1. 研究目的与意义
通过EMS诱变,获得拟南芥突变体,利用突变体构建出的图位克隆群体,进行细胞学观察,从做图群体中选3000株突变体进行图位克隆。
该技术在拟南芥中的研究与应用,目的是对突变基因进行精确定位,尽可能多的了解拟南芥基因的功能,也为人们应用基因工程的手段来改良现有农作物提供丰富的候选基因,促进农作物转基因的进一步发展。
2. 国内外研究现状分析
拟南芥是一种模式植物,具有基因组小、生长周期短等特点,而且,拟南芥研究中所取得成果很容易用于其它高等植物包括农作物的研究,产生重大的经济效益,因此目前拟南芥的研究越来越多的受到国际植物学及各国政府的重视。
1980年Botstein 提出了最早发展的分子标记RFLP,开创了直接应用DNA 多态性,发展遗传标记的新阶段。1986年剑桥大学的Alan Coulson提出图位克隆技术,用该方法分离基因是根据目的基因在染色体上的位置进行的,通过分析突变位点与已知分子标记的连锁关系来确定突变表型的遗传基础。1990年Williams 和Welsh 等提出RAPD法,成为基因组遗传图谱构建 、基因定位及进化生态学研究中最为重要的手段之一。1993年Zabeau 和Vos.peter又创建了AFLP技术,是一种精确有效的分子标记方法。最近几年多态性遗传标记和由发展而来的简单重复序列或微卫星的应用使群体遗传分析直接深人到DNA水平。
由于以上分子标记的不断改进和发展使图位克隆技术也有了快速的发展。1992年就已成功应用于人类,而拟南芥尤其成为当前研究的热点。最近几年,拟南芥中的3项重大成果使得图位克隆在拟南芥中的应用发生了巨大的飞跃。3大成果为:拟南芥全基因组序列的测定和分析的完成、拟南芥中可使用的标记的剧增、DNA多态性检测方法的巨大改进。因此目前在拟南芥中克隆一个基因所需要的努力已经大大减少了,完成整个拟南芥的图位克隆过程大约需要一年时间。3. 研究的基本内容与计划
通过ems诱变,获得拟南芥突变体,利用突变体构建出的图位克隆群体,进行细胞学观察,从做图群体中选3000株突变体进行图位克隆。选取具有突变纯合体表型的植株用于图位克隆。
利用sslp和snps两种分子标记进行基因的图位克隆。图位克隆工作预备分为三个阶段:第一阶段是确定基因在染色体上的位置,即选择可以将拟南芥染色体等分的已知标记进行连锁测定。第二阶段是进行基因的粗定位,此阶段可以利用第一阶段所得的数据将基因定位于大约4cm的范围内。第三阶段是实现基因的精细定位,通过一系列的标记结合使用可以将基因定位于大约20kb的范围内。最后通过测序将得到的结果与数据库中的野生型序列进行比对,得到发生突变的基因。
具体研究方法为:
4. 研究创新点
本研究项目使用荧光标记进行辅助筛选,具有目的性和专一性,所筛选的基因可以确定和荧光标记表达相关。经过图位克隆所获得的基因经过进一步的功能验证可以补充根尖分生组织干细胞的调节系统,为研究干细胞基因调控网络提供参考。
