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毛竹(Phyllostachys pubescens)是禾本科(Gramineae)竹亚科(Bambusoideae)刚竹属(Phyllostachys)植物。竹类植物生长快,用途广,具有重要的经济价值和良好的水土保持功能,利用价值极高。毛竹是我国竹类资源中最主要的竹种之一,它分布广,利用多,是部分山区农民致富的重要产业,具有很大的经济、社会和生态意义。但由于其繁殖方式是以地下鞭延伸为主的无性繁殖,个体区分非常困难,从而造成竹子分类和亲缘关系的混乱以及遗传多样性研究的困难。
分子标记是进行竹子遗传多样性分析、分类和系统演化等研究的有效手段。微卫星(SSR)是指由1-6个核苷酸为单位,串联重复的DNA序列,广泛分布于真核生物的整个基因组中。微卫星标记具有共显性、多态性高、重复性好等优点,是比较理想的分子标记,已在遗传图谱构建、基因定位、遗传多样性分析、亲缘关系鉴别等方面有广泛的应用。目前国内对竹类植物的微卫星研究还很少,没有开发出真正的标记位点,限制了对竹子这些领域的研究。
本文开展毛竹微卫星开发与应用的研究,主要从两个方面来进行。一是通过构建毛竹的微卫星富集文库,从文库中分离出SSR序列:以生物素标记的(CT)10为探针,同毛竹基因组DNA的Bfal酶切片段进行杂交,借助磁珠筛选出含有微卫星的片段。转化入质粒载体后得到80个阳性克隆,进行测序后发现含有3个微卫星序列(3.75%);另一种是利用生物信息学的手段,通过搜索数据库来得到微卫星序列。利用软件RepeatMasker在线对1532条毛竹核酸序列进行微卫星统计,发现了30个微卫星位点(1.96%)。
SSR微卫星的应用研究也包括两个方面:一是运用微卫星标记研究毛竹的遗传多样性;二是探讨在毛竹上开发的微卫星位点在其它刚竹属竹种中的通用性。具体包括:用这些引物,在11个毛竹变种或栽培种进行扩增,看是否有较好的多态性。目前已用14对引物进行了扩增,还未发现多态性条带。
用引物对刚竹属6个竹种的基因组DNA进行扩增,对符合要求的条带测序,看是否有通用的微卫星位点。目前已用11对引物进行了扩增和测序,发现31个通用性位点,引物的平均通用率为76.4%。
本研究从两个方面探索了毛竹SSR分子标记的开发,重点构建了毛竹微卫星富集文库,首次在毛竹中得到了SSR位点。从数据库中选取一些微卫星序列设计出了25条引物,为利用数据库数据开发SSR标记提供了一条有效的途径。这些研究结果,对开展竹类的遗传变异基础研究,奠定了基础。