我们会在Q6仪器上进行预实验,摸索一致后,再在Douglas系统中进行。
PrimerMix反应体系:
体积(μl)
FAM-Primer
12
HEX-Primer
Reverse-Primer
30
ddH2O
46
Total
100
ReactionMix
2、5
PrimerMix
0、7
0、8
DNA
5
1、3、7PCR反应程序:
我们的PCR产物应该都为<
100bp,因此我们可以采用统一设定,保证均一化。
采用两步法进行PCR反应,前期筛选引物我们设计3个复性梯度:
60°
C、57°
C以及55°
C,以便找到最合适的复性温度。
首先,利用60°
C的复性温度进行筛选:
步骤
参数
意义
25°
C1:
30min
反应前收集荧光
94°
C10min
预变性
C15s
变性
C1min
复性,延伸
3-4重复40个循环
6
反应完收集荧光
如果SNP引物在60°
C复性温度时扩增结果正常,则保留该引物在60°
C复性进行PCR反应。
如果得到引物扩增效果不好,则降低复性温度,利用57°
C进行复性。
57°
C复性温度PCR反应程序筛选:
57°
如果SNP引物在57°
C复性温度时扩增结果正常,则保留该引物在57°
如果得到引物扩增效果不好,则降低复性温度,利用55°
最终,如果55°
C复性温度时,反应结果不好,则该SNP引物剔除去掉。
55°
1、3、8SNP分子标记准确性验证:
对于已在21份模板DNA扩增稳定的SNP引物,需要进一步在大群体中验证其稳定性、一致性、多态性。
选择84份番茄自交系或品种的DNA,通过相同的PCR方法,验证新开发的SNP分子标记。
1、3、9目标要求:
番茄全基因组SNP标记:
在番茄的全基因上,我们获得1200对特异的SNP引物(平均100对/染色体)覆盖番茄的全基因组。
已获得在12份模板DNA能够稳定扩增的SNP分子标记,全部保留。
2分子标记辅助育种:
2、1ILs群体:
如果利用现在群体不再进一步构建亚群体,ILs群体(Lpennellii渐渗系群体)~76个自交系,整个群体数目较小,不利于定位及QTLs验证(图2、1)。
但就是对于这些材料的渗入片段都已经注视清楚,因此我们可以直接比较深入系与M82自交系的表型差异,如果存在显著性差异,则可以定义为有深入片段引起的表型差异。
当鉴定结果与已定位的QTLs信息一致时,我们就认为此QTL在区间内。
同时我们要检索此QTL定位时的位置,以此为基础发展SNP标记,用于以后分子标记辅助育种。
对于每个QTL的区间,需要发展4~8个SNP标记覆盖其定位区间(图1、1),其中,区间外两段各一个标记,内部2~6个SNP标记。
这样可以保证目标QTL被完整的应用。
SNP标记的开发,此时的SNP标记只需要在ILs群体的两个亲本中有多态性就可以应用。
引物设计同全基因组SNP引物设计相同。
性状验证:
对于确定的QTLs,我们需要开发对应的SNP标记,利用这些标记重新验证定位结果:
图2、1深入系材料的基因型
2.2IBLs群体:
IBLs群体本身就就是分离群体,因此可以直接用作定位(图2、2)。
如果该群体基因型已经被鉴定,我们可以直接利用鉴定的基因型结合我们自己调查的表型,获得QTL初定位的结果。
同时,利用Affymetrix芯片进行全基因组的SNP检测,然后与表型数据相结合进行分析。
然后,需要查瞧定位的QTL区间内就是否存在3Douglas系统下SNP标记,如果满足分子标记辅助育种的应用,可以直接应用。
如果QTL区间内的没有或就是过少的SNP标记,则需要重新开发SNP标记(标记开发同上)。
图2、2IBLs群体构建
2、3性状调查:
从我的观点出发,对于分子育种比较有价值研究的QTL,应为育种家需求的性状所对应的QTL。
我认为我们需要跟番茄育种家合作并讨论育种需求与育种目标。
鉴于目前ILs群体定位情况(表1,表2),我认为我们可以从中选择一些我们能够鉴定测量的性状进行研究,例如:
糖分,可溶性固形物的含量,果实形状
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