通过5S rDNA基因来分析新疆小麦类基因组关系

Genomic DNA will be extracted according to Saghai-Maroof et al. （1984) from the accessions within Xinjiang Wheat species. Primers will be designed according to Appels et al. (1992). The 5s genes will be amplified by the polymerase chain reaction, cloned and sequenced and analyzed. Orthology will be speculated by Phylogenetic analysis which will be carried by analyzing the variation between 5s rDNA repeat sequences in Xinjiang wheat variety. In practice, however, in order to conduct a phylogenetic analysis with DNA sequence data, one assembles sets of sequences of putative orthology to compare individual nucleotide positions, and infer from these alignments phylogenetic relationships.Our objectives in the present study will be to (i) examine the sequence diversity of the 5S rDNA gene among the Xinjiang Wheat, (ii) classify them into unit classes, and (iii) define similarities and differences between the Xinjiang Wheat species on the basis of the 5S DNA units; (iv) assess whether Xinjiang Wheat species are more closely related to each other than to the other species of Wheat studied to date based on the different 5S DNA unit classes; (v) extend these findings to the study of possible relationships between Xinjiang Wheat species and others;

根据Saghai-Maroof et al. (1984) 中发表的方法,从生长于新疆的小麦类植物中提取基因组DNA，根据Appels et al. (1992)的引物序列设计小麦种植物5S rDNA 的扩增引物，进行PCR扩增，并对所得到的克隆进行序列分析。通过DNA序列进行系统发育分析，推测的所属的种间同源关系，建立一套序列集合，比较每条核酸序列所处的位置例如位置同源性比对，根据比对结果推导新疆小麦类系统发育关系。本项目研究达到的预期目标在于研究新疆小麦类缘关系较近不同种中5SrDNA的多样性，并进行分析、分类，划分到单元级；基于5SrDNA基因单元比较它们间的相似性及存在的差异；根据5SrDNA单元级的差异判断新疆小麦类之间的亲缘关系是否比其他属的亲缘关系更为接近；进一步研究这个种与其它种间可能存在的亲缘关系；对相关研究进行讨论。

新疆小麦品种资源非常丰富。目前整理并归类得到的7 个小麦种都存在数量庞大的变种，不同小麦种往往会依据地理气候等因素形成性状相似的变种，因此，选择一种针对性强，应用广泛的技术进行种间及种内进化关系分析，最终获得不同种间遗传进化方向以及亲缘关系聚类结果就显得尤为迫切。本研究首次以生长在不同地区的新疆7 个小麦种的65分冬春麦品种作为供试材料，成功获得1550多个5S rDNA克隆，其中分离得到1135条不同的5S rDNA序列向NCBI提交获得登录号。研究结果表明：1. 所有材料含有长度小于424bp的短片段和长度大于476bp的长片段。2. 将所有序列划分为了代表小麦各基因组的ShortA2，ShortG1，ShortD1，LongA1，LongD1以及Long{S1等前人已定义的六种不同的5S rDNA单元类型。3.计算出了各单元类型序列的长度，一致性序列长度和GC含量等。4. 通过进化关系比对发现短单元类型序列中Short D1与Short G1的进化关系最近（同源性为93.9%），其次为ShortA2；在长单元类型序列Long D1与Long {S1的进化关系最近（同源性为93.5），其次为Long A1，结果表明5S rDNA各拷贝序列之间的变异较大。5.所分离得到的1135条不同5S rDNA序列当中，约37.33%的重复序列为A基因组所特有，约17.54%的重复序列为D基因组所特有，约18.07%的重复序列为B基因组特有。6. 基于试验材料所含有的5S rDNA单元类型，鉴定其基因组型。结果证明，新疆小麦7个种的基因组型基本上与通过细胞遗传学方法鉴定的结果相一致。但是同时出现种内基因组型有差异的品种，可以假设很可能发生基因丢失或可能属于不同的种或变种。本研究首次在硬粒小麦和圆锥小麦中发现了ShortA2，Long{S1和ShortG1等3种单元类型；在普通小麦中发现了ShortA2，ShortG1，ShortD1，LongA1，LongD1以及Long{S1等6种不同5S rDNA单元类型，这表明新疆小麦地方品种具有丰富的遗传多样性。本研究对新疆小麦多倍体物种的5S rDNA多样性进行了初步研究，研究结果对新疆小麦品种基因组型的分子鉴定提供一种快速、简便、可靠的方法、并对新疆小麦品种资源的充分利用提供了部分新的实验数据与科学依据。