植物基因组中内含子元件的跨物种保守性分析及其在烟草分子标记开发中的应用

利用物种间内含子剪切位点上的保守性，可开发成内含子多态性的分子标记。申请人用不同物种基因组间多重比较的方法，分析内含子位置保守的影响因素，期望能找到物种间内含子位置保守程度的规律，开发出更多的多态性高且有实际应用价值的内含子分子标记。对不同跨度的物种（从单、双子叶植物到裸子植物）进行位置保守内含子的序列分析，找到其保守元件，开发成通用标记，分析保守元件在物种间的扩增序列，寻找内含子在种子植物中的进化规律。利用内含子位置和序列的保守性，分别开发出烟草的内含子多态性标记和物种间通用性标记，为烟草遗传作图、品种鉴定和新种质资源挖掘提供标记保障。本项目研究成果将有力促进内含子标记在不同物种的广泛应用，并为内含子进化寻找证据，因而具有重要的理论意义和实际意义。

内含子是基因中位于外显子之间的非编码序列，它广泛分布于真核生物基因组中。本研究通过模式植物已知序列信息，筛选了内含子预测软件，结果发现，BLAT运算速度更快，可以预测比Sim4cc更多的内含子。内含子作为非编码序列，其长度不受三联体密码子的限制，本研究通过使用内含子长度分布检测了10个完整的植物基因组注释情况，发现内含子长度分布是一个简单和快速的评价注释结果好坏的方法。通过对已有基因组内含子数据的归纳和整理，构建了一个在线的可视化的植物内含子数据库DAPLINT（Database of plant introns，http://pearl.cs.pusan.ac.kr/~daplint/dPLINT/）。利用已知模式物种的内含子信息，广泛分析和研究了已知EST序列的211种植物中内含子剪切位点，最大可能的预测未知全基因组信息物种的内含子剪切位点。利用以上信息，大规模开发了12,388个烟草内含子分子标记，并把这些信息储存在烟草遗传育种数据库TGB（Tobacco Genetics and Breeding database，http://yancao.sdau.edu.cn/ tgb/index.html）中。进而随机挑选了22对内含子标记，在64份烟草种质资源中PCR扩增，发现都能扩增到条带，且条带都包含内含子，说明利用内含子保守性设计标记的途径是成功的。能严格区分野生种和栽培种，且在不同的野生种中有多态，而栽培种中比较一致，说明了在现代烟草栽培种遗传背景单一，带来了很多潜在的育种危险，急需要扩大育种的亲本范围，引入更多的野生资源和远缘有利基因。