現(xiàn)代分子育種

 

傳統(tǒng)的育種方法周期長(zhǎng)、不定向、受親緣關(guān)系限制，制約了育種工作的進(jìn)一步發(fā)展?，F(xiàn)代分子育種將分子生物學(xué)技術(shù)應(yīng)用于育種中，通常包括：

? 分子標(biāo)記輔助育種(MAS)

?基因工程育種(轉(zhuǎn)基因育種)

 

(1)分子標(biāo)記輔助育種

 

   利用分子標(biāo)記與決定目標(biāo)性狀基因緊密連鎖的特點(diǎn)，通過(guò)檢測(cè)分子標(biāo)記，即可檢測(cè)到目的基因的存在，達(dá)到選擇目標(biāo)性狀的目的，實(shí)現(xiàn)基因聚合、基因滲入。通過(guò)前景選擇和背景選擇，獲得目標(biāo)基因型純合、遺傳背景一致、綜合農(nóng)藝性狀優(yōu)良的品系，具有快速、準(zhǔn)確、不受環(huán)境條件干擾的優(yōu)點(diǎn)。

 

   從早期的SSR標(biāo)記到目前的SNP標(biāo)記，從單一性狀/局部區(qū)域的分子標(biāo)記輔助篩選到多性狀/全基因組選擇，分子標(biāo)記輔助育種已經(jīng)成為“常規(guī)"，孟山都、先鋒、先正達(dá)等跨國(guó)公司進(jìn)展迅速。2006年個(gè)通過(guò)分子標(biāo)記輔助育種產(chǎn)生的品種已經(jīng)由孟山都公司投放市場(chǎng)。分子標(biāo)記輔助育種可分為樣品采集和前處理、DNA提取、基因分析三大環(huán)節(jié)，容易忽略的成本是時(shí)間和人力。

分子育種的三個(gè)必須：

? 時(shí)間必須快

? 通量必須高

? 成本必須低

 

(2)轉(zhuǎn)基因育種

 

隨著分子生物學(xué)和植物基因工程的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的育種工作者開(kāi)始利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)獲得常規(guī)育種技術(shù)難以得到的新種質(zhì)和新品種。植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的好處在于可以打破自然界物種間原有的生殖隔離，促進(jìn)基因在不同物種間的交流，極大地豐富變異類型，增大遺傳多樣性，為植物新品種的培育提供豐富的育種資源。

植物轉(zhuǎn)基因操作中，除利用抗生素抗性等選擇基因排除非轉(zhuǎn)化細(xì)胞、利用Gus和CFP等報(bào)告基因顯示轉(zhuǎn)基因成功外，更重要的是從分子水平鑒別出陽(yáng)性轉(zhuǎn)化體，明確目的基因在轉(zhuǎn)基因植株中的拷貝數(shù)和轉(zhuǎn)錄表達(dá)情況。

 

(3)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品檢測(cè)

據(jù)國(guó)際農(nóng)業(yè)生物技術(shù)應(yīng)用服務(wù)組織(ISAAA)的數(shù)據(jù)，到2015年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積已超過(guò)1.8億公頃，種植轉(zhuǎn)基因作物的國(guó)家達(dá)到29個(gè)。消費(fèi)者對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的安全日益關(guān)注，市場(chǎng)提出對(duì)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的知情權(quán)和選擇權(quán)等要求。

我國(guó)于2001年5月23日頒布的《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理?xiàng)l例》規(guī)定實(shí)施轉(zhuǎn)基因生物標(biāo)識(shí)管理制度。轉(zhuǎn)基因檢測(cè)方法根據(jù)檢測(cè)靶標(biāo)的不同可分為對(duì)外源基因的檢測(cè)和對(duì)外源蛋白的檢測(cè)，目前使用的是基于核酸的檢測(cè)方法。

 

(4)種子真實(shí)性和品種純度檢測(cè)

   國(guó)以農(nóng)為本，農(nóng)以種為先。一粒種子可以改變世界?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)優(yōu)良種子產(chǎn)品很多為國(guó)外進(jìn)口，農(nóng)民也愿意高價(jià)購(gòu)買優(yōu)良種子，有不法商販用普通種子冒充優(yōu)良種子。隨著我國(guó)種子市場(chǎng)監(jiān)管力度不斷加大，種子質(zhì)量顯著提高。

   鑒定種子真實(shí)性和品種純度的方法通常有形態(tài)鑒定法、生物化學(xué)方法、分子標(biāo)記法等，其中DNA分子標(biāo)記檢測(cè)法具有多態(tài)性豐富、準(zhǔn)確性高、重復(fù)性好，無(wú)器官發(fā)育時(shí)期的特異性，不受環(huán)境影響等優(yōu)點(diǎn)。

 

 

植物DNA提取的推薦方案

 

(1)CTAB法

傳統(tǒng)的植物核酸提取方法主要是CTAB法。CTAB法成本低、得率高，基本上可以滿足分子育種實(shí)驗(yàn)中絕大部分的實(shí)驗(yàn)研究，是目前很多實(shí)驗(yàn)室在使用的方法。但該方法需要用到有機(jī)溶劑，易污染環(huán)境和影響人體健康，人工操作均一性較差，其操作繁瑣，需要多次離心，不易進(jìn)行自動(dòng)化操作。

 

 

 

(2)KingFisher磁珠法

Thermo Scientific™ KingFisher™技術(shù)(US6447729,US6448092)為創(chuàng)新的無(wú)液體轉(zhuǎn)移的磁珠處理方法，適于快速分離純化DNA/RNA，蛋白及細(xì)菌富集。純化過(guò)程通過(guò)特制的磁棒(外包經(jīng)特殊疏水處理的磁套)吸附磁珠在不同反應(yīng)板/管間轉(zhuǎn)移，特酸、蛋白、細(xì)菌等目標(biāo)樣品與磁珠免疫結(jié)合，從而被分離。整個(gè)純化過(guò)程直接轉(zhuǎn)移磁株，無(wú)液體轉(zhuǎn)移，在處理過(guò)程中不需要分液或吸液。純化1批樣品(多至96份)只需15-40min(根據(jù)試劑盒程序有所差異)！

 

KingFisher磁珠法的優(yōu)點(diǎn)：

? 技術(shù)，轉(zhuǎn)移磁珠而非液體，無(wú)有機(jī)溶劑污染，無(wú)交叉污染，產(chǎn)物可直接用于PCR，測(cè)序等下游實(shí)驗(yàn)

? 既適用于1mL的標(biāo)準(zhǔn)工作體積，也適用于5mL的大工作體積

? 無(wú)需離心、過(guò)柱，操作方便快速，同時(shí)避免大片段堵塞或小

片段丟失

? 標(biāo)準(zhǔn)化的提取純化流程，確保實(shí)驗(yàn)的重復(fù)性和結(jié)果

? 專門的BindIt磁珠純化軟件，用戶可以靈活的優(yōu)化自己的程序

? 純化過(guò)程無(wú)液體轉(zhuǎn)移，且結(jié)合、清洗充分，純化效率高，節(jié)省試劑

? 開(kāi)放式平臺(tái)，適用于市場(chǎng)上所有的磁珠純化試劑

 

自動(dòng)化整合方案

 

KingFisher Flex可以和液體處理系統(tǒng)、機(jī)械臂等周邊設(shè)備無(wú)縫整合，兼容LIMS系統(tǒng)，使提取流程標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化，滿足更高通量的實(shí)驗(yàn)需求。

KingFisher機(jī)械臂優(yōu)點(diǎn)：

? 并行處理，工作效率高

? 安全可靠，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守式工作

? 開(kāi)放式系統(tǒng)，可升級(jí)至更高通量或整合更多的流程

? 試劑開(kāi)放，確保低的運(yùn)行成本