枇杷DNA纤维制备及FibeR-FISH技术体系的建立与应用

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DNA纤维荧光原位杂交(Fiber fluorescence in situ hybridization,Fiber-FISH)是一项重要的分子细胞遗传学研究技术,在染色体高分辨率物理图谱构建、基因精细定位、基因序列分析以及全基因组测序等方面具有重要的应用价值。本文利用普通二倍体枇杷‘兴宁1号’为试验材料,进行了枇杷DNA纤维制备技术研究,并以SSR标记序列与45SrDNA为探针,开展了枇杷Fiber-FiSH相关技术体系的研究并进行了初步应用,主要结果如下:   (1)进行了枇杷DNA纤维制备技术的摸索,包括细胞核提取方法、试验材料的选取与DNA纤维伸展等技术要点。对“刀切法”与“液氮研磨法”进行细胞核提取的效果进行了比较,并对枇杷不同发育时期的黄化子叶为试验材料进行细胞核提取的效果进行了比较。采用“刀切法”相对于“液氮研磨法”进行细胞核提取效果较好,前者简便无毒,细胞核完整、无破损,且提取率为100%,后者操作复杂、有毒,且杂质多,细胞核易破损不完整,得率相对较低。通过“刀切法”进行不同发育时间的黄化子叶提取细胞核的效果比较发现,发育4d的黄化子叶提取的细胞核含有杂质,提取效果不好;发育10d的黄化子叶由于趋于老化且可能腐烂,因此不能提取得到细胞核;发育7d的黄化子叶提取细胞核效果最好,杂质少、细胞核完整,且提取率为100%。对提取的细胞核浓度进行了比较,发现取80mg的黄化子叶,加入30μl的细胞核贮存液所获得的细胞核浓度为5×106-7个/ml,适宜进行DNA纤维的制备,而加入60μl的细胞核贮存液获得的细胞核浓度则过低,不适宜于DNA纤维的制备。对DNA纤维的伸展方法进行了比较,发现重力自然拉伸法与载玻片推动涂抹法制备的DNA纤维质量相对较差,重力自然拉伸法制备的DNA纤维,可能会出现DNA纤维交叉、重叠且分布不均匀,而载玻片推动涂抹法则可能会导致DNA纤维交叉、堆积、断裂与丢失;效果较好的是载玻片前端引流法,这种方法制备的DNA纤维伸展平直、分布均匀、无交叉重叠、无断裂且较为完整。   (2)以‘大渡河枇杷’SSR标电序列SSR1与SSR2,以及45SrDNA为探针分别进行了中期染色体与DNAFiber上的FISH研究,同时在原有研究基础上进行了FISH体系的优化,并结合这两种FISH结果进行了比较分析。   FISH体系优化主要针对杂交与变性、杂交后洗脱严谨度以及杂交信号检测等技术要点。SSR-FISH与Fiber-FISH流程相同,在45SrDNA-FISH基础上,第一,严格控制变性温度与时间;第二,杂交后沈脱温度由37℃降为35℃,洗脱次数由3次降为2次;第三,Anti-Dig-FITC抗体浓度由2μg/ml提高至μg/ml,且反应时间由1h增加至1.5h;另外,DNA纤维衬染时,DAPI浓度由2μg/ml提高至5μg/ml,染色时间由10min增加至20min。   SSR1与SSR2在中期染色体与间期细胞核中均分别检出2个位于2条染色体且信号强弱相同即均较弱、大小类似且位置相同即均位于近着丝粒区域的杂交信号,推测可能是1对同源信号;45SrDNA在中期染色体与间期细胞核中检出了4个杂交信号,其中2个较强、分布区域较大且位于染色体近端部,另2个相对较弱、分布区域较小且位于染色体近端部,推测可能为2对同源信号,并推测供目标染色体组发生了染色体与基因的重组:同时利用原子力显微镜进行杂交信号的检测,获得了清晰的扫描图片,确定了信号在中期染色体上的区域、大小及表面形貌。   SSR1、SSR2与45SrDNA在DNA纤维上均呈现典型的非连续念珠状杂交信号,3种探针在DNA纤维上杂交信号的长度分别为15~30μm、20-~35μm、30~45μm,且根据信号的非连续性与念珠状认为杂交信号是真实的。   结合SSR1、SSR2与45SrDNA这3种探针在枇杷体细胞中期染色体与DNA纤维上的FISH研究结果,初步总结认为:①SSR1与SSR2探针可清晰准确地定位在中期染色体与DNA纤维上,Fiber-FISH具有更高的分辨率,且认为所用大渡河SSR标记片段在供试‘兴宁1号’的2条染色体中可能呈现不同拷贝数的分布;②45SrDNA探针也可清晰准确地定位在中期染色体与DNA纤维上,认为两种FISH结果是可靠的和一致的,且45SrDNA在供试材料基因组中的分布区域、位置以及拷贝数均存在明显差异。
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