芝麻应用核心种质DNA分子身份证和种质资源数据库共享平台构建

发布时间：2020-03-31 07:03

【摘要】：芝麻(Sesamum indicum,2n=26)是世界上最古老的油料作物之一,营养丰富,用途广泛,在食品、药品及保健品研发上均具有很高的利用价值。我国目前收集芝麻种质资源8115份,居世界前列,但长期以来由于芝麻种质资源信息交流平台有限,影响了资源利用率,而且至今尚未构建标准的分子生物学鉴定方法。从分子水平上能对种质进行区分,并较大程度的实现资源信息共享,是种质高效利用和有效保护的重要途径,对芝麻种质资源研究和品种改良均具有重要意义。因此,本研究以建立的应用核心种质为实验材料,探索了芝麻DNA分子身份证的构建方法;基于已获取的8115份芝麻种质资源基本信息和表型数据,建立了数据库,构建了网络共享平台。研究获得以下结果:1.通过对705份芝麻核心种质4年4点精准鉴定,依据优异育种目标,筛选出131份芝麻应用核心种质,分为高产、优质、抗病抗逆、生育期适宜、适应机械化、株型特异、综合性状优良七大类。2.为了探索芝麻DNA分子身份证的构建方法,以应用核心种质为材料,利用SSR变性聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,从基于芝麻全基因组开发的32对SSR引物中,筛选出7对多态性高、带型清晰且空白条带少的引物,确定为核心引物。在此基础上,通过SSR荧光毛细管电泳技术,用获得的7对核心引物分析131份应用核心种质,共检测出53个多态性位点,一个引物能检测出的多态性位点数最多达12个。3.将毛细管电泳得到的分子量数据以数字+英文字母方式编码,利用IDANAlysis4.0软件筛选出6对核心引物排列组合:ZMM1494、ZMM1648、ZMM3037、ZMM2818、ZMM1851、ZMM1935,构建出如“4A32645(AC017)”这种简单、易使用的字符串DNA分子身份证,并确定了不同应用型的组内引物组合。利用条码软件将字符串DNA分子身份证转化为条形码和二维码DNA分子身份证,该类型分子身份证可迅速被电子设备识别,拓宽了DNA分子身份证的使用范围,并为以后芝麻种质标准化和品种DNA分子身份证库的构建奠定了重要的技术基础。4.对我国收集保存的8115份芝麻种质资源基础收集品的基本信息、形态特征和生物学特性、抗性等共计90420条数据信息及芝麻核心种质、微核心种质、应用核心种质信息进行规范整理,并广泛搜集其他与芝麻种质资源相关的资料,构建了芝麻种质资源信息数据库,并以该数据库为数据来源,通过开源的LAMP网站应用系统,结合HTML和Java Script语言建成了芝麻种质资源信息网络共享平台http://www.sesame-bioinfo.org。该平台集芝麻种质资源信息浏览、种质信息检索、种质资源实物索取功能为一体,共享种质数据量大、内容涵盖面广、实用性强,既可为专业的科技工作者提供标准化、准确性高的芝麻相关信息和实物资源,又可为广大芝麻爱好者提供专业的科普知识。
【图文】：

图 3.1 7 对核心引物 PAGE 检测的特征带型Fig. 3.1 Features of seven pairs of primers detected by PAGEM1494; b:引物 ZMM1851; c:引物 ZMM1935; d:引物 ZMM3037; e:引物 ZMM1648; f:引物 ZMM225494; b:ZMM1851; c:ZMM1935; d:ZMM3037; e:ZMM1648; f:ZMM2818; g:ZMM2254

中国农业科学院硕士学位论文 第三章 基于 SSR 分子标记的芝麻 DNA 分子身份证构建3.3.2 应用核心种质 DNA 分子身份证编码及构建用 7 对核心引物对 131 份应用核心种质进行 SSR 荧光标记毛细管电泳，GeneMarker V2.2.0读取分子量数据，图 3.2 为引物 ZMM1494 荧光毛细管电泳检测到的 14 种特征带型，对应的片段大小分别为 234、229、225、223、221、219、217、215、213、211、209、206、211/223 和 209/213bp。表 3 为各核心引物 5' 端标记的荧光基团、扩增得到的多态性条带总数、多态性片段大小及编码汇总。结合图 3.1 可以发现本研究中的引物 ZMM2818、ZMM1851 用 PAGE 法各得到 7 个多态性位点，且带型清晰易于辨认，条带间区分明显，和表 3.2 中毛细管电泳法分别检测到的 7 个多态性位点一一对应，适用于 SSR 变性聚丙烯酰胺凝胶电泳法构建 DNA 分子身份证。而引物ZMM1935、ZMM1494 和 ZMM1648，，虽然 PAGE 法和毛细管电泳法得到的多态性位点数一致，但 PAGE 带型不易辨认，引物 ZMM2254、ZMM3037 两种方法得到的多态性位点数量不同，这两类引物在利用 SSR 变性聚丙烯酰胺凝胶电泳法构建 DNA 分子身份证时会出现误差甚至错误。
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S565.3

【参考文献】

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本文编号：2608738