1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
百萨偃麦草(Thinopyrum bessarabicum Love 2n=14, JJ )是小麦的近缘物种,携带多种重要的抗病和抗逆基因,是小麦改良的重要基因资源。由于染色体上基因众多,用传统的方法筛选鉴定抗性基因会用很长时间和消耗大量的资源。基因的电子定位则投入少、见效快,能收到事半功倍的效果。将百萨偃麦草转录组与其他已知基因序列的物种进行BLAST比对分析,绘制其染色体同源关系图,根据共线性原理,若比对的物种的同源区段有抗性基因,那么百萨偃麦草在这同源区段也很可能存在抗性基因,利用这一同源区段的信息来设计引物进行PCR分析验证是否存在抗性基因就可快速找到这物种的抗性基因。
对于百萨偃麦草的研究主要是通过它的添加系和易位系来研究每条染色体存在哪些基因,目前研究较多的是1J、4J和5J染色体,已经发现并鉴定5J上含有耐盐基因。国外学者在电子定位方向研究的比较多,其主要研究的是比较常见的作物如水稻、小麦、玉米和高粱等作物,并寻找他们之间的同源关系,确认他们之间的共线性并绘制出他们之间的关系图谱。Van Deynze等(1995)报道,小麦与水稻基因组有93%的序列是同源的。Devos等(1995)验证了水稻与小麦基因组中存在很好的共线性,其中水稻的Rl与小麦的第3同源群呈共线性,R9与小麦第5同源群的部分呈共线性,水稻的R3与小麦的第4和第5同源群有共线性,R2与小麦第6同源群存在共线性。Vogel等(2010)利用在小麦缺失系上的5003个EST与短兵草序列进行比对发现小麦的第一、五群分别与短柄草的第2、4条染色体共线性较好。邱平(2010)利用电子定位对实验所得的171有效ESTs进行定位,最终有34条ESTs被定位于小麦染色体上,其中有11条与抗病和防御相关ESTs分别定位在小麦的在1ABD、4D、5ABD、6ABD、7D共11条染色体上。本文参照Gale等(1998)的分析方法将百萨偃麦草与其他作物进行比对分析作图,了解他们之间的同源关系。
主要参考文献:
2. 研究的基本内容和问题
研究目标:在水稻和短柄草、高粱中电子定位百萨偃麦草基因EST,筛选含有目标基因的共线性区段,分析百萨偃麦草和小麦、水稻、短柄草和高粱的亲缘关系,根据共线性区段筛选的基因设计引物,在百萨偃麦草中进行定位分析,开发特异标记
研究内容:1、根据前人规定的比对标准(同源性85%,e10-10)将整个百萨偃麦草转录组与水稻、短柄草和高粱比对
2、整理分析比对结果,整理出含有目标基因的共线性区段
3. 研究的方法与方案
研究方法:利用一套相同的DNA分子标记在百萨偃麦草和其他作物之间进行物理作图,比较这些标记在这些物种基因中的分布特点,揭示染色体或染色体片段上的基因及其排列顺序的同线性或共线性。本实验采用的是Wheat Zapper在线比对工具,将百萨偃麦草的转录组数据与水稻、短柄草和高粱进行共线性比对。比对标准为:E10-10
技术路线:1、使用Wheat Zapper在线比对工具将百萨偃麦草转录组与水稻、短柄草和高粱进行比对
2、筛选出含有目的基因的共线性区段
4. 研究创新点
基因的电子定位是一个新兴的学科,根据比对结果设计的引物多态率很高,提高实验效率,减少实验时间和实验费用,与传统的定位技术相比具有简便快捷、成本低等优点
5. 研究计划与进展
2013年12月01日2014年01月31日:完成百萨偃麦草与短柄草的碱基比对分析作图
2014年02月01日2014年03月28日:完成百萨偃麦草与水稻的碱基比对分析作图
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