SSR分子标记技术及其在构建玉米DNA指纹库上的应用

SSR分子标记技术是在PCR基础上发展起来的一种DNA多态性检测技术,已广泛应用于植物基因组研究的各个领域。概述了SSR标记的原理、类型、功能及其引物的,利用SSR构建玉米DNA指纹库的进展,玉米DNA指纹库在品种鉴定、品种保护及品种监测等方面的应用等,以为玉米品种的研究提供参考。 关键词SSR分子标记;玉米;DNA指纹库;应用 AbstractSimple sequence repeatSSRmarkers on the basis of PCR as a technology of detection DNA polymorphism have been widely used in the studies of plant genome research in some fields. In the paper,the theories,types,functions and sources of primers by SSR marker were clarified. Then the processes of maize DNA fingerprinting pool construction by SSR were elaborated. Finally the application of maize DNA fingerprinting pool on cultivar identification,cultivar protection,cultivar detection et al was pointed to take references for maize varieties research. Key wordsSSR molecular marker;maize;DNA fingerprinting database;application 玉米是一种重要的饲用、粮用和工业加工作物,在国民经济中占有重要的地位。玉米育种方法的改进对农业发展具有重要意义。长期以来,育种家们大多数是借助易于鉴别的形态学和同工酶等遗传标记来辅助育种,并取得了很大成功。但这类标记的最大不足之处在于其数量有限,要找到与目标性状密切相关的标记往往很困难,难以应用于育种实践。因此,育种家们一直希望能够找到一类数量丰富、选择效应高的标记,以提高育种效率和育种过程的预见性。随着分子生物学的发展,开发了基于DNA变异的分子标记。应用最广泛的主要有RFLP、RAPD、SSR、AFLP等[1],其中SSR标记是一种共显性标记,重复性好,可靠性高,分析简便,易于实现自动化,而且灵敏度高,检测遗传变异的能力强[24]。近年来,SSR标记在玉米育种中得到了广泛的应用。 毕业论文网 1SSR标记 1.1SSR标记的原理 简单重复序列Simple sequence repeat,SSR,又称为微卫星DNAMicrosatellite DNA。微卫星通常是指以2~4个核苷酸为单位多次串联重复的DNA序列,也有少数以1~6个核苷酸为串联重复单位。微卫星在基因组中的分布是随机的,它可以存在于内含子、外显子及染色体的其他任何区域。在不同植物中,微卫星重复单位的碱基组成及拷贝数随物种的不同而有所差异,但人们发现微卫星两端的序列是保守的。因此,可以设计出与微卫星两端保守序列互补的引物,通过PCR扩增重复序列本身并通过凝胶电泳检测其多态性。SSR序列多态性的出现是由于同一物种中不同基因型的寡核苷酸重复次数不同以及重复序列在染色体复制时的滑动或染色单体的不等交换造成的。因此,微卫星可用作分子标记。由于玉

米中存在转座子,微卫星的多态性表现得极为丰富,所以,通过特异性引物进行PCR扩增反应、琼脂糖凝胶电泳或聚丙烯酰胺凝胶电泳、放射自显影或银染和GeneScan技术等,就可以检测到在简单重复序列重复单位数不同的DNA区域的多态性,这也是SSR技术较其他几种分子标记技术更适合于玉米研究的原因之一。SSR技术推动了玉米研究的发展。 1.2SSR标记的类型 按照重复单位的碱基数可将微卫星分为一至六核苷酸重复类型,其中二核苷酸重复有4种类型:ATnTAn、AGnTCn、ACnGTn、GCnCGn;三核苷酸重复有10种类型:AATnTATn、AAGnTCTn、AACn TGTn、ATGnTCAn、AGTnTACn、AGGnTCCn、AGCnTGCn、ACGnTCGn、ACCnTGGn、GGCnCGCn;四核苷酸重复类型有32种Jurke,1995。所有类型的微卫星中以单核苷酸重复和二核苷酸重复的微卫星在基因组中出现的频率最高。同一重复类型中不同的碱基重复多态性也不一致。 毕业论文网 另外,Weber1990按照微卫星核心序列结构的不同将微卫星标记分为3种类型:①完全型perfect,指核心序列以不间断的重复方式构成的微卫星;②不完全型imperfect,指在微卫星的核心序列之间有几个非重复碱基,但其两端的连续重复的核心序列重复次数大于3;③复合型compound,指2种或2种以上的串联核心序列由几个连续的非重复碱基分隔开,但各种连续性的核心序列重复次数不少于5若少于5次,则不能称之为复合型。 1.3SSR的功能 SSR在真核生物基因组中的功能一直存在争议。在植物基因组中,大多数串联重复序列是非编码的,所以长期以来人们一直认为SSR是一类“垃圾”DNA,是转录哑区,没有明确的生理功能。随着研究的深入,有关SSR功能的资料在不断积累。总的来说,SSR的功能主要有以下几个方面:有些SSR通常为4~7个碱基重复型存在于结构基因的转录区,并且编码氨基酸;染色体末端的SSR有保护DNA完整性,避免降解、融合及丢失的功能;位于DNA调控区的SSR有提高或降低临近基因转录速率的作用;SSR区可能是基因重组的热点,是基因变异的;部分SSR具有产生转录启动复合物或活化染色体的功能。所以人们相信,尽管大多数SSR确实没有明确的生理功能,只是采取了某种策略来确保自身存活,但部分SSR序列确实是功能基因的一部分,不能因其部分没有生理功能而忽略它作为功能基因的一部分。 毕业论文网 毕业论文网