小麦EMS诱变TILLING库与Eco-TILLING库的完善与突变体筛选体系的优化

来源 :烟台大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:armodmli
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TILLING技术是一种反向遗传学研究方法,它可以高通量、低成本、规模化高效筛选化学诱变剂EMS诱发产生的点突变,提供了从分子水平上定向规模化筛选突变体的技术平台,提高了突变体的筛选效率。本研究在实验室前期工作的基础上,完善了小麦品种济麦22和烟农21 EMS诱变TILLING群体和Eco-TILLING群体,建立并优化了基因组DNA提取程序和突变体检测体系,并对目标基因TaCKX1进行了突变体的预筛选。主要结果如下:  1.高质量小麦基因组DNA提取方法的筛选与优化  为了获得小麦高通量TILLING突变体扫描所需的高质量基因组DNA,本研究比较了7种DNA提取方法对小麦基因组DNA的提取效果。结果表明,再生Qiagen硅胶柱方法、CTAB法和改良SDS法的DNA得率显著高于其他方法。进一步通过PCR扩增方法检测新鲜DNA样品和在-20℃下保存100天后的DNA样品的质量,结果表明,Qiagen试剂盒和再生Qiagen硅胶柱2种方法提取的DNA扩增效果最好。采用新建立的再生硅胶柱法提取小麦基因组DNA,既保证了DNA的高质量,又降低了使用试剂盒的成本,可为小麦TILLING库的构建及其他相关实验提供一种经济有效的DNA提取方法。  2. TILLING群体的完善及M2代突变系的田间表型调查  分别用浓度为1.30%和1.35%的EMS溶液处理济麦22和烟农21种子,得到1593个M2代诱变株系并提取了相应基因组DNA。与实验室原有诱变株系整合后,完成了含有3390个M2代株系的TILLING突变群体及相应基因组DNA库的构建。通过对TILLING群体进行田间表型调查,鉴定出162个具有突变表型的M2代株系。表型突变主要表现在株高、穗形、粒色、叶色、芒性等性状。经田间性状鉴定纯化后,新补充来自国内主要小麦生产区的优良小麦品种和品系583份,使Eco-TILLING库总容量达到1456份,包含国内外不同生态区的小麦种质资源。两个群体及其基因组DNA库均已达到预期建群目标的要求。  3. CEL I酶突变体扫描酶切体系的优化  为了解决前期所用CEL I酶酶切体系常出现的DNA底物降解问题,本研究对酶切体系中影响酶切效果的多种因素进行了分析及优化。结果表明:Tris-HCl缓冲液的pH值以及K+、Mg2+、NH4+和DTT的浓度对酶切效果均有一定程度的影响。通过对影响酶切的各因素进行单因素多水平筛选与多因素多水平组配,筛选出了底物DNA完整性较好且酶切效率较高的多种缓冲液组合,为CELⅠ酶酶切反应提供了2种缓冲液选择,为其在TILLING技术中的应用奠定了基础。  4. TILLING库和Eco-TILLING库突变体筛选平台的建立  通过整合上述各优化体系、构建TILLING库和Eco-TILLING库等浓度DNA池及目标基因PCR条件的优化,初步建立了能够正常工作且底物DNA不再降解的小麦突变体扫描检测技术平台。为验证该平台的运行状况,以小麦细胞分裂素氧化酶的编码基因TaCKX1为目标基因,设计筛选了各亚基因组的特异PCR引物,并利用3对引物对1593个M2代突变株系进行了初步扫描筛选,目前尚未检测到目标点突变,需要选择覆盖范围更广的引物并扩大扫描群体,完成该基因突变位点的检测。
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