基于寡核苷酸探针套的菊花单倍体分析开题报告

全文总字数：5577字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

菊花（chrysanthemum morifolium）起源于我国,是十大传统名花和世界四大切花之一,可做观赏、药用、食用等，观赏和经济价值高。菊属植物变异极为广泛，由于缺乏有效的菊属植物染色体组分析手段，菊属植物染色体组组成及栽培菊花起源演化历程尚不清晰，严重影响了菊花育种进程。荧光原位杂交技术（fluorescence in situhybridization，fish），是分子生物学和细胞遗传学的结合，是分析祖先基因组来源，理清种间进化关系，分析染色体组组成的重要手段（jiang gill, 1994; lim et al., 2000; nakamura et al., 2001; robledo seijo, 2008），其原理是将特异的dna探针进行荧光标记后与细胞核内的dna靶序列杂交，dna序列间（探针和靶dna）的同源性越高，结合的就越充分，直观的反映就是杂交信号的强弱和探针在靶标染色体上覆盖范围，能够在细胞水平提供准确且直观的分子证据，这也为研究栽培菊花（单倍体）的染色体特征与组成提供了新思路。目前最新发展的是以寡核苷酸链（oligonucleotide，oligo）为探针的非变性oligo-fish技术。该技术常基于已经完成测序的基因组设计oligo探针，这些人工合成和修饰的oligos探针库可以覆盖整条染色体，或者染色体的不同区域，进而特异识别和定位不同异源同源染色体或染色体片段，在分辨率、灵敏度和多功能性具有诸多优势（boyle et al., 2011：yamada et al., 201l：brazet al., 2012；sunet al., 2018）。寡核苷酸涂染探针设计灵活、兼具高效性和特异性，省去了传统探针在fish杂交过程中对重复序列封阻的需求，可以不通过染色体和探针变性即可进行fish，大大简化了程序，是传统探针的理想替代（beliveauet al., 2012）。植物基因组中含有大量的重复序列构成了的重复序列家族，这些序列在基因组间存在的拷贝数，长度上的明显差异，直接表现为原位杂交后染色体带型的区别（bennetzen, 1996；zhang et al., 2013）。而挖掘这些重复序列的信息，分析其染色体位置及分布在植物基因组进化与染色体组成研究中越来越受重视（wendel，2000；kawakami et al., 2011；jiao et al., 2011）。然而，目前oligo-fish技术用于染色体组组成的研究多见于小麦、黑麦、玉米等作物，观赏植物使用较少，本研究拟基于挖掘栽培菊花单倍体重复序列信息，开发合适的寡核苷酸探针和探针套，为栽培菊花基因组的深入研究提供新的分子细胞遗传学工具；利用荧光原位杂交技术开展栽培菊花单倍体的染色体组组成和结构研究，明确栽培菊花的起源演化历程。研究对推动栽培菊花比较基因组研究有重要意义，也将为菊花遗传育种研究提供理论支撑。

参考文献：

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

（1）开发可识别栽培菊花单倍体染色体组成及结构的寡核苷酸探针及探针套；

（2）确定栽培菊花单倍体染色体构成，绘制染色体组分子核型模式图谱；

3. 研究的方法与方案

研究方法及实验方案：

基因组survey评估栽培菊花单倍体基因组大小、倍性、杂合度以及重复序列含量；ssr finder等基因组分析软件挖掘重复序列信息，开发寡核苷酸探针；单色oligo-fish检测，筛选在染色体上分布特异、杂交稳定的重复序列探针；通过多色、顺序荧光原位杂交识别栽培菊花单倍体染色体，绘制染色体组分子核型模式图谱；oligo-fish分析染色体信号，量化染色体特征，单条识别和标记栽培菊花（单倍体），明确栽培菊花单倍体各染色体起源与进化关系。

4. 研究创新点

通过基因组开发寡核苷酸探针，Oligo-FISH精确识别栽培菊花单倍体染色体，量化染色体特征，绘制各染色体组分子核型模式图谱，为研究栽培菊花基因组提供了重要手段，研究技术新。

5. 研究计划与进展

2018.7.20-2018.8.20

学习理论知识、操作技能

2018.8.20-2019.2.20