一组普适性SNP标记的分型及应用转让专利
申请号 : CN202011212501.8
文献号 : CN112143829B
文献日 : 2021-04-30
发明人 : 王晓武 , 章力 , 常立春 , 蔡旭 , 武剑 , 梁建丽 , 林润茂
申请人 : 中国农业科学院蔬菜花卉研究所
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于SNP标记对西红柿品种进行区分的方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)提取待测西红柿的基因组DNA的步骤;
(2)基于多个SNP位点组成的位点集信息,利用SEQ ID NO:1‑63所示的引物通过程序性降低扩增温度进行待测西红柿基因组SNP位点的检测步骤,其中所述位点集包括以下位点:SNP01‑3、SNP02‑1、SNP02‑3、SNP03‑1、SNP03‑3、SNP04‑1、SNP04‑2、SNP05‑3、SNP06‑3、SNP06‑6、SNP07‑4、SNP07‑5、SNP07‑8、SNP07‑9、SNP08‑1、SNP09‑1、SNP10‑1、SNP11‑3、SNP12‑4、SNP12‑6和SNP12‑8,这些位点的信息如下所示:其中,基因位置或位点是指相对于版本号为SL3.0的西红柿品种Heinz1706而言的位置;
(3)进行待测西红柿的基因分型和分型结果分析的步骤;
其中,每个SNP位点分别对应一个由第一正向引物、第二正向引物和反向引物三条引物组成的引物组,且所述程序性降低扩增温度进行检测包括:变性步骤,94℃变性15min;94℃变性20s;
第一循环步骤,首先61℃、退火60s,之后每个循环降低0.6℃、退火60s,共10个循环;第二循环步骤,94℃变性20s,55℃复性延伸60s,共26‑32个循环。
2.根据权利要求1所述的基于SNP标记对西红柿品种进行区分的方法,其特征在于,所述位点集进一步包括:
SNP01‑1、SNP01‑2、SNP02‑2、SNP02‑4、SNP03‑2、SNP03‑4、SNP03‑5、SNP03‑6、SNP04‑3、SNP04‑4、SNP04‑5、SNP05‑1、SNP05‑2、SNP05‑4、SNP05‑5、SNP05‑6、SNP05‑7、SNP06‑1、SNP06‑2、SNP06‑4、SNP06‑5、SNP07‑1、SNP07‑2、SNP07‑3、SNP07‑6、SNP07‑7、SNP07‑10、SNP07‑11、SNP07‑12、SNP07‑13、SNP11‑1、SNP11‑2、SNP12‑1、SNP12‑2、SNP12‑3、SNP12‑5、SNP12‑7和SNP12‑9,这些位点的信息如下所示:其中,基因位置或位点是指相对于版本号为SL3.0的西红柿品种Heinz1706而言的位置。
3.根据权利要求2所述的基于SNP标记对西红柿品种进行区分的方法,其特征在于,进一步包括利用SEQ ID NO:64‑177所示的引物进行基因组DNA中位点集的检测。
4.根据权利要求1所述的基于SNP标记对西红柿品种进行区分的方法,其特征在于,步骤(2)包括构建含缓冲液和溶解于所述缓冲液的多个引物组的反应体系的步骤,所述反应体系中各引物组的第一正向引物、第二正向引物和反向引物的浓度分别为50‑200μmol/L。
5.组合物或试剂盒用于基于SNP标记区分西红柿品种的用途,其特征在于,所述组合物或试剂盒包含用于检测由多个SNP位点组成的位点集的信息的引物,其中,所述SNP位点的信息如下所示:
其中,基因位置或位点是指相对于版本号为SL3.0的西红柿品种Heinz1706而言的位置,且所述引物包含SEQ ID NO:1‑63所示的引物。
6.根据权利要求5所述的用途,其特征在于,所述引物进一步包含SEQ ID NO:64‑177所示的引物,其被用于检测如下所示的SNP位点:其中,基因位置或位点是指相对于版本号为SL3.0的西红柿品种Heinz1706而言的位置。
说明书 :
一组普适性SNP标记的分型及应用
技术领域
背景技术
时也是肉质果实研究的模式植物。随着育种技术的快速发展,西红柿品种数量与日俱增,而
生活水平的进步促使品种多样化的需求不断提高。生产上,假冒品种、品种不纯、品种混淆
等现象普遍存在,极大损害了育种家和种子公司的利益,也给种子需求者在选择种子时带
来了困惑。品种鉴定是农业发展过程中的重要环节,如何对庞大的西红柿种质资源进行科
学地鉴定和分析,避免相同西红柿种质的重复收集,保护植物新品种知识产权,促进西红柿
品种市场健康发展,是西红柿生产中急需解决的问题之一。
这种方法费时费力,部分性状易受环境影响,并且形态学特征往往在植株的特定生长阶段
才开始显现或者有些品种的区分并不体现于形态上。随着分子生物学技术的发展,利用分
子标记技术进行品种的鉴定已成为一种趋势,排除了环境因素的影响,结果更加可靠。国际
新品种权植物保护联盟(UPOV)已在BMT分子测试指南中将SSR(simple sequence repeat)
标记和SNP(single‑nucleotide polymer‑phism)标记作为植物品种鉴定推荐的分子标记
方法(Button P,2007)。SNP标记具有变异丰富、准确度高、易实现自动化等优点,可以打破
SSR标记数量有限、操作耗时的局限性,被公认为极具应用前景的分子标记(Rasheed Awais
et al.,2017)。与此同时,番茄基因组测序的完成为番茄SNP标记的开发提供了良好的基础
(Lin et al.,2014)。
用聚丙烯酰胺凝胶电泳进行基因分型和分析,该方法通量较低、步骤繁琐、数据整合困难。
此外,传统方法品种真实性鉴定中出现的效率低和易受环境因素影响等问题仍需进一步改
善。
发明内容
种,不仅可以实现高通量检测,而且高效、准确地鉴定西红柿品种的真实性,保证西红柿种
质资源收集的可靠性,同时显著降低检测成本。具体地,本发明包括以下内容。
SNP03‑1、SNP03‑3、SNP04‑1、SNP04‑2、SNP05‑3、SNP06‑3、SNP06‑6、SNP07‑4、SNP07‑5、
SNP07‑8、SNP07‑9、SNP08‑1、SNP09‑1、SNP10‑1、SNP11‑3、SNP12‑4、SNP12‑6和SNP12‑8;
SNP06‑1、SNP06‑2、SNP06‑4、SNP06‑5、SNP07‑1、SNP07‑2、SNP07‑3、SNP07‑6、SNP07‑7、
SNP07‑10、SNP07‑11、SNP07‑12、SNP07‑13、SNP11‑1、SNP11‑2、SNP12‑1、SNP12‑2、SNP12‑3、
SNP12‑5、SNP12‑7和SNP12‑9。
向引物、第二正向引物和反向引物的终浓度一般为50‑200μmol/L,优选80‑150μmol/L,例如
100μmol/L。
3、SNP03‑1、SNP03‑3、SNP04‑1、SNP04‑2、SNP05‑3、SNP06‑3、SNP06‑6、SNP07‑4、SNP07‑5、
SNP07‑8、SNP07‑9、SNP08‑1、SNP09‑1、SNP10‑1、SNP11‑3、SNP12‑4、SNP12‑6和SNP12‑8。
SNP04‑4、SNP04‑5、SNP05‑1、SNP05‑2、SNP05‑4、SNP05‑5、SNP05‑6、SNP05‑7、SNP06‑1、
SNP06‑2、SNP06‑4、SNP06‑5、SNP07‑1、SNP07‑2、SNP07‑3、SNP07‑6、SNP07‑7、SNP07‑10、
SNP07‑11、SNP07‑12、SNP07‑13、SNP11‑1、SNP11‑2、SNP12‑1、SNP12‑2、SNP12‑3、SNP12‑5、
SNP12‑7和SNP12‑9。
有良好的多态性,且稳定性和可重复性好。将SNP标记通过竞争性等位基因特异性PCR检测,
能够实现更高通量的检测过程。此外,本发明提供一套核心SNP标记集,该套标记集包含21
个SNP标记。利用该套标记集可以高效、准确地鉴定西红柿品种的真实性,保证西红柿种质
资源收集的可靠性,同时显著降低检测成本。本发明的SNP标记集特别适用于形态特征不能
区分或很难区分的品种的鉴定。
附图说明
具体实施方式
间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围
内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立
地包括或排除在范围内。
实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所
有文献通过引用并入,用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的
文献冲突时,以本说明书的内容为准。除非另有说明,否则“%”为基于重量的百分数。
指南》第四版等公开出版物等。用于提取的西红柿样本可以是西红柿子叶或西红柿植株的
真叶、根等部位。
序数据的处理得到含有SNP位点的多态性数据,数据处理包括以西红柿品种Heinz 1706为
参考基因组,利用PopSeq2Geno获得SNP变异位点。
位点。进一步优选地,基于平均最小等位基因频率为0.379,平均缺失率为0.002,得到SNP位
点集。在某些具体实施方案中,所述SNP位点集如表1所示。
中各SNP位点的R值进行大小排序。本发明的R值仅考虑了分子标记在染色体上物理位置和
遗传距离位置,而未涉及分子标记的功能或表型特征。本发明所指的功能性状或表型包括
但不限于例如植株高度、叶片大小、果实颜色、种子或根据生理、分布区域或其它与某一生
态系统过程相关以及与物种相联系的一些生物学特性来划分的特征。本发明的方法尤其适
用于解决例如西红柿种子发育至幼苗、栽培型或半栽培型西红柿幼苗无法正确分型,导致
种质资源无法有效鉴定和分析的问题。
SNP07‑4、SNP07‑5、SNP07‑8、SNP07‑9、SNP08‑1、SNP09‑1、SNP10‑1、SNP11‑3、SNP12‑4、
SNP12‑6和SNP12‑8。
动化程度高的检测平台。因此,开发出具有普遍代表性的西红柿SNP标记,可为西红柿品种
的真实性鉴定、种质的收集和规模化管理提供技术支持,节约时间成本,提高工作效率。
的引物进行基因组DNA中位点集的检测。还优选地,利用SEQ ID NO:64‑177所示的引物进行
基因组DNA中位点集的检测。
μmol/L之间,例如100μmol/L。该浓度为初始浓度,当引物为干粉时,可以将干粉稀释到100μ
mol/L作为储存液。在使用前通过按规定比例稀释储存液后与其他成分混合得到反应体系
作为工作液。例如,可将各引物组中第一正向引物、第二正向引物和反向引物的浓度制备为
100μmol/L作为储存液。三种引物可以制备为三种不同的储存液,也可将三种引物制备为同
时含三种引物的同一储存液。在构建反应体系时,可将第一正向引物溶液、第二正向引物溶
液和反向引物溶液以特定的体积比,例如(10‑15):(10‑15):(28‑32)的体积比混合。进一步
优选地,第一正向引物、第二正向引物和反向引物的溶液体积比为(11‑14):(11‑14):(29‑
31)。还优选地,第一正向引物、第二正向引物和反向引物的溶液体积比为(11‑13):(11‑
13):(29‑31)。
约5μL,具体可为基因组DNA2.5μL(60ng·μL ),引物混合液0.07μL,LGC公司的KASP V4.0 2
×Master Mix 2.5μL,适用于384孔板。在另一示例性反应中,反应总体系为10μL,具体可为
‑1
基因组DNA 5μL(60ng·μL ),引物混合液0.14μL,LGC公司的KASP V4.02×Master Mix 5μ
L,适用于96孔板。引物混合液由第一正向引物A1、第二正向引物A2、反向引物C、ddH2O按照
12:12:30:46的体积比混合得到(各引物初始浓度均为100μmol/L)。试验时可设置水的空白
对照。
提高扩增的效率。另外,避免了非特异性PCR产物的出现,尤其是当使用复杂的基因组DNA模
板,非特异性退火易发生时。优选地,其包括变性步骤,94℃变性15min;94℃变性20s;第一
循环步骤,首先61℃、退火60s,之后每个循环降低0.6℃、退火60s,共10个循环;第二循环步
骤,94℃变性20s,55℃复性延伸60s,共25‑32个循环,优选25‑30个循环,还优选25‑27,例如
26个循环。根据实际分型结果,可以适当增加3‑5个循环。
SNP02‑3、SNP03‑1、SNP03‑3、SNP04‑1、SNP04‑2、SNP05‑3、SNP06‑3、SNP06‑6、SNP07‑4、
SNP07‑5、SNP07‑8、SNP07‑9、SNP08‑1、SNP09‑1、SNP10‑1、SNP11‑3、SNP12‑4、SNP12‑6和
SNP12‑8。
SNP05‑5、SNP05‑6、SNP05‑7、SNP06‑1、SNP06‑2、SNP06‑4、SNP06‑5、SNP07‑1、SNP07‑2、
SNP07‑3、SNP07‑6、SNP07‑7、SNP07‑10、SNP07‑11、SNP07‑12、SNP07‑13、SNP11‑1、SNP11‑2、
SNP12‑1、SNP12‑2、SNP12‑3、SNP12‑5、SNP12‑7和SNP12‑9。
围在900‑1200ng/ul,每个样品10ng在测序公司的Illumina Genome Analyzer测序系统平
台上进行重测序。
因组,利用PopSeq2Geno获得SNP变异位点,初步过滤掉最小等位基因频率小于0.01,基因型
缺失率大于0.2,以及SNP附近50bp内无其他变异的位点从而获得可靠的上万个SNP位点。
各SNP位点的R值进行大小排序。选择分布在西红柿各染色体上R值最大的位点,共计120个
转化为竞争性等位基因特异性PCR标记。
筛选前为83个标记,MAF筛选后为59个标记。
均区分度为90.3%,标记数为10时,平均区分度为75.04%。MAF过滤后,标记数为80时,100
种可能的平均区分度为241份样品的98.96%,标记数为70时,平均区分度为98.34%,标记
数为60时,平均区分度为97.51%,标记数为50时,平均区分度为96.39%,标记数为40时,平
均区分度为94.68%,标记数为30时,平均区分度为92.15%,标记数为20时,平均区分度为
88.81%,标记数为10时,平均区分度为69.97%。
的区分度高。59个标记如下表1所示:
20、10分别对应的100种可能的组合。标记数为50时,100种可能的平均区分度为241份样品
的99.17%,标记数为40时,100种可能的平均区分度为241份样品的96.03%,标记数为30
时,100种可能的平均区分度为241份样品的93.9%,标记数为20时,100种可能的平均区分
度为241份样品的90.3%,标记数为10时,100种可能的平均区分度为241份样品的75.04%。
为确保品种的区分度在90%以上,且考虑标记在染色体上物理位置和遗传距离位置,最终
选出得到具有优异效果的由21个SNP标记组成的核心标记集。该套核心标记的区分度为241
份样品的92.53%。
A1、正向引物A2、反向引物C、ddH2O按照12:12:30:46的体积比混合的到(各引物初始浓度均
为100μmol/L)。试验时可设置水的空白对照。
的5’端加上FAM荧光接头(GAAGGTGACCAAGTTCATGCT),正向引物A2的5’端加上VIC荧光接头
(GAAGGTCGGAGTCAACGGATT)。具体如序列SEQ ID NO:1‑177所示。
QuantStudio 12K Flex实时PCR系统进行,荧光数据读取温度为30℃,读取时间为60s,荧光
为FAM和HEX荧光。也可以使用HC Scientific公司的GeneMatrix基因分型系统,或其他能进
行竞争性等位基因特异性PCR实验的PCR系统。其中,图2为标记SNP04‑1荧光读取结果(HC
Scientific公司的Matrix Scanner扫描结果)。图3为MAF值区间对应的SNP个数。图4为缺失
率区间对应的SNP个数。
量。利用该套标记集可以高效、准确地鉴定西红柿品种的真实性,保证西红柿种质资源收集
的可靠性。