基本信息
- 项目名称：
- 西瓜糖代谢相关SSR引物的筛选
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 近些年西瓜品质有逐年下降的趋势, 如何保持与提高西瓜的品质便成为迫切需要解决的问题。西瓜果实的糖分含量是衡量西瓜品质成分的一项重要指标。 本文综述西瓜糖代谢相关SSR引物筛选的过程，比较DNA片段的多态性，通过对西瓜果实中糖分含量遗传规律的研究找出控制西瓜中糖分含量的基因，可以对西瓜的分子辅助选择育种提供一定的帮助。
- 详细介绍：
- 西瓜糖代谢相关SSR引物的筛选是找到控制西瓜糖代谢的相关基因从而提高西瓜品质的重要步骤之一，主要包括DNA提取、引物设计、PCR扩增、电泳及染色、观察结果及统计分析等。 DNA提取 可采用常规方法提取用于SSR分析的DNA样品，如CTAB法或常规的酚/氯仿提取。目前研究发现用改进的CTAB法提取的DNA片段大而完整且无RNA污染也未发生明显的降解现象并能成功地进行SSR扩增,可以考虑用改进的方法代替传统的方法来提取和纯化DNA。提取完毕将样品保存在4 ℃下备用。 引物设计 检测SSR标记的关键在于必须设计出一对特异的PCR引物,而开发SSR引物序列首先要建立DNA文库,筛选鉴定微卫星DNA克隆,然后测定这些克隆的侧翼序列，最后根据SSR两侧序列在同一物种内高度保守的特性设计引物。在这一过程中，了解SSR座位两侧的核苷酸序列,寻找其中的特异保守区是重点所在。另外，从数据库或已发表的有关文献中查询，使用亲缘关系比较接近的其他物种的引物也是获得所需引物的有效途径。目前，一般的实验室都是利用现成的商业化的SSR引物进行PCR扩增的。 PCR扩增反应 在确定了引物的基础上就可以在PCR仪上对基因组中的SSR序列进行扩增。由于不同引物、不同材料的扩增条件存在着差异，这就需要对引物浓度、Tag酶、Mg2+ 浓度、pH值、变性温度、退火温度等进行优化，以便获得清晰、准确、便于统计的电泳图谱。在这里值得一提的是最好选用一家公司同一批次的Tag酶以便增加可比性, 减小不必要的误差。由于Mg2 + 是Taq DNA聚合酶的激活剂，所以它的浓度不仅影响酶的活性和合成的可靠性而且还影响引物与模板的结合效率和产物的特异性。高浓度的Mg2+虽然可以保证PCR反应的顺利进行，但有时产物带有明显的背景，适当降低Mg2+浓度则可以有效地消除背景，其作用比提高退火温度更明显;在实验时要根据引物、材料的不同确定合适的Mg2+浓度。退火温度是指引物与模板特异结合的最佳温度，是任何PCR反应最重要的参数。退火温度对SSR影响也较大，退火温度低，引物和模板结合特异性较差，出现的条带可能增多；退火温度高，引物和模板结合特异性增加。并且在SSR扩增反应中，不同的材料，引物浓度不相同；相同的材料，由于引物浓度的差异，退火温度也是不相同的，所以在试验时要设计几个不同的温度梯度，反复调试，选择最佳退火温度。目前，一般SSR试验采用的退火温度在55 ℃左右。 电泳及染色 PCR产物需经电泳分离、染色显示后才能进行谱带观察、统计。用于分离琼脂糖凝胶电泳的类型可以分为垂直型和水平型两种，前者由于制胶简单，加样方便，可操作性强等优点而更受欢迎。
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撰写目的和基本思路
- 我国是西瓜消费与生产大国，西瓜播种面积占世界的60%，西瓜的栽培在我国农村的经济发展中起着越来越重要的作用。然而西瓜品质有逐年下降的趋势, 如何保持与提高西瓜的品质便成为迫切需要解决的问题。
科学性、先进性及独特之处
- 西瓜糖代谢相关SSR引物的筛选是找到控制西瓜糖代谢的相关基因从而提高西瓜品质的重要步骤之一，主要包括DNA提取、引物设计、PCR扩增、电泳及染色、观察结果及统计分析等。 通过西瓜糖代谢相关SSR引物筛选的过程，比较DNA片段的多态性，来确定与糖代谢有关的DNA片段，从而控制表达的有关果糖的基因片段，来提高果糖含量。对提升西瓜的风味品质与经济价值起重要作用。
应用价值和现实意义
- 西瓜果实的糖分含量是衡量西瓜品质成分的一项重要指标，培育低糖且不失口感和风味的西瓜，不但符合现代人对健康的要求还可以满足糖尿病病人的特殊需要,通过对西瓜果实中糖分含量遗传规律的研究找出控制西瓜中糖分含量的基因，可以对西瓜的分子辅助选择育种提供一定的帮助。
学术论文摘要
- 西瓜(Citrullus lanatus Thunb.)是一种世界性的园艺作物, 当今世界第5大水果。我国西瓜年播种面积为222万hm2, 总产量约5386万t, 种植面积与总产量均居世界首位, 占西瓜总面积和总产量的60%以上(FAO, 2003)。近些年西瓜品质有逐年下降的趋势, 如何保持与提高西瓜的品质便成为迫切需要解决的问题。西瓜含糖量的高低是影响其风味品质、经济价值的重要因素。因此，提高西瓜果实的含糖量，已成为栽培中的关键技术。西瓜果实糖分含量的多少是衡量品质的重要指标之一而对于消费者来讲甜度的高低是最直接的标准。各种糖的甜度不同，蔗糖的甜度作为100，果糖的甜度可高达180，而葡萄糖的甜度可低到53。因而，即使不同果实中含糖总量相同，由于各种糖分所占比例不同而使甜度有别。反之，含糖总量不同，总糖含量较少者，也可能会因甜度较高的糖分所占比例较大而使甜度相差无几。 本文综述西瓜糖代谢相关SSR引物筛选的过程，比较DNA片段的多态性，来确定与糖代谢有关的DNA片段，从而控制表达的有关果糖的基因片段，来提高果糖含量。对提升西瓜的风味品质与经济价值起重要作用。
获奖情况
- 《西瓜糖代谢相关SSR引物的筛选》，已投往《东北农业大学校报》，审稿中。
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]张帆，宫国义，王倩，何洪巨，许勇 .西瓜品质构成分析,果树学报.2006,23(2):266-269 . [2]邹明学，陈艳红，徐勇，郭绍贵，张海英，宫国义.西瓜EST-SSR分子标记的筛选.长江蔬菜,2009（18）：13－14. [3]杨冬娟，马瑞君.SSR分子标记在作物遗传多样性研究中的应用现状.甘肃科技, 2007(23)8-10. [4]李丽,王海岗,张晓丽, 彭锁堂.SSR分子标记在作物遗传育种中的应用.山西农业科学,2008,36(3):15～18. [5]候娅丽,刘文忠.ISSR分子标记及其在动物遗传育种中的应用.上海畜牧兽医通讯.2004,39(4):8–9. [6]郑景生,吕蓓.PCR技术及实用方法.分子植物育种,2003,1(3):381- 394. [7]黄秦军,苏晓华,张香华.SSR分子标记与林木遗传育种.世界林学研究,2002,15(3):14-16. [8]Pangborn R M.Relative taste of selected sugars and organic acids[J].Food Sci,196328:726-733. [9]Doty T E.Fructose sweetness:a new dimension[J].Cereal Foods Worlr,1976,21：62-63.
同类课题研究水平概述
- 西瓜果实中糖分含量组成的研究 国家蔬菜工程研究中心的张帆、许勇等对西瓜的品质构成进行了分析。在糖分含量方面，研究同样也表明果糖与甜度的相关系数大于蔗糖和葡萄糖，葡萄糖的相关系数大于蔗糖，说明了西瓜的甜度是果糖、蔗糖和葡萄糖共同作用的结果。 总糖方面的研究进展 林碧英等通过双列杂交分析了甜瓜可溶性固形物含量的遗传规律，结果表明，遗传方差组成中基因的加性效应和显性效应都是显著的，但加性效应占相对主要优势，狭义遗传力为65%。基因的分布是不均衡的，控制该性状的W基因为显性基因，但表现为不完全显性。 单糖方面的研究进展 扬州大学的陈银根等对黄瓜果实中的果糖含量进行了遗传分析，利用高果糖和低果糖含量的黄瓜作为亲本进行杂交，并自交和回交所获得的六个世代（P1、P2、F1、F2、BC1P1、BC1P2）为材料，利用主基因+多基因混合模型对黄瓜果实中的果糖含量进行了遗传模型分析。黄瓜果实果糖含量受一对加性-显性主基因+加性-显性多基因控制，其中以主基因遗传为主。 Burger等利用西瓜高糖品种“Noy Yizre ‘el ”与中等度糖品种Persia202的组合，分析F2和F3分离群体的遗传效应，认为蔗糖含量由主基因和多基因控制。同时利用高糖品种“Noy Yizre ‘el ”与低糖品种Faqqous,为亲本的研究中分析F2和回交世代的遗传效应认为高糖含量由单隐性基因控制。 Yosef B 等利用一个甜瓜中含蔗糖和总糖都低的品种(subsp.melo var.flexuosus)和一个含蔗糖和总糖都高的品种(subsp.melo var.reticulatus)杂交进行遗传效应分析，认为糖的积累高度遗传，控制低糖含量的基因为完全显性，控制高糖含量由一个隐性基因控制。 作物果实中控制糖分含量基因的QTL定位研究进展 R.Harel-Beja、G.Tzuri等利用甜瓜组合PI414723（subspecies agrestis）与Dulce(subspecies melon)组建的重组自交系的99个株系，运用SSR、AFLP和SNP三种分子标记方法，绘制出具有12个连锁群，668个标记的连锁遗传图谱。总长度为1222cM,平均距离为2.672cM。定位出了控制蔗糖含量的4个QTL和控制葡萄糖含量的一个QTL，最近距离分别为11cM和19cM。
