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基于Box-Behnken響應(yīng)面法的烤后煙葉品種分子鑒定技術(shù)構(gòu)建

2025-08-08 00:00:00田震李媛毛靜靜任民熊黨安張興偉殷瑜東李少鵬劉國(guó)祥
中國(guó)煙草科學(xué) 2025年3期
關(guān)鍵詞:水浴煙葉基因組

中圖分類(lèi)號(hào):S572.03文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1007-5119(2025)03-0001-11

Construction of Molecular ldentification Technology for Cured Tobacco Varieties Based on Box-Behnken Response Surface Method

TIAN Zhen1, LI Yuan2,MAO Jingjing], REN Min2, XIONG Dang'an1, ZHANG Xingwei2, YIN Yudong1,LI Shaopeng',LIU Guoxing2*

(1. China Tobacco Jiangsu Industrial Co.,Ltd.,Nanjing 21oo19,China; 2. Institute of Tobacco Research, ChineseAcademy ofAgricultural Sciences,Qingdao,China)

Abstract:Toaddress thesevere DNA degradationincured tobacco leaves,whichhinderssubsequent molecular identification experiments,thisstudycomprehensivelyconsideredfactorssuchasDNAconcentrationqualityextractioneficiencycostn safetyformolecuarmarkeraplications.BasedontheSLSmethod,weconductedsingle-factorexperimentsandemploedaBoxBehnken esponse surface model todetermine the optimal DNA extraction protocol forcured tobacco leaves.Sampleamount, centrifugation time,and water bath duration were used as experimental variables, with DNA concentration and the A260/A280 ratio as response values.The results showed that the optimal conditions for DNA extraction from cured tobacco leaves were 20mg of sample, 10 minutes ofcentrifugation,and 15 minutes in water bath. Under these conditions,the DNA concentration was 588.16±27.09ng/μL and the A260/A280 ratio was 1.75±0.03 . These results were consistent with the predictions of Design Expert 11 software, confirming thereliabityoftheoptimizationmethod.MolecularmarkerapplicabilitytestsrevealedthatDNAextractedusingtheotimizedSLS methodieldedclearertargetfragmentpeaks incapilaryelectrophoresisaferPCRamplificationwithSSRandKASPprimers,and distinct genotyping plots wereobtainedbyusing KASPmarkers,demonstrating itsapplicabilityforSSRandKASPmolecularmarker detectioniflue-curedtobacoleaves ofdiferent varieties.The established molecularidentificationsystemcombiningtheoptmized SLSmethodwith13selected SSRprimerpairsefectivelydistinguishedthetestedcuredtobaccovarieties,demonstratingits applicability for cured tobacco cultivar identification.

Keywords: cured tobacco leaf; genomic DNA extraction methods;responsesurface analysis methodology;simple sequence repeat KASP; molecular identification

煙葉生產(chǎn)是煙草行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),位于煙草產(chǎn)業(yè)鏈的最前端,是推動(dòng)煙葉高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。煙葉質(zhì)量狀況反映了煙葉的綜合指標(biāo),影響著卷煙制品的質(zhì)量及品牌發(fā)展。近年來(lái),卷煙工業(yè)原料出現(xiàn)了質(zhì)量不穩(wěn)定、品種鑒定不清等現(xiàn)象。僅憑傳統(tǒng)的眼觀、手摸方法難以進(jìn)行品種區(qū)分,如何高效率地對(duì)烤后收購(gòu)煙葉原料進(jìn)行精準(zhǔn)鑒定,是當(dāng)前工業(yè)公司亟需解決的難點(diǎn)。分子標(biāo)記技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于烤煙[1-2]、雪茄煙[3-4]、晾曬煙[5]、香料煙[6]、野生煙7]等的指紋圖譜構(gòu)建及遺傳多樣性分析中,但上述研究大多以新鮮葉片為材料,而烤后煙葉外觀形態(tài)明顯改變,DNA也發(fā)生嚴(yán)重降解,影響后續(xù)PCR等試驗(yàn)效果,導(dǎo)致以鮮煙葉為材料篩選出的SSR引物不一定適用于烤后煙葉的鑒定[8-10]。因此,亟需建立一種穩(wěn)定性和可靠性高的烤后煙葉基因組DNA提取方法及分子鑒定體系。

目前針對(duì)烤后煙葉樣品基因組DNA提取方法主要有試劑盒法和十六烷基三甲基溴化銨(cety-Itrimethylammonium bromide, CTAB)法等[11-13]陸錚錚等[11]比較了3種試劑盒提取的烤后煙葉基因組DNA的純度和濃度,最終推薦使用AxyPrep基因組DNA小量試劑盒?;贑TAB法,通過(guò)優(yōu)化研磨方式、緩沖液使用量、裂解時(shí)間、離心轉(zhuǎn)速、洗滌劑等條件,可改良基因組DNA提取質(zhì)量[12-13]。十二烷基肌氨酸鈉(SodiumN-Dodecanoylsalco-sinate,SLS)法提取DNA相較于CTAB法所用時(shí)間更短、效率更高[14],不需要加人 β 巰基乙醇等對(duì)人體有害的化學(xué)試劑,且比試劑盒成本更低,但還未見(jiàn)應(yīng)用于烤后煙葉DNA提取。

Box-Behnken響應(yīng)面法是一種基于三水平的二階試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,具有試驗(yàn)次數(shù)少、試驗(yàn)精度高等優(yōu)點(diǎn),多應(yīng)用于藥學(xué)、化學(xué)、食品等領(lǐng)域的活性物質(zhì)提取、化學(xué)合成和純化等過(guò)程的工藝優(yōu)化[15-17]。劉珊珊等[18]利用Box-Behnken響應(yīng)面法對(duì)烤鱈魚(yú)片基因組DNA的提取條件進(jìn)行優(yōu)化,獲得了最佳提取條件,DNA質(zhì)量滿足后續(xù)實(shí)時(shí)熒光PCR的檢測(cè)要求。本研究以提高烤后煙葉基因組DNA濃度和質(zhì)量為目標(biāo),首先確定基因組DNA的提取方法;之后以DNA 濃度和 A260/A280 比值為響應(yīng)值,初步確定加樣量、離心時(shí)間、水浴時(shí)間的最佳范圍;再利用Box-Behnken響應(yīng)面模型對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合,確定最佳提取條件;最后,結(jié)合引物集構(gòu)建烤后煙葉分子鑒定技術(shù),對(duì)不同品種的烤后煙葉進(jìn)行分子鑒定驗(yàn)證,以期為煙葉原料品種鑒別提供技術(shù)支持。

1材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

K326和中煙100的烤后煙葉用于DNA提取方法優(yōu)化試驗(yàn)。經(jīng)優(yōu)化后SLS法提取的K326、中煙100和云煙87烤后煙葉基因組DNA用于分子標(biāo)記適用性檢測(cè)。以上材料來(lái)源于中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所西南試驗(yàn)基地。用于烤后煙葉SSR分子鑒定的供試材料及其來(lái)源見(jiàn)表1。

表1供試烤煙品種及來(lái)源 Table1Varieties and sources of tested flue-cured tobacco

1.2 基因組DNA提取方法

1.2.1試劑盒法按照AxyPrep 基因組DNA小量試劑盒(Axygen,AP-MN-MS-GDNA-50)說(shuō)明書(shū)提取。1.2.2CTAB 提取法按照吳時(shí)璽等[13]方法進(jìn)行。1.2.3SLS提取法取 50mg 樣品置于 2mL 離心管,裝入鋼珠,液氮冷激后,用打樣器(上海凈信實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司,Tissuelyser-48)研磨;加入SLS提取液 ( 100mL0.2mol/L EDTA+100 mL 1 mol/LTris ?HCl+100mL1mol/LNaCl+10gSLS, ,定容至1000mL ) 800μL ,振蕩 2min ;加入酚-氯仿-異戊醇( V:V:V=25:24:1)800μL ,振蕩 2min 512000r/min 離心 10min ;吸取上清液 600μL 至一新的 1.5mL 離心管,加等體積預(yù)冷的異丙醇0 -20° 沉淀DNA; 12000r/min 離心 10min ,棄上清液,用 75% 乙醇洗滌1次,晾干后加 100μL 溶解。

1.3 基因組DNA提取質(zhì)量檢測(cè)

1.3.1基因組DNA完整性檢測(cè)(定性)將 5μL 樣品 +1μL 6× Loadingbuffer點(diǎn)入 1% 瓊脂糖凝膠膠孔中,在 1×TAE 緩沖液、 150V 電壓條件下電泳15min ,EB染色后用凝膠成像儀(北京君意東方電泳設(shè)備有限公司,JY04S-3E)成像,分析基因組DNA完整性。Marker為GL5000DNAMarker(艾克瑞生物,AG11906)。

1.3.2基因組DNA濃度和純度檢測(cè)(定量)利用紫外分光光度計(jì)測(cè)定基因組DNA的濃度,記錄A230 1 A260 和 A280 ,計(jì)算 A260/A280 和 A260/A230 定量檢測(cè)數(shù)據(jù)采用GraphPadPrism9.0軟件進(jìn)行方差分析,結(jié)果均為平均值 ?± 標(biāo)準(zhǔn)差。

1.4基因組DNA提取條件優(yōu)化試驗(yàn)

基于1.2.3的基因組DNA提取方法,從加樣量、離心時(shí)間、水浴時(shí)間3方面分別設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)進(jìn)行提取條件優(yōu)化,其他因素不變。加樣量?jī)?yōu)化:

烤后煙葉的加樣量分別為10、20、40、60、 80mg 。離心時(shí)間優(yōu)化:加入酚-氯仿-異戊醇并振蕩 2min 后, 12 000r/min 離心6、8、10、 12min 。水浴時(shí)間優(yōu)化:在加入SLS提取液并振蕩 2min 后,增加水浴裂解步驟, 60°C 水浴0、10、20、 30min 。采用以上方法提取的基因組DNA,均按照1.3方法進(jìn)行定性及定量檢測(cè)。

1.5 響應(yīng)面試驗(yàn)

基于1.4的試驗(yàn)結(jié)果,以加樣量 (A) 、離心時(shí)間 (B) 、水浴時(shí)間 (C)3 個(gè)影響因素為自變量,以DNA濃度 (Y1) 和 為響應(yīng)值,根據(jù)軟件DesignExpert11中的Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理,進(jìn)行3因素3水平試驗(yàn),根據(jù)響應(yīng)面法分析結(jié)果,確定最佳提取條件。

1.6 分子標(biāo)記適用性檢測(cè)

分別以提取方法優(yōu)化前后的K326、中煙100、云煙87烤后煙葉基因組DNA為模板,分別進(jìn)行SSR[19]和KASP[20]分子標(biāo)記適用性檢測(cè)。SSR標(biāo)記采用引物PT51378進(jìn)行毛細(xì)管電泳檢測(cè);KASP標(biāo)記采用表2中引物進(jìn)行檢測(cè),每個(gè)品種重復(fù)6次。

表2KASP引物序列信息Table2Sequences ofKASP primers

1.7烤后煙葉SSR標(biāo)記篩選及應(yīng)用

基于田震等[19]和本實(shí)驗(yàn)室前期建立的引物數(shù)據(jù)庫(kù),以?xún)?yōu)化后基因組DNA提取方法提取的云煙87、K326和中煙100烤后煙葉基因組DNA為模板,通過(guò)毛細(xì)管電泳技術(shù)檢測(cè)擴(kuò)增產(chǎn)物,篩選出主條帶明顯且具有多態(tài)性的引物用于后續(xù)試驗(yàn)以?xún)?yōu)化后的基因組DNA提取方法提取表1中烤煙品種的烤后煙葉基因組DNA,利用篩選出的引物對(duì)其進(jìn)行PCR擴(kuò)增,對(duì)PCR產(chǎn)物進(jìn)行毛細(xì)管電泳檢測(cè),使用PROSize3.0軟件分析結(jié)果,讀出擴(kuò)增產(chǎn)物的片段大小。使用PowerMarkerV3.25繪制UPGMA聚類(lèi)分析圖。

2結(jié)果

2.1 基因組DNA提取方法確定

如圖1所示,試劑盒、CTAB和SLS三種方法提取的DNA均存在點(diǎn)樣孔周?chē)l(fā)亮、主條帶不清晰、條帶彌散且拖尾嚴(yán)重的情況。

如表3所示,利用CTAB和SLS提取DNA的 A260/A280 低于1.8,說(shuō)明樣品中存在蛋白質(zhì)和酚類(lèi)等雜質(zhì)的影響;3種方法提取DNA的 A260/A230 均低于1.8,說(shuō)明含有多糖、鹽類(lèi)或有機(jī)溶劑等雜質(zhì);試劑盒提取的DNA質(zhì)量顯著高于CTAB和SLS法;CTAB和SLS法提取的DNA濃度顯著高于試劑盒法。

注:M,Marker;K,K326;Z,中煙100,下同。

Note:M,Marker;K,K326;Z,Zhongyanloo,thesameasbelow.

圖1烤后煙葉基因組DNA的凝膠電泳圖 Fig.1 Electrophoregram of cured tobacco leaves genomic DNA圖2不同加樣量烤后煙葉DNA提取質(zhì)量
表3不同方法提取的烤后煙葉DNA濃度和純度比較 Table3Concentrationand purity ofDNA extracted from cured tobacco leavesusingdifferentmethods
注:表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差,不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著 (20 (plt;0.05) 。 Note:Datain the table arerepresented as mean±standard deviation,and different lowercaseletters indicate statistically significant differences between treatments (plt;0.05) #

3種方法提取的烤后煙葉DNA均降解嚴(yán)重,其中SLS法比試劑盒提取的DNA濃度更高且成本更低,比CTAB法操作簡(jiǎn)單且相對(duì)更安全。因此,綜合考慮分子標(biāo)記所需的DNA濃度、質(zhì)量以及提取效率、成本和安全等因素,選擇SLS法對(duì)其關(guān)鍵步驟進(jìn)行優(yōu)化以提高DNA質(zhì)量,滿足烤后煙葉分子標(biāo)記檢測(cè)要求。

2.2 基因組DNA提取條件優(yōu)化

2.2.1加樣量的確定圖2A中可以看到明顯的DNA主條帶,有輕微拖尾現(xiàn)象,拖尾現(xiàn)象隨加樣量增加而加重。定量分析表明(圖2B), 20mg 加樣量提取的DNA濃度顯著大于其他處理; 10mg 加樣量提取的DNA濃度顯著小于其他處理;A260/A280 在加樣量為10和 20mg 時(shí)無(wú)明顯差異,之后隨著加樣量的增加呈現(xiàn)逐步下降的趨勢(shì);且DNA濃度和 A260/A280 在K326和中煙100之間差異不顯著。綜上,加樣量為 20mg 時(shí)提取的DNA濃度最高且 A260/A280 也較高,因此以 20mg 為中心點(diǎn),選加樣量為10、20、 40mg 進(jìn)行后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

2.2.2離心時(shí)間的確定K326和中煙100在4個(gè)離心時(shí)間處理后均可以看到明顯的DNA主條帶和輕微的拖尾現(xiàn)象(圖3A)。定量分析表明(圖3B),離心時(shí)間在 6~10min 時(shí),K326和中煙100的DNA濃度和 A260/A280 均呈上升趨勢(shì), 10min 后趨于平穩(wěn),離心時(shí)間 12min 與 10min 的DNA濃度差異不顯著;在離心 8min 時(shí)K326的DNA濃度顯著高于中煙100,其他處理品種間DNA濃度差異不顯著。綜上,選離心時(shí)間為8、10、 12min 進(jìn)行后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

2.2.3水浴時(shí)間的確定由圖4A可見(jiàn),水浴時(shí)間在 0~20min 時(shí)有明顯的DNA主帶,但是到 30min 時(shí)條帶呈彌散型。定量分析表明(圖4B),隨著水浴時(shí)間的增加,DNA濃度呈先上升后下降的趨勢(shì),在水浴 20min 時(shí)DNA濃度最高,且此時(shí)K326和中煙100的DNA濃度顯著大于其他水浴時(shí)間處理;水浴時(shí)間為 30min 時(shí), A260/A280 比值明顯下降且顯著低于其他處理;K326和中煙100之間結(jié)果差異不顯著。綜上,選擇水浴時(shí)間為10、20、 30min 進(jìn)行后續(xù)響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

2.3Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)及響應(yīng)面分析

2.3.1Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)根據(jù)上述單因素試驗(yàn)結(jié)果設(shè)置因素的各個(gè)水平(表4)。根據(jù)DesignExpert11軟件中的Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理,得出17個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)用于后續(xù)分析(表5)。

2.3.2方差分析與響應(yīng)面分析利用DesignExpert11軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析(表6),分別得到DNA濃度 (Y1) 和 A260/A280(Y2) 與加樣量 (A) 、離心時(shí)間 (B) 、水浴時(shí)間 (C) 的三元二次回歸方程:

Y=694.9+134.86A-15.91B-11.55C-29.96AB-36.56A C+25.32BC-300.02A2-133.84B2-203.69C2, 三 Y2=1.72- 0.165A-0.0136B+0.0046C+0.0012AB-0.0249AC+0.055BC-0.079 3A2-0.083B2-0.128C2"。2個(gè)模型 p 值均小于0.0001,說(shuō)明這2個(gè)模型的效應(yīng)均極顯著;失擬項(xiàng) p 值分別為0.6415和0.1569,均大于0.05,說(shuō)明試驗(yàn)的隨機(jī)誤差對(duì)優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果影響不顯著;DNA濃度模型 R2=0.981 3 人 Radj2=0.9572 ,A260/A280"模型 R2=0.9777 ! Radj"2=0.949 ,二者均較為接近,說(shuō)明2個(gè)模型具有較高的擬合精度,可用于預(yù)測(cè)實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果。從各因素交互作用的響應(yīng)面圖可以看出(圖5\~6),交互作用的顯著性順序?yàn)锳Cgt;ABgt;BC 。因此3因素的主次順序?yàn)榧訕恿?gt; 水浴時(shí)間 gt; 離心時(shí)間。

表4Box-Behnken試驗(yàn)因素水平Table4 Box-Behnkentestfactorlevels
表5Box-Behnken設(shè)計(jì)試驗(yàn)Table5Box-Behnken Design Experiment表6回歸模型方差分析
Table6 Regression model variance analysis
注: ① 表示DNA濃度;**表示p lt;0.01 ,差異極顯著。 Note: ① indicatesDNA concentration; ** indicates plt;0.01 ,ahighly significant difference.

2.3.3提取方法最佳參數(shù)驗(yàn)證以DNA濃度和 A260/ A280 的最大值為目標(biāo),經(jīng)DesignExpert11軟件得出提取方法的最佳參數(shù)條件為加樣量 20.894mg 、離心時(shí)間 10.412min 、水浴時(shí)間 16.433min ,DNA提取的理論濃度和 A260/A280 分別為 601.005ng/μL 和1.728。考慮到實(shí)際操作的可行性,將得出的最佳提取參數(shù)調(diào)整為:加樣量 20mg 、離心時(shí)間10min 、水浴時(shí)間 15min 。按照軟件得出的提取方法最佳參數(shù),進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證(5次重復(fù)),定性分析表明(圖7),5次重復(fù)試驗(yàn)均可以看到明顯的DNA主條帶;定量分析表明,DNA濃度為 588.16± 27.09ng/μL , A260/A280 為 1.75±0.03 ,與軟件預(yù)測(cè)結(jié)果接近,說(shuō)明該模型與實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果擬合程度較高,優(yōu)化方法可靠。

圖6各因素交互作用對(duì) A260/A280 的響應(yīng)面圖

2.4分子標(biāo)記適用性檢測(cè)

2.4.1SSR標(biāo)記適用性檢測(cè)毛細(xì)管電泳檢測(cè)結(jié)果表明(圖8),以?xún)?yōu)化前SLS法提取的DNA為模板,擴(kuò)增出來(lái)的目的片段熒光值極低、出峰不明顯;而利用本試驗(yàn)優(yōu)化后的SLS法提取的DNA為模板,可以擴(kuò)增出明顯的目的片段。因此優(yōu)化后SLS法提取的DNA可用于SSR分子標(biāo)記檢測(cè)。

Fig.6Response surface plot of each factor interaction on A260/A280圖7優(yōu)化方法后提取DNA凝膠電泳圖 Fig.7DNAgel electrophoresismap extracted after optimization

2.4.2KASP標(biāo)記適用性檢測(cè)KASP標(biāo)記檢測(cè)結(jié)果表明(圖9),以?xún)?yōu)化前SLS法提取的DNA為模板,基因分型圖中有很多信號(hào)點(diǎn)飄離,信號(hào)圖較散,未能成功分型;以?xún)?yōu)化后SLS法提取的DNA為模板得到的分型圖可以將供試材料明顯分型。因此優(yōu)化后SLS法提取的DNA可用于KASP分子標(biāo)記檢測(cè)。

圖8擴(kuò)增結(jié)果毛細(xì)管電泳檢測(cè)Fig.8Amplification results detected by capillary electrophoresis等位基因1的相對(duì)熒光單位-FAM標(biāo)記RFUforAllele1-FAM圖9KASP標(biāo)記對(duì)供試材料的基因分型圖 Fig.9Genotyping of tested varieties byKASP markers

2.5不同品種烤煙烤后煙葉SSR分子鑒定

在前人研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,本研究從50對(duì)SSR引物中篩選出13對(duì)多態(tài)性高、主條帶明顯且雜帶較少的SSR引物(表7)。用優(yōu)化后SLS法提取表1中煙葉樣品基因組DNA,利用表7中的SSR引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增和毛細(xì)管電泳檢測(cè)。結(jié)果表明(圖10),以烤后煙葉DNA為模板可以擴(kuò)增出目的片段;但同一烤煙品種,以烤后煙葉基因組DNA為模板的PCR產(chǎn)物熒光值普遍低于鮮煙葉基因組DNA。聚類(lèi)分析結(jié)果表明(圖11),來(lái)源不同的同一烤煙品種均聚為一類(lèi)。以上結(jié)果表明,表7中的13對(duì)引物及本研究所確定的優(yōu)化后SLS法可應(yīng)用于不同烤煙品種的烤后煙葉鑒定。

表7SSR引物序列信息Table7Sequences of SSR primers

3討論

本研究分別采用試劑盒、CTAB、SLS三種方法提取烤后煙葉基因組DNA,結(jié)果均存在不同程度的降解與雜質(zhì)污染,這與煙葉烘烤過(guò)程導(dǎo)致DNA鏈斷裂及多糖、多酚等代謝產(chǎn)物增加有關(guān)[12]。煙葉基因組DNA的降解始于烘烤的干筋期,在烤后煙葉中則降解非常嚴(yán)重[21-23]。相較于CTAB 法,SLS法操作更簡(jiǎn)單且得到的基因組DNA濃度更高,但SLS法提取產(chǎn)物所含小分子鹽類(lèi)、多糖等雜質(zhì)偏多[14]。因此本研究借助Box-Behnken響應(yīng)面法優(yōu)化SLS法中的加樣量、離心時(shí)間、水浴時(shí)間這3個(gè)試驗(yàn)步驟,以提升產(chǎn)物質(zhì)量。結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著加樣量的增加,DNA濃度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),在加樣量為 20mg 時(shí)達(dá)到最大值。肖欽之等[24]利用CTAB、試劑盒等方法得出在樣本量為 60mg 時(shí)DNA濃度最高。這可能是由于DNA提取時(shí)用到的裂解液不同,導(dǎo)致裂解效率有所差異。CTAB法中采用水浴裂解來(lái)破壞細(xì)胞壁,使內(nèi)部DNA裸露出來(lái),因此本試驗(yàn)增加了水浴裂解步驟并對(duì)水浴時(shí)間進(jìn)行了進(jìn)一步研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn),水浴 20min 可以提高DNA得率,但隨著水浴時(shí)間的增加,DNA質(zhì)量也有所下降,這可能是因?yàn)榭竞鬅熑~的細(xì)胞結(jié)構(gòu)本身比較脆弱,長(zhǎng)時(shí)間水浴會(huì)導(dǎo)致DNA降解,雜質(zhì)增多,與前人得出的結(jié)論相同[12-13]。

SSR分子標(biāo)記具有穩(wěn)定性高、重復(fù)性好、操作簡(jiǎn)單且成本較低等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于煙草種質(zhì)資源鑒定、遺傳多樣性分析等方面的研究,多種農(nóng)作物基于 SSR標(biāo)記法制定了品種鑒定技術(shù)規(guī)程[25-28]。但是,相對(duì)于新鮮煙葉,烤后煙葉提取的基因組DNA均存在不同程度的降解,從而影響后續(xù)的PCR反應(yīng)。因此以鮮煙葉為材料篩選出的SSR引物不一定適用于烤后煙葉的鑒定[10]。肖欽之等[24]采用非液氮輔助的CTAB法提取烤后煙葉基因組DNA并進(jìn)行了SSR引物驗(yàn)證,經(jīng)瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)發(fā)現(xiàn),以烤后煙葉為模板擴(kuò)增出的條帶明顯減少,但大多數(shù)與新鮮煙葉的主條帶是一致的,極個(gè)別條帶不一致。本研究在前人篩選出來(lái)的SSR引物的基礎(chǔ)上,利用烤后煙葉DNA進(jìn)行復(fù)篩,最終從50對(duì)引物中篩選出13對(duì)具有多態(tài)性且主帶明顯的SSR引物,可將供試的5個(gè)烤煙品種進(jìn)行有效區(qū)分,從而為烤后煙葉原料的品種鑒定提供參考。本研究?jī)?yōu)化的SLS法提取的烤后煙葉基因組DNA也可用于KASP分子標(biāo)記檢測(cè),因此下一步可對(duì)KASP標(biāo)記進(jìn)行篩選,形成一套成熟、可靠、高效的烤后煙葉原料分子鑒定技術(shù)體系,實(shí)現(xiàn)從田間管理到收購(gòu)采樣全流程跟蹤,為原料質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性提供保障。

4結(jié)論

基于加樣量 20mg 、離心時(shí)間 10min 、水浴時(shí)間 15min 的SLS法提取的烤后煙葉基因組DNA濃度高、質(zhì)量較好,可用于不同烤煙品種的SSR和KASP標(biāo)記檢測(cè)。優(yōu)化后的SLS法及篩選出的13對(duì)SSR引物構(gòu)建的烤后煙葉分子鑒定技術(shù)體系,可用于不同品種烤后煙葉的品種鑒定。

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