表达序列标签(ESTs)中开发的SSRs和SNPs标记及其应用

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国际公共数据库中表达序列标签(ESTs)呈指数增长,为遗传分析提供了丰富资源。本研究从这些公共数据库中下载了包括四种重要农作物的多达85Mb的ESTs,从中分析从单碱基到六碱基重复单元的微卫星(即EST-SSR),并定义这些SSR片段长度至少为18bp。研究发现,在水稻,小麦,大豆和玉米中EST-SSR频率依次为11.81kb,17.42kb,23.80kb和28.32kb。三碱基重复SSRs是所研究作物材料中最丰富的SSR类型,每100kb EST序列中含有47个。与双子叶植物大豆相比,单子叶植物似乎更偏好富含GC的三碱基和六碱基重复单元,特别是水稻中平均每100kb EST就有23.6个CCG类型的SSR出现。本研究从小麦ESTs中共设计得到597对EST-SSR引物,其中478对引物能够成功地扩增到预期大小的产物。这478对EST-SSR引物分别对三个小麦作图群体(W-7984×Opata 85,WOpop;Lumai×Hanxuan,LHpop;Wenmai×Shanhongmai,WSpop)亲本进行多态性筛选,发现多态性引物比率达41.8%。同时,478对小麦EST-SSR引物用于水稻,玉米和大豆研究,结果表明,有255对EST-SSR引物可以在这四种作物中有效扩增,证明物种间DNA序列具有很高的保守性,这将有利于在不同作物间进行比较作图和同源基因克隆。 进一步分析发现,478对EST-SSR有效扩增引物中在三个作图群体亲本间表现多态的引物数分别为:WOpop中92对,LHpop中58对以及WSpop中29对。其中有88对EST-SSR引物共扩增到101个位点并定位到20条染色体上(染色体4B上没有位点定位)。本研究定位的101个EST-SSR位点使目前国际上公布的小麦定位的SSR位点总数达到551。序列比较发现,74个位点与已知基因相似,其中24个位点EST-SSR涉及基础代谢,4个与细胞结构建成相关,9个与小麦对胁迫抗性有关,12个参与mRNA转录,2个控制细胞与个体发育,2个与细胞内物质转运有关,其余21个编码贮藏蛋白。除了贮藏蛋白gliadin和glutenin以前已被定位外,其余小麦基因(53)是首次报道。 研究表明,SNPs是物种中最丰富的遗传变异类型。但到目前为止SNP在植物中的研究仍处于起步阶段,特别是对于那些多倍体植物基因组如六倍体小麦,如何将三个基因组来源的同源基因SNP区别开,一直捆扰着广大研究人员。国际小麦SNP协作组(http://wheat.pw.usda.gov/ITMI/WheatSNP/)正在着手从小麦EST contigs中开发并收集经过验证的SNPs。本实验室作为该组织成员之一,负责验证20 contigs中的SNPs。研究表明,ABI PRISM SNaPshotTM能够有效地证明小麦SNPs真伪。
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