玉米葉色突變的研究概況

1、玉米葉色突變的研究概況玉米葉色突變的研究概況玉米是世界上廣泛種植的產(chǎn)量最大的作物，它不僅是糧食，飼料的重要來(lái)源，也是工業(yè)酒精和燒酒的主要原料，由于其廣泛的用途使玉米在世界的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要的地位(陳彥惠，1996)，玉米產(chǎn)量的持續(xù)提高對(duì)保持糧食安全有重要的意義。高產(chǎn)性狀包括協(xié)調(diào)的源(葉)庫(kù)(籽粒)關(guān)系、合理的株型、優(yōu)良的產(chǎn)量因素組成(畝株數(shù)、穗粒數(shù)、粒重)和高光效等四個(gè)部分組成。葉色突變往往是直接或間接影響葉綠素的合成和降解，對(duì)葉色突

2、變體的深入研究，對(duì)闡明光合作用調(diào)控機(jī)理和利用基因工程提高作物的光合效率，進(jìn)而增加作物的產(chǎn)量具有重要的理論意義。11玉米基因組學(xué)研究玉米基因組學(xué)研究1986年美國(guó)科學(xué)家ThomasRoderick提出了基因組學(xué)(Genomics)，指對(duì)所有基因進(jìn)行基因組作圖(包括遺傳圖譜、物理圖譜、轉(zhuǎn)錄本圖譜)，核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析的一門(mén)科學(xué)。因此，基因組研究應(yīng)該包括兩方面的內(nèi)容：以全基因組測(cè)序?yàn)槟繕?biāo)的結(jié)構(gòu)基因組學(xué)(structural

3、genomics)和以基因功能鑒定為目標(biāo)的功能基因組學(xué)(functionalgenomics)，又被稱為后基因組(postgenome)研究。隨著結(jié)構(gòu)基因組學(xué)的發(fā)展，比較基因組學(xué)(ComparativeGenomics)也快速發(fā)展起來(lái)。111玉米結(jié)構(gòu)基因組研究玉米結(jié)構(gòu)基因組研究結(jié)構(gòu)基因組學(xué)(structuralgenomics)是基因組學(xué)的一個(gè)重要組成部分和研究領(lǐng)域，它是一門(mén)通過(guò)基因作圖、核苷酸序列分析確定基因組成、基因定位的科學(xué)。染色

4、體不能直接用來(lái)測(cè)序，必須將基因組這一巨大的研究對(duì)象進(jìn)行分解，使之成為較易操作的小的結(jié)構(gòu)區(qū)域，這個(gè)過(guò)程就是基因作圖。根據(jù)使用的標(biāo)志和手段不同，作圖有三種類型，即構(gòu)建生物體基因組高分辨率的遺傳圖、物理圖譜、轉(zhuǎn)錄本圖。因此結(jié)構(gòu)基因組學(xué)研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)層面：遺傳圖譜：利用各種DNA多態(tài)性，如RFLP、AFLP、SSR、RAPD等分子標(biāo)記手段，通過(guò)計(jì)算遺傳標(biāo)記之間的重組頻率，建立遺傳連鎖圖譜；物理圖譜：通過(guò)構(gòu)建全基因組YAC、BAC、粘粒

5、文庫(kù)等，采用如EST、STS等標(biāo)記手段，根據(jù)文庫(kù)克隆之間重疊序列確定片斷間的連接順序和遺傳標(biāo)記間的物理距離；序列圖譜：根據(jù)物理圖譜將基因組分為若干具有標(biāo)識(shí)的區(qū)域進(jìn)行測(cè)序分析，在同一區(qū)域內(nèi)需要利用DNA片斷重疊群使測(cè)序工作得以不斷延伸或采取全基因組鳥(niǎo)槍法等策略，直至完成全基因組測(cè)序(趙晉平，2006岳思君，2005田清震，2006)。是指在真核生物基因組中分布著由2—4個(gè)堿基對(duì)組成的簡(jiǎn)單重復(fù)序列，又稱微衛(wèi)星DNA其中最常見(jiàn)是雙核昔酸重復(fù)，

6、即(CA)n和(TG)n每個(gè)微衛(wèi)星DNA的核心序列結(jié)構(gòu)相同，重復(fù)單位數(shù)目10—60個(gè)，其高度多態(tài)性主要來(lái)源于串聯(lián)數(shù)目的不同。SSR標(biāo)記的基本原理：根據(jù)微衛(wèi)星序列兩端互補(bǔ)序列設(shè)計(jì)引物，通過(guò)PCR反應(yīng)擴(kuò)增微衛(wèi)星片段，由于核心序列串聯(lián)重復(fù)數(shù)目不同，因而能夠用PCR的方法擴(kuò)增出不同長(zhǎng)度的PCR產(chǎn)物，將擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行凝膠電泳，根據(jù)分離片段的大小決定基因型并計(jì)算等位基因頻率。SSR序列的側(cè)翼具有保守的DNA序列，其多態(tài)性明顯高于RFLP及其它分子標(biāo)記

7、，且操作簡(jiǎn)便快速，表現(xiàn)為共顯性和孟德?tīng)栠z傳，在基因組中分布趨于隨機(jī)。它以高度的多態(tài)性信息量和PCR技術(shù)的方便性使其表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢(shì)，人們把用SSR標(biāo)記建立的連鎖圖稱為繼RFLP連鎖圖譜之后的第二代遺傳圖譜，在作物中利用已測(cè)序的EST序列，BAC序列，BAC末端序列尋找重復(fù)序列，通過(guò)側(cè)翼保守序列設(shè)計(jì)引物，開(kāi)發(fā)SSR標(biāo)記，被廣泛的應(yīng)用于基因的精細(xì)定位。目前SSR標(biāo)記已被廣泛用于資源鑒定、連鎖圖譜繪制及目標(biāo)性狀基因的標(biāo)記等研究上。3.核苷酸多

8、態(tài)性核苷酸多態(tài)性(SingleNucleotidePolymphism，SNP)SNP是指同一位點(diǎn)的不同等位基因之間僅有個(gè)別核苷酸的差異或只有小的插入、缺失等。從分子水平上對(duì)單個(gè)核苷酸的差異進(jìn)行檢測(cè)，SNP標(biāo)記可幫助區(qū)分兩個(gè)個(gè)體遺傳物質(zhì)的差異。人類基因組大約每1000bpSNP出現(xiàn)一次，已有2000多個(gè)標(biāo)記定位于人類染色體，對(duì)人類基因組學(xué)研究具有重要意義。檢測(cè)SNP的最佳方法是DNA芯片技術(shù)。SNP被稱為第三代DNA分子標(biāo)記技術(shù)，隨著D

9、NA芯片技術(shù)的發(fā)展，其有望成為最重要最有效的分子標(biāo)記技術(shù)。Ching等研究了美國(guó)有代表性的36個(gè)玉米優(yōu)良自交系，發(fā)現(xiàn)在基因組的非編碼區(qū)中平均每31個(gè)堿基就有一個(gè)SNP差異，在非編碼區(qū)還有高頻率的插入和缺失，平均每85個(gè)堿基就有一個(gè)這樣的差異。Tenaillon和Rafalski報(bào)道在玉米平均104bp就有一個(gè)SNPs，其差異的水平比人類和果蠅都要高的多：基因的3’端非翻譯區(qū)和編碼區(qū)分別有每48個(gè)堿基和130個(gè)堿基就有一個(gè)SNP差異。11