植物学报 ›› 2019, Vol. 54 ›› Issue (6): 797-803.DOI: 10.11983/CBB19107 cstr: 32102.14.CBB19107
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收稿日期:
2019-06-11
接受日期:
2019-09-17
出版日期:
2019-11-01
发布日期:
2020-07-09
通讯作者:
马伯军
基金资助:
Xifeng Chen,Yaping Liu,Bojun Ma()
Received:
2019-06-11
Accepted:
2019-09-17
Online:
2019-11-01
Published:
2020-07-09
Contact:
Bojun Ma
摘要: 染色体重组与连锁互换是遗传学教学的重点和难点。为使学生更好地理解此方面知识, 我们课题组前期利用图位克隆(map-based cloning)技术, 克隆了1个调控水稻(Oryza sativa)类病变表型的基因SPL5, 并基于此设计了一个新的综合型遗传学实验, 即利用DNA分子标记对基因进行定位。实验中学生利用水稻spl5突变体与野生型杂交获得的F2代定位群体和多态性分子标记, 对spl5突变进行染色体连锁分析、初步定位和遗传作图。该教学实验不仅可有效促进学生对遗传学三大定律的理解, 而且对其开阔视野、提高解决问题和团队协作的能力也有促进作用。
陈析丰,刘亚萍,马伯军. 图位克隆技术新型遗传学实验教学项目的设计与实践. 植物学报, 2019, 54(6): 797-803.
Xifeng Chen,Yaping Liu,Bojun Ma. Design and Practice of a New Teaching Project of the Map-based Cloning Experiment in Genetics. Chinese Bulletin of Botany, 2019, 54(6): 797-803.
图1 减数分裂过程中目标基因与分子标记的重组方式 A与a代表1对显性和隐性等位基因, A对于a为显性, AA、Aa为显性表型, aa为隐性表型; M与m代表染色体上位于同一位点的任一分子标记, M来自显性亲本(AA), m来自隐性亲本(aa)。
Figure 1 Recombination patterns between the target gene and the molecular markers during meiosis A and a represent a pair of dominant and recessive alleles, of which AA and Aa show dominant phenotypes and aa shows a recessive phenotype; M and m represent a given molecular marker at the same locus derived from the dominant parent (AA) and the recessive parent (aa), respectively.
图2 水稻类病变spl5突变体的表型与基因定位群体的构建 (A) 对照粳稻日本晴及spl5突变体植株表型; (B) 日本晴及spl5突变体叶片表型; (C) 野生型籼稻品种9311与粳稻日本晴背景的spl5突变体杂交构建F2代定位群体流程。
Figure 2 The phenotype of the rice spl5 lesion mimic mutant and a schematic workflow of generation of the genetic mapping population (A) The plant phenotype of wild-type control Nipponbare, a Japonica rice cultivar, and the spl5 mutant; (B) The leaf phenotype of wild-type control and the spl5 mutant; (C) A workflow showing the generation of an F2 mapping population by crossing an Indica cultivar 9311 with the spl5 mutant.
SSR标记 | 正向引物 (5°-3°) | 反向引物 (5°-3°) |
---|---|---|
RM21103 | ACAAGTCCACAAGGACCACAACC | TGCTCCACCCAAAGATACAGAGC |
RM21309 | GAGTGGATTTACTGACAAGCTCTTCC | GATTCTCTTGGAGCCCATACTCC |
RM21470 | TCTTGCCATCACATAGCAACAGG | ACTCGGTGAGCATCCAATGTCC |
RM22426 | ATTTCGTCGTCGTGTCTGTCC | TTAAAGCAGCCTGATCGAAAGC |
RM22648 | AGCAGCTCCGATTGTGTTAGCC | AATGGCGTCTGTGGTACTTTGC |
RM22925 | CGATTACCAGGACAACAGATCACG | GTGGCTCTTGAGTGTACGTGTGC |
表1 本研究SSR标记的PCR引物
Table 1 PCR primers of the SSR markers used in this study
SSR标记 | 正向引物 (5°-3°) | 反向引物 (5°-3°) |
---|---|---|
RM21103 | ACAAGTCCACAAGGACCACAACC | TGCTCCACCCAAAGATACAGAGC |
RM21309 | GAGTGGATTTACTGACAAGCTCTTCC | GATTCTCTTGGAGCCCATACTCC |
RM21470 | TCTTGCCATCACATAGCAACAGG | ACTCGGTGAGCATCCAATGTCC |
RM22426 | ATTTCGTCGTCGTGTCTGTCC | TTAAAGCAGCCTGATCGAAAGC |
RM22648 | AGCAGCTCCGATTGTGTTAGCC | AATGGCGTCTGTGGTACTTTGC |
RM22925 | CGATTACCAGGACAACAGATCACG | GTGGCTCTTGAGTGTACGTGTGC |
图3 SPL5基因的连锁分析与遗传定位 (A) 本实验SSR标记所在的染色体及其物理距离; (B) 本实验SSR标记PCR扩增条带的电泳图; (C) SPL5基因的染色体遗传连锁图。
Figure 3 Linkage analysis and genetic mapping of the SPL5 gene (A) A physical map of the SSR markers on chromosomes used in this study; (B) Analysis of the PCR products of the SSR markers by electrophoresis; (C) A genetic linkage map of the SPL5 gene.
分子标记 | 20个F2突变型单株中各基因型的数量 | χ2值 | P值 | ||
---|---|---|---|---|---|
MM | Mm | mm | |||
RM21103 | 0 | 0 | 20 | 60 | <0.01 |
RM21309 | 0 | 3 | 17 | 38.7 | <0.01 |
RM21470 | 1 | 7 | 12 | 13.9 | <0.01 |
RM22426 | 4 | 11 | 5 | 0.3 | >0.05 |
RM22648 | 5 | 9 | 6 | 0.3 | >0.05 |
RM22925 | 7 | 10 | 3 | 1.6 | >0.05 |
表2 本研究SSR标记基因型分离比的卡方(χ2)检验
Table 2 The Chi-square (χ2) test for the genotype separation ratio of the SSR markers in this study
分子标记 | 20个F2突变型单株中各基因型的数量 | χ2值 | P值 | ||
---|---|---|---|---|---|
MM | Mm | mm | |||
RM21103 | 0 | 0 | 20 | 60 | <0.01 |
RM21309 | 0 | 3 | 17 | 38.7 | <0.01 |
RM21470 | 1 | 7 | 12 | 13.9 | <0.01 |
RM22426 | 4 | 11 | 5 | 0.3 | >0.05 |
RM22648 | 5 | 9 | 6 | 0.3 | >0.05 |
RM22925 | 7 | 10 | 3 | 1.6 | >0.05 |
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