T7代“玉米稻”中玉米DNA的篩選及序列分析.pdf

1、本研究室于2002年開展水稻分子育種工作，利用離子束介導(dǎo)技術(shù)將玉米DNA片段導(dǎo)入水稻種胚中，獲得了一批表現(xiàn)玉米性狀特征的突變體，經(jīng)多代篩選，性狀已基本穩(wěn)定。挑選4種具有明顯玉米性狀(氣生根、紫色葉鞘等)的水稻株系作為實(shí)驗(yàn)材料，編號(hào)分別為：08-7-114-11-2-2、08-7-131-1-1、08-7(+2)-131-5-2、08-7(+2)-135-2-1-2-2。采用AFLP分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)這4種變異株系的基因組進(jìn)行多態(tài)性篩選分析，

2、通過生物信息學(xué)方法對(duì)篩選得到的“目的條帶”序列進(jìn)行同源性比對(duì)以及功能預(yù)測、分析。
　　 64對(duì)選擇性擴(kuò)增引物篩選結(jié)果顯示：(1)各個(gè)基因組DNA樣品(包括玉米和水稻對(duì)照)擴(kuò)增出的條帶總數(shù)目在864-980條之間，平均為942條。玉米材料擴(kuò)增條帶最少，只有864條，水稻材料較玉米材料擴(kuò)增條帶多，均在931條以上。4種水稻變異株系平均得到953條擴(kuò)增帶。(2)水稻株系08-7-114-11-2-2、08-7-131-1-1、08-7

3、(+2)-131-5-2、08-7(+2)-135-2-1-2-2與水稻對(duì)照相比增加的條帶數(shù)分別為33、34、27和29，減少的條帶數(shù)分別為45、40、25和38。4種材料增加的條帶總數(shù)為123，減少的條帶數(shù)142條，增加和減少的條帶總數(shù)目相近。(3)水稻株系08-7-114-11-2-2、08-7-131-1-1、08-7(+2)-131-5-2、08-7(+2)-135-2-1-2-2與水稻對(duì)照相比，差異率分別為8.2％、7.5％、

4、5.3％和6.8％，平均差異率為6.9％；各個(gè)引物對(duì)在4種材料中擴(kuò)增出的差異條帶數(shù)在0-8條之間，以1-4條差異帶居多，差異率在0-50.0％之間，多在5.0-25.0％之間。(4)水稻株系08-7-114-11-2-2、08-7-131-1-1、08-7(+2)-131-5-2、08-7(+2)-135-2-1-2-2與玉米對(duì)照相比，相似率分別為36.7％、35.1％、33.6％和34.7％；，均高于水稻對(duì)照和玉米對(duì)照間30.9％的相

5、似率。(5)變異材料08-7-114-11-2-2、08-7-131-1-1、08-7(+2)-131-5-2、08-7(+2)-135-2-1-2-2中分別檢測到目的條帶11、9、8和9條目的條帶。這說明可能有玉米DNA經(jīng)離子束介導(dǎo)進(jìn)入水稻基因組。
　　 回收目的DNA片段、克隆和測序，得到了10個(gè)目的片段的序列信息。通過NCBI數(shù)據(jù)庫的BLAST進(jìn)行同源性比對(duì)，每條目的片段序列均檢索到了一條或多條匹配率較高的同源序列。其中，

6、P2M3-114-106、P4M4-131-227、P5M3-131-349和P5M3-131(+2)-3484條目的片段序列與數(shù)據(jù)庫來源序列100％匹配。在10條目的片段序列中，有6條與水稻核基因組序列高度同源；2條目的片段序列P5M3-131-348、P5M3-131(+2)-348與水稻葉綠體基因組序列高度同源；2條目的片段序列P1M8-135(+2)-304、P5M3-131-349與玉米mRNA序列高度匹配，為玉米基因組高度同

7、源序列，這兩條目的片段有可能是導(dǎo)入的玉米DNA片段。
　　 利用NCBI數(shù)據(jù)庫和EBI數(shù)據(jù)庫中的蛋白質(zhì)檢索分析工具，對(duì)2個(gè)玉米基因組DNA同源序列P1M8-135(+2)-304和P5M3-131-349進(jìn)行分析，結(jié)果表明，P1M8-135(+2)-304的同源DNA序列匹配的蛋白質(zhì)為玉米的羥酰谷胱甘肽水解酶，該水解酶主要具有水解化學(xué)鍵、抗氧化及脫毒功能，P1M8-135(+2)-304目的基因編碼合成的蛋白產(chǎn)物可能具有羥酰谷胱

8、甘肽水解酶相同或相似的功能；P5M3-131-349目的DNA序列匹配的蛋白質(zhì)為玉米的半胱氨酸二硫鍵內(nèi)切酶/泛素蛋白，主要參與蛋白質(zhì)代謝的催化過程，也參與RNA的剪接過程，P5M3-131-349目的基因編碼合成的蛋白產(chǎn)物可能具有與半胱氨酸二硫鍵內(nèi)切酶相同或相似的功能。從而推測可能有玉米DNA在離子束介導(dǎo)作用下進(jìn)入水稻基因組并表達(dá)相應(yīng)的蛋白產(chǎn)物，使變異株系變現(xiàn)出某些玉米性狀。但上述蛋白的功能與變異性狀之間的具體聯(lián)系尚不清楚，有待進(jìn)一步研