一作解读 | 四川农大针对山羊草属创制新的分子标记和细胞学探针

顶芒山羊草Aegilops comosaSibth. et Smith (2n = 2x = 14, MM)和尾状山羊草Ae. caudataL. (2n = 2x = 14, CC)具有高蛋白质和赖氨酸含量、高铁和锌含量、耐盐性以及对小麦条锈病、叶锈病和白粉病等优异基因/性状，对小麦育种有重要意义。高效准确的外源染色体识别和鉴定可加速山羊属物种在小麦育种中的应用。分子标记和细胞学方法可广泛用于杂交和选择过程中外源染色体或染色体片段的识别和追踪。开发针对顶芒山羊草和尾状山羊草的分子标记和细胞学探针是必要的。

四川农业大学小麦研究所在The Plant Journal上发表了题为“Development ofAegilops comosaandAegilops caudataspecific molecular markers and fluorescence in situ hybridization probes based on specific-locus amplified fragment sequencing”的研究文章。通过简化基因组SLAF技术对顶芒山羊草，尾状山羊草，普通小麦中国春及含外源M和C染色体的普通小麦衍生系进行测序，并在不同材料中进行严格的序列比较和验证，开发了39个针对顶芒山羊草(2n=2x=14, MM) 1M、2M和7M以及尾状山羊草(2n=2x=14, MM) 3C、4C和5C的特异性分子标记，以及了21个荧光原位杂交（FISH）探针。新开发的分子标记和细胞学探针可用于染色体研究、山羊草属着丝粒进化分析，检测融合着丝粒和染色体小片段易位。

本研究对顶芒山羊草，尾状山羊草，普通小麦中国春及含外源M和C染色体的普通小麦衍生系进行SLAF测序，通过生物信息学比较分析，筛选出1M、2M、7M、3C、4C和5C染色体的特异序列(表1)，进而在不同的小麦衍生系及亲本材料（包含二倍体，四倍体，双二倍体和不同的六倍体），以及不同的山羊草物种中进行分子标记验证，获得了3条M染色体(1M、2M、7M)和3条C染色体(3C、4C和5C)特异的分子标记共39个。

将特异分子标记的PCR产物进行荧光标记合成FISH探针，在不同的材料中进行荧光信号分析。获得了顶芒山羊草M染色体近着丝粒中间区域特异探针pCo1-7，山羊草属着丝粒特异探针pCo1-10和pCa3-7（图1）。着丝粒探针可以用于着丝粒进化分析，M染色体近着丝粒中间区域特异探针可以用于含M染色体着丝粒区域的易位染色体检测。

图1不同探针对山羊草属M、C、U、D、B和A染色体的核型分析

另外，还获得了M、C以及M、C和U染色体特异的具有整臂染色体信号的FISH探针。例如，探针pCa3-37，与基因组原位杂交(GISH)相比，该FISH探针孵化时间缩短，并可检测GISH检测不到的细微信号，可用于大片段甚至是小片段染色体易位的鉴定(图2)。

图2新开发的不同类型FISH探针

作者及支撑项目介绍：

四川农业大学小麦研究所博士研究生左媛媛为该文第一作者。本研究得到国家自然科学基金、四川省重点研发计划、四川省科技计划项目以及河南农业大学小麦玉米作物学国家重点实验室开放课题资助。