“从二代测序数据挖掘植物ITSs序列并用于鉴别品种家系”获国家发明专利授权

【字体: 时间:2022年09月23日 来源:中国科学院昆明植物研究所

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     核糖体基因( rDNA )转录间隔区( internal transcribed spacers , ITS )序列已广泛应用于植物种属关系研究;但 ITS 序列在个体内一般会经历同质性进化(concerted  evolution ),从而实现个体内不同拷贝间序列保持高度一致;因此 ITS 大多应用在野生植物属下种间关系研究上 ,而应用于家系或品种鉴别的 报道较少见

  

  核糖体基因(rDNA)转录间隔区(internal transcribed spacersITS)序列已广泛应用于植物种属关系研究;但ITS序列在个体内一般会经历同质性进化(concerted evolution),从而实现个体内不同拷贝间序列保持高度一致;因此ITS大多应用在野生植物属下种间关系研究上,而应用于家系或品种鉴别的报道较少见。另一方面,人工杂交选育的植物品种因其存在时间较短,体内很可能仍保留着来自不同亲本的ITS序列,部分蔷薇属栽培品种的研究也证实了ITS序列存在广泛多样性。传统ITS序列获取主要采用PCR扩增并对产物开展Sanger测序等方法,且只能得到一条杂合的序列;而个体内不同ITS单倍型的获取需要对PCR扩增产物进行克隆及大量测序,实验过程繁琐且花费较高,从而限制了将ITS序列应用于鉴别栽培品种杂交起源等工作。 

  浅层二代测序数据组装植物叶绿体基因组和rDNA序列的方法已较为成熟。越来越多的研究表明叶绿体基因组和rDNA序列在许多复杂植物类群中有较高的物种鉴别能力。然而由于早期的研究多局限于野生类群,同时叶绿体基因组和rDNA序列较保守,且是多拷贝,序列存在高度一致性,常规流程组装往往仅得到一条一致性序列。 

  中国科学院昆明植物研究所“植物分子遗传与适应”胡金勇专题攻关组究中国主栽食用玫瑰起源与演化模式的过程中,开发了一种通过二代测序数据准确组装个体内不同ITS单倍型的方法并结合叶绿体全基因组组装与系统聚类方法将其成功应用于蔷薇属栽培品种家系的鉴别。该方法能直观判断食用玫瑰品种的双亲来源及其之间的遗传关系,不仅能准确快速鉴定品种及家系,还能为待测品种的育种途径和可能的改良方向提供重要指导信息。该方法为将ITS序列应用于亲本溯源、司法鉴定等提供重要技术支持。 

  20228月“从二代测序数据挖掘植物ITSs序列并用于鉴别品种家系”获得国家专利局授权(ZL202110640825.X)。 

  该工作受到云南省科技领军人才培养计划(2017HA014)、中国科学院B类战略性先导科技专项(XDB31000000)、中国科学院东亚植物多样性与生物地理学重点实验室、云南高端科技人才引进计划等项目支持。 

 

1 玫瑰品种‘大马士革’的ITS单倍型组装示例 

 

2 发明专利证书 

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