ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ГЕНЕТИЧНИЯ ПОЛИМОРФИЗЪМ НА ГЕНИ ЗА БИОСИНТЕЗА НА НИШБЕСТА В КИТАЙСКИ СОРТОВЕ ЦАРЕВИЦА (ZEA
Цена:
Автори на произведението:
Научно списание:
Година на издаване:
ОПРЕДЕЛЯНЕ НА ГЕНЕТИЧЕН ПОЛИМОРФИЗЪМ НА ГЕНИ ЗА БИОСИНТЕЗА НА НИШБЕСТА В КИТАЙСКИ СОРТОВЕ ЦАРЕВИЦА (ZEA MAYS L.) С ИЗПОЛЗВАНЕ НА МОМЕНТЕН АНАЛИЗ
МОЛЕКУЛЯРНА БИОЛОГИЯ, 2009, Том 43, № 6, стр. 1006-1015
== ГЕНОМИЯ. ТРАНСКРИПТОМИКА. ПРОТЕОМИКА =
Анализът на генетичното разнообразие на популациите на царевицата е важна стъпка в изучаването на нейната генетична структура и обосноваването на генетичните манипулации в царевицата. Гените Sh2, Bt2, Sh1, Wx1, Ae1 и Su1 за биосинтеза на нишесте до голяма степен определят нивото и качеството на реколтата. В тази работа генетичното разнообразие на тези гени в 67 елитни инбредни линии на китайска царевица беше определено с помощта на метода на единичен нуклеотиден заместващ полиморфизъм (SNAP). Показано е, че броят на хаплотиповете за всички гени и популации е значително по-нисък от теоретично очакваното 2" (където n е броят на SNAP сайтовете). При фенетично групиране линиите с различни фенотипове на кариопси ((полу) назъбени и (полу) силициеви), с малки изключения, принадлежат към различни клъстери според хаплотипове на SNAP маркери. В допълнение, групирането в подгрупата ниво е свързано с генетичния произход на съответните линии типове полиморфизъм в гените Bt2, Sh1 и Ae1 се наблюдава неравновесие на интрагенната връзка, докато някои други видове полиморфизъм в гените Bt2, Sh1 и Su1 се характеризират с неравновесие между генни връзки Bt2 ген (Bt2-2 и Bt2-5) - съответно TA и CC Асоциация на два хаплотипа на четири места на генаSh1 (Sh1-2, Sh1-3, Sh1-4 и Sh1-5) - сайтове ATGT и GTGC - с адаптиране на инбредни линии на царевица съответно към умерен и тропически климат.
Ключови думи: царевица, биосинтеза на нишесте, SNAP, генетично разнообразие, молекулярна селекция, хаплотип, неравновесие на връзката.
Ключови думи: царевица, биосинтеза на нишесте, SNAP, генетично разнообразие, молекулярно размножаване, хаплотип, неравновесие на връзката.
Царевицата има голям геном и високо ниво на ДНК полиморфизъм. Китайските инбредни линии и/или изолати от царевица са ценен материал за научни изследвания и практически изследвания в областта на селекцията. Оценката на генетичното разнообразие на инбредните линии е необходима, за да се разбере тяхната генетична структура и е фундаментално важна за последващите генетични манипулации.
Различни видове молекулярни маркери се използват за изследване на генетичното разнообразие, като например полиморфизъм на дължината на рестрикционния фрагмент (RFLP) [1], полиморфизъм на дължината на амплифицирания фрагмент (AFLP) [2], полиморфизъм на произволна ДНК амплификация (RAPD) [3], както и наличието на микросателитни и/или прости последователности на повторение (SSR) [4], броя на тандемните повторения (VNTR) [5] , а също и като дефиниция единични нуклеотидни замествания (SNP) [6], къси тандемни повторения (STR) [7] и единичен характерен полиморфизъм (SFP) [8]. Заместването на единичен нуклеотид (SNP), като най-малката единица на вариабилност на генома [9], е един от най-чувствителните маркери при оценката на генетичното разнообразие като цяло и в популациите на царевицата в частност. SNP маркерите се използват за анализиране на еволюционната екология на популациите [10] и за идентифициране на алели, които влияят върху оцеляването на организмите или тяхната устойчивост на стрес [11]. Разработени са няколко методатестване на SNP маркери. Нека изброим някои. 1) Методи, базирани на хибридизация (напр. динамична алел-специфична хибридизация, молекулярни "маяци" и SNP микрочипове); 2) ензимни методи (RFLP, PCR-базирани методи, метод за удължаване на праймера, методи, използващи клапна ендонуклеаза, 5'-нуклеаза и лигазна детекция); 3) други методи за детекция след амплификация въз основа на физичните свойства на ДНК; 4) секвениране. Повечето от тях или изискват използването на скъпо оборудване, или са неефективни при тестване на голям брой проби. Базираната на PCR SNAP техника се различава главно по това, че 3'-краят на един от праймерите съвпада с известно SNP място. Оптимално подбраните реакционни условия правят възможно получаването на PCR продукт само върху матрица, носеща съответния SNP алел. По този начин методът осигурява възможност за високопроизводително тестване на SNP маркери в голям брой проби без използването на скъпо оборудване.
Изборът на шест гена - shrunken1 (Sh1), shrunken2 (Sh2), brittle2 (Bt2), амилозен разширител (Ae1), захарил (Sul) и ваксил (Wxl) - се дължи на ролята им в биосинтезата на нишестето, която се състои в определяне на съдържанието и състава на нишестето, както и в натрупването на разтворими захариди в ku-
куруза [12, 13]. Генът Sh1 кодира захароза синтаза, която катализира синтеза на захароза от NDP-глюкоза и D-фруктоза на първия етап от биосинтезата на нишестето. Загубата на активност на този ензим води до намаляване на съдържанието на скорбяла, последвано от образуване на сбръчкана или сгъната кариопса по време на узряването [14]. Гените Sh2 и Bt2 кодират голямата и малката субединици на ADP-глюкоза пирофосфорилаза, алостеричен ензим, който катализира превръщането на глюкозо-1-фосфат и ATP в ADP-глюкоза ипирофосфат, който е ограничаващият скоростта етап в биосинтезата на нишестето. След това ADP-глюкозата служи като основен, ако не и единствен прекурсор за синтеза на нишесте [15]. Мутациите в гените Sh1, Sh2 и Bt2 водят до намаляване на съдържанието на нишесте в ендосперма на царевичните зърна. Генът Wxl кодира асоциирана с гранули нишестена синтаза, генът Ael кодира ензима за разклоняване на нишестето IIb, а генът Sul кодира ензим, който разцепва точките на разклоняване. Активността на продуктите на гените Wxl, Ael и Sul регулира съотношението на амилопектин и амилоза в кариопса [16–18].
По този начин тези шест гена играят ключова роля в метаболизма на царевичното нишесте, което определя тяхното селскостопанско значение и привлича голямо внимание към проблема с генетичното им разнообразие [13, 19]. В тази работа ние проучихме полиморфизма на шест посочени гена в 67 елитни инбредни линии на китайска царевица, използвайки метода SNAP. Нашите резултати могат да бъдат от полза за формирането на хетеротични групи при отглеждането на царевица.
Растителен материал и изолиране на ДНК. Използвахме 67 инбредни линии царевица от китайските провинции Ляонин, Гуанси, Хубей, Шандонг, Шанси и Хенан. Всички те, с изключение на B73 и Mo17, са местни китайски инбредни линии и служат като основен генетичен материал, използван в развъждането на царевица в Китай. Обща информация за тези инбредни линии е представена в табл. 1.
Семената са покълнати и отгледани в оранжерии. За изолиране на ДНК са използвани листа от двуседмични растения. ДНК се изолира с помощта на урея [20].
Праймери и секвениране на PCR продукти.
Праймерни последователности за SNAP анализ са проектирани и описани по-рано [13, 19]. За определяне на всеки SNP бяха избрани три праймера: общ праймер, разположен над или под SNP мястото, и два контра праймера.праймери, всеки от които има 3'-край, съответстващ на точно един алел в SNP сайта.
Таблица 1. Име, генетичен произход и фенотип на зърна от 67 царевични изолати
№ Инбредна линия Произход Екологична адаптация Родословие Фенотип
1 B73 China Te Reid Kr
2 Ye478 Te Reid Tooth
3 M017 Te Lancaster Tooth
4 Zi330 Te Lancaster зъб
5 Dan340 Te Lvdahonggu Зъб
6 E28 Te Lvdahonggu Ptooth
7 Huangzao4 Te Sipingtou Kr
8 Ye502 Te Sipingtou Tooth
9 Zong3 Te Reid Tooth
10 Huang C 1/2 Tr Germ. плазма Pzub
11 Qi319 Page Ембрион. плазма Kr
12 P138 Tr Germ. плазма Kr
13 178 Тр Герм Кр
14 Fu83 Liaoning Unknown Unknown Tooth
15 Fu85 Неизвестен Неизвестен зъб
16 Fu96 Неизвестен Неизвестен Cr
17 Fu124 Неизвестен Неизвестен зъб
18 Fu125 Неизвестен Неизвестен зъб
19 Shen137 Str Unknown Red
20 Shen5003 Tr Reid Tooth
21 9046 Tr Reid Kr
22 8085 Henan Str Lvdah
За по-нататъшно четене на статията трябва да закупите пълния текст. Артикулите се изпращат във форматPDFна пощата, посочена при плащането. Времето за доставка епо-малко от 10 минути. Цената на една статия е150 рубли.
Подобни научни трудове на тема "Биология"
А. В. Марусин, Я. Р. Пел, М. Г. Спиридонова и В. А. Степанов — 2007 г
Pokhmelnykh G.A., NOISY V.K. — 2009 г
М. Г. Спиридонова, В. А. Степанов, Е. А. Трифонова — 2008 г
О. М. Лесняк, Р. З. Нурлыгаянов, Л. И. Селезнева, К. П. Усенко, Е. А. Фазлиева, Р. И. Хусаинова и Е. К. Хуснутдинова — 2008 г