2019年植物分類與鑒定培訓班報名通知   
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科研成果
辰山中心“一種適合于二穗短柄草外源基因檢測及拷貝數分析的內標準基因及其應用”獲授權發明專利

 

所謂的內標準基因,是某種植物中具有種間特異性、種內非特異性、低拷貝數特征的一類基因。種間特異性指的是選定的基因對于此物種是特異的,而在其他物種中具有很低的同源性;種內非特異性指的是內標準基因在同一物種的不同栽培種中具有很高的同源性和相似性。例如,在植物轉基因產品的定量檢測中,內標準基因常被用來作為定量檢測的內對照,要求內標準基因在不同栽培種中具有種內特異性的特點。在對轉基因產品進行定量檢測中,由于定量檢測的外源基因一般是低拷貝的,因此要求內標準基因具有低拷貝數的特點,一般內標準基因為13個拷貝,最理想的情況是1個拷貝。

轉基因植物中外源基因拷貝數常影響目的基因的表達水平和遺傳穩定性。因此,轉基因研究中關鍵的一步就是檢測外源基因的拷貝數,以篩選出拷貝數少或單拷貝的轉基因植株供進一步的研究或育種利用。傳統的轉基因植株拷貝數檢測主要是Southern雜交法,但該方法工作量大,需要的DNA材料較多,費時費力,并且經常要用到放射性同位素等具有潛在危險的藥品。近年來,利用高通量、快速、靈敏的定量PCR方法檢測轉基因拷貝數逐漸受到科研人員的青睞。該方法根據Ctcycle thresholds)值與起始模板數的對數值成反比線性關系的原理,制作標準曲線,獲得Ct值與起始模板數的相關性方程,將樣品的Ct值代入該方程就可獲得目的基因的起始模板數,通過與內標準基因起始模板數的比較,就可知道基因組中該外源基因拷貝數。

二穗短柄草是一種冷季型溫帶禾本科植物,在一些地方也常常作為一種牧草,該種植物由于具備株型矮小、自花授粉、種子不散落,生命周期短、生長條件簡單等特點,近年來被作為一種新型的禾本科模式植物,因此轉基因二穗短柄草技術也迅速發展。由于外源基因的拷貝數對外源基因的穩定表達影響較大,因此當拿到一個轉基因植株時首先要對它的外源基因拷貝數進行分析,傳統的拷貝數分析是利用Southern檢測技術,該種方法費時費力,而且成本較高,如果要對大量的材料進行分析,工作量比較大。因此近年出現了利用定量PCR法對轉基因植物基因外源基因拷貝數分析,該種技術可以彌補Southern檢測技術的不足,尤其適合對大量材料進行高通量檢測。除此之外二穗短柄草也可以作為一種牧草,因此轉基因二穗短柄草也可能被加工成飼料,在對飼料進行轉基因檢測的時候也需要該種植物的內標準基因。但是目前國際上尚未有適合二穗短柄草外源基因檢測和拷貝數分析的內標準基因的報道。因此,篩選適合二穗短柄草外源基因檢測和拷貝數分析的內標準基因對促進二穗短柄草轉基因研究意義十分重大。

此項發明通過生物信息學分析和分子生物學實驗驗證,在二穗短柄草中尋找到了作為轉基因二穗短柄草外源基因檢測和拷貝數分析的內標準基因-BDFIM基因,該BDFIM基因具有種內一致性、種間特異性、低拷貝數的特點,符合內標準基因的標準要求,適合于二穗短柄草外源基因檢測及拷貝數分析的內標準基因。

(供稿:植物抗逆與分子進化研究組 (草種種質資源創新研究組)

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