小麦抗寒相关基因克隆及分子标记开发.docx

小麦抗寒相关基因克隆及分子标记开发 一、绪论 小麦是世界上最重要的农作物之一，其生产受到气候因素的影响较为明显。在春季播种的小麦，由于气温较低、日照时间短等因素的影响，容易出现抗冻能力不足、幼苗死亡等现象，对小麦产量和品质产生严重影响。因此，小麦的抗寒性状是其生产上极为重要的一个性状，对于提高小麦产量和改良品质具有重要意义。 目前，小麦的抗寒性状遗传机制还不完全清楚，一些研究表明，小麦抗寒性状受到许多基因的控制，这些基因相互作用，共同决定了小麦的抗寒性状。因此，学习小麦抗寒相关基因的克隆和分子标记开发，对于揭示小麦抗寒性状遗传机制、提高小麦抗寒性状具有极为重要的意义。 二、小麦抗寒相关基因的克隆 2.1 抗寒相关基因的筛选和克隆 小麦的抗寒能力涉及到许多生理和代谢过程，其中许多基因在小麦抗寒性状的调控中起着重要作用。根据前人的研究，可以筛选一些与小麦抗寒性状相关的遗传物质，如水稻中的叶绿体段落基因 OsCPK17、OsACBP6 等基因，在拟南芥中的 CBF 基因等。利用这些已知的抗寒相关基因序列信息，可以进行一些基因克隆的工作。 例如，可以利用 PCR 扩增技术，从小麦基因组库中筛选出与 OsCPK17、OsACBP6 等基因核酸序列相似的序列，然后利用克隆技术将其扩增、克隆到质粒载体中，并进行序列分析。分析结果可以识别该序列是否属于小麦抗寒性状相关基因，确定其启动子的位置、编码区等信息。这些信息对于揭示小麦抗寒性状的遗传机制具有重要作用。 2.2 抗寒相关基因的表达谱研究 在筛选出小麦抗寒相关基因的序列之后，还需要对基因的表达谱进行研究。抗寒相关基因在小麦不同发育阶段、不同组织中的表达情况可能是不同的。因此，需要进行基因表达谱研究，以便更好地了解基因在不同发育和环境条件下的表达规律。 可以采用 RT-PCR 技术对抗寒相关基因在小麦不同组织和不同温度下的表达谱进行研究。首先需针对基因设计引物，利用 PCR 技术扩增出相应的 cDNA 片段，然后通过对扩增产物的测序获得基因在该组织下的表达水平。同时还可以通过 Northern 条带法等技术研究基因在小麦各个器官以及季节环境中的表达谱。这些研究结果可以为筛选出的抗寒相关基因的功能研究提供重要依据。 三、小麦抗寒相关基因的分子标记开发 3.1 EST-SSR 分子标记的开发 EST-SSR 是一种简单、快速、成本较低的分子标记，其具有高度复性和广泛的基因组覆盖率。因此，在小麦抗寒相关基因的研究中，可以利用 EST-SSR 分子标记对小麦中与抗寒相关的 EST 进行分析。 以小麦为模型，利用 NCBI 等基因库中的 EST 序列，比对筛选出与小麦抗寒性状相关的序列，然后利用 PCR 扩增技术克隆出具有多态性的 SSR 片段，并进行序列分析。最后，利用这些 SSR 片段开发出 EST-SSR 分子标记。 3.2 基于 SNPs 的分子标记开发 SNPs 是一种常见的基因多态性形式，其具有子代遗传的单倍型、高度复性、广泛的分布等特点，在小麦基因组研究中得到广泛应用。因此，可以利用 SNPs 开发基于 SNPs 的分子标记，用于小麦抗寒相关基因的研究。 利用先前研究发现的抗寒相关基因序列，采用生物信息学技术筛选出 SNPs 位点，并利用 PCR 扩增技术将其扩增、纯化、测序，获得 SNPs 位点的信息。然后，利用 MassARRAY 质谱方法等技术为 SNP 位点开发分子标记，进行基因型鉴定等研究。 四、结论 因小麦抗寒性状的复杂性，小麦抗寒相关基因的克隆和分子标记研究是一项复杂而艰巨的工作。然而，通过再现不同的研究方案以及利用先进的技术手段，可以揭示小麦抗寒性状的遗传机制，为小麦的抗寒性和产量和品质的提高提供有力的支持。