基于SCAR和HIP技术的钝顶节旋藻螺旋手性相关分子标记研究

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一、不同螺旋手性节旋藻的RAPD多态性分析及差异DNA片段克隆   对藻丝本征螺旋手性为左手的钝顶节旋藻品系ZJU0101及其变直呈手中性的藻丝ZJU0101/S进行RAPD多态性分析,并对差异片段进行克隆、测序及生物信息学分析。主要结果如下,(1)1035组RAPD引物(包括单引物和双引物组合)中1029组引物能在ZJU0101和ZJU0101/S中有效扩增,其中11组引物的扩增产物在ZJU0101和ZJU0101/S间呈现出多态性,占有效引物组数的1.1%,表明同一藻株不同手性藻丝间的遗传背景很相近,但确存有差异。(2)在13条多态性显著的DNA片段CRRM-1~13中,CRRM-2和CRRM-6为左手螺旋藻丝ZJU0101所特有,其余均仅存在于手中性藻丝ZJU0101/S中。(3)对CRRM-1~13采用二次PCR法回收,并进行克隆与测序,所获序列在GenBank的登录号为HQ821396~HQ821408。CRRM-1与反转录作用相关;CRRM-2与环境压力的调控相关;CRRM-3与蛋白水解相关;CRRM-4、CRRM-6和CRRM-8与物质运输相关;CRRM-5和CRRM-13与信号转导有关;CRRM-10与物质代谢有关;CRRM-11与抗氧化应激相关;CRRM-12与DNA解旋相关;CRRM-7功能未知;CRRM-9为未知新序列。   二、基于RAPD多态性的节旋藻不同手性SCAR分子标记研究   利用Primer Premier5.0软件设计了CRRM-1~13对应的SCAR引物SCAR-1~13,长度为18~25 mer,并将SCAR-1~13在左手螺旋的钝顶节旋藻品系ZJU0101和其变直呈手中性的藻丝ZJU0101/S及其他品系藻丝中进行验证。主要结果如下:(1)SCAR-1~13中仅有SCAR-7在节旋藻藻丝ZJU0101和ZJU0101/S间保持了RAPD多态性。(2) SCAR-7在左手螺旋藻丝ZJU0103、ZJU0104、 ZJU0109/RH、ZJU0110、ZJU0112、ZJU0118、ZJU0102、ZJU0106、ZJU0107、 ZJU0108、ZJU0111、ZJU0114、ZJU0115、ZJU0116、ZJU0117、ZJU0101/R和ZJU0110/R中无扩增条带,而在与上述前6株左手螺旋藻丝对应的手中性藻丝ZJU0103/S、ZJU0104/S、ZJU0109/S、ZJU0110/S、ZJU0112/S和ZJU0118/S中均扩增出目标条带,显示SCAR-7为与钝顶节旋藻螺旋手性相关的分子标记。   (3) SCAR-7扩增产物的长度为296bp,反向70bp起有1个含起始密码子的不完整ORF,对应75个氨基酸,并含一个DUF1089 superfamily的结构域。   三、不同手性钝顶节旋藻的HIP多态性分析   为进一步研究节旋藻不同手性藻丝间的DNA差异,试用蓝藻特有的分子标记HIP(highly iterated palindromic)的5个引物HIP-AT、HIP-CA、HIP-GC、HIP-TC和HIP-TG对7株左手螺旋的钝顶节旋藻品系ZJU0101、ZJU0103、ZJU0104、ZJU0109/RH、ZJU0110、ZJU0112和ZJU0118及对应手中性藻丝ZJU0101/S、ZJU0103/S、ZJU0104/S、ZJU0109/S、ZJU0110/S、ZJU00112/S和ZJU00118/S进行扩增。主要结果如下,(1)5个HIP引物对上述14种钝顶节旋藻藻丝均可有效扩增。(2)7株品系两两间的Jaccard遗传相似系数在0.212~0.985之间,并被聚成两簇,即ClusterⅠ,ZJU0103、ZJU0104和ZJU0112及ClusterⅡ,ZJU0101、ZJU0109/RH、ZJU0110和ZJU0118,这与先前基于16SrRNA和ftsZ等的聚类结果基本一致,说明上述HIP技术能较好地展示节旋藻的DNA多态性。(3) HIP引物在左手螺旋藻丝和手中性藻丝间的扩增产物总体上无差异,即便HIP-TC在ZJU0110中的扩增产物比ZJU0110/S的多了一条500bp带,HIP-TG在ZJU0101中的扩增产物比ZJU0101/S的多了两条620 bp和580bp带,但这种差异在其它品系中没有共性,因而未能通过HIP技术获得节旋藻螺旋手性的相关分子标记。(4)结合本实验室多年的实验研究与生产实践,发现上述7株节旋藻刚好按其生产性状的优劣程度被分到ClusterⅠ与ClusterⅡ中,进一步研究表明HIP技术可用于鉴别钝顶节旋藻生产性状的优劣。
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