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荧光原位杂交(Fluoresence in situ hybridization,FISH)是现代分子细胞遗传学的关键技术,在染色体识别、染色体结构和功能研究、基因定位和基因表达等方面发挥重要作用。基于重复序列开发的单链寡核苷酸(single strand oligonucleotide,SSON)探针简单、经济和高效,已经逐渐取代传统的质粒探针,成为FISH分析的新型探针,越来越多用于生物染色体研究。本研究以玉米、大麦和小麦为研究对象,鉴定开发基于重复序列的SSON探针(套),通过FISH和ND-FISH(Non-denaturing FISH)分析,识别玉米、大麦、小麦染色体及其多态性和结构变异。首先,基于对玉米已知重复序列和基因组序列分析,成功开发或鉴定出10个SSON 探针(ACT)5、(ACT)10、(ACT)19、Knob-1、Knob-2、Knob-3、CentC69-1、MR68-3、K10-72-1和TR1-357-2 FISH分析产生清晰的杂交信号,可以取代原来的质粒克隆探针。其中,在同样条件下(ACT)10和(ACT)19比(ACT)5信号更清晰稳定。在此基础上进一步进行了 ND-FISH,发现ND-FISH结果与FISH结果一致,说明这些探针可以直接用于ND-FISH。通过顺序ND-FISH和双色FISH分析,确定SSON探针MR68-3、K10-72-1和TR1-357-2的杂交信号位于同一染色体相同位置,且均与45S rDNA质粒探针信号重叠,说明这些探针信号均位于玉米6号染色体随体位置。基于玉米Knob序列开发的三个SSON探针Knob-1、Knob-2和Knob-3均产生相同信号,可以用以区分玉米不同染色体。基于单个SSON的杂交信号特征,利用(ACT)10、Knob-2、CentC69-1和MR68-3四个SSON探针组合成一个玉米SSON探针套Maize SSON#1,通过一次ND-FISH,可以清晰区分玉米自交系B73全部染色体,并构建了清晰的参考核型。利用Maize SSON#1对16个玉米自交系和杂交种进行分析并构建清晰核型,发现通过一次ND-FISH可以清晰识别自交系和杂交种以及不同的基因型,其中玉米6号染色体表现最丰富的多态性,可以以此区分自交系和不同杂交种。SSON-FISH揭示的重复序列信号强弱与B73基因组序列中相应序列的出现频次基本一致。其次,为鉴定有效的SSON探针并构建高清晰大麦核型,将前期研究开发的52个探针在大麦上进行了 FISH,发现30个SSON探针能在大麦染色体上产生清晰稳定的杂交信号,包括21个SSR-SSON探针和9个基于串联重复序列的SSON探针。根据单个探针在大麦染色体上的信号特征,以(GAA)10、pAs1-1、pAs1-4、AFA-3、AFA-4、Dig-45S rDNA、(GA)15、Bio-(TTA)7 和 FAM-(TTTAGGG)8-FAM 这 9 个探针组成了一个探针套Barely SSON#1,通过FISH分析,可以清晰区分全部染色体,并构建大麦品系08-49野生型的高清参考核型。利用该探针套对22个大麦品种和11个突变体进行分析,发现不同大麦品种间染色体多态性明显,其中4H(6)多态类型最多,其它依次为 1H(5)、2H(5)、3H(4)、5H(4)、7H(4)、6H(2),但不同突变体与野生型相比未发生明显的染色体变异。最后,基于前期开发的小麦SSON探针套Wheat SSON#4(包含TAMRA修饰的pAs1-1、pAs1-3、pAs1-4、pAs1-6、AFA-3、AFA-4 和 FAM 修饰的 pSc119.2-1 和(GAA)10),通过FISH分析,从373个我国栽培小麦品种及其骨干亲本中鉴定出了 14种易位类型,本文对其中4个相互易位和缺失类型RT4AS·4AL-1DS/1DL·1DS-4AL(17Z056,有芒红 18)、Del1B+T 1BS-3DS·3DL(17Z172,山农辐 63)、RT 4AS·4AL-1BL/1BS·1BL-4AL(17Z283,湘农 2170-7-27)和 T 1RS/1BL+RT 2AL·2AS-5BL/5BS·5BL-2AS(17Z340,湘农153-27),综合顺序FISH和基因组原位杂交(Genomic insitu hybridization,GISH)进行了鉴定,确证了四个相互易位的染色体身份及其易位断点,进一步反映了该探针套的应用潜力。