摘 要:本發(fā)明屬于分子生物學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,涉及工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫表達(dá)的CsbHLH100基因及其擴(kuò)增引物和檢測(cè)方法。本發(fā)明提供了工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫表達(dá)的CsbHLH100基因,所述CsbHLH100基因的核苷酸序列如SEQIDNO.1所示。本發(fā)明為工業(yè)大麻抗旱育種提供了候選基因。
權(quán)利要求書(shū)
1.工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫表達(dá)的CsbHLH100基因,其特征在于,所述CsbHLH100基因的核苷酸序列如SEQIDNO.1所示。
2.擴(kuò)增權(quán)利要求1所述CsbHLH100基因的引物,其特征在于,所述引物包括上游引物100Seq-F和下游引物100Seq-R,所述上游引物100Seq-F的核苷酸序列如SEQIDNO.2所示,所述下游引物100Seq-R的核苷酸序列如SEQIDNO.3所示。
3.一種檢測(cè)CsbHLH100基因在工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫的差異表達(dá)的引物,其特征在于,所述引物包括上游引物100Q-F和下游引物100Q-R,所述上游引物100Q-F的核苷酸序列如SEQIDNO.4所示,所述下游引物100Q-R的核苷酸序列如SEQIDNO.5所示。
4.一種檢測(cè)CsbHLH100基因在工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫的差異表達(dá)的試劑盒,其特征在于,包括權(quán)利要求3所述引物和反應(yīng)液。
5.一種檢測(cè)CsbHLH100基因在工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫的差異表達(dá)方法,其特征在于,包括以下步驟:
干旱脅迫處理工業(yè)大麻種子,提取總RNA,合成cDNA第一鏈,采用權(quán)利要求3所述引物,使用PCR方法,檢測(cè)CsbHLH100基因在工業(yè)大麻種子中受干旱脅迫的差異表達(dá)情況。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,當(dāng)所述PCR方法為qRT-PCR時(shí),所述擴(kuò)增的反應(yīng)體系每20μL包括:2×SYBRGreenMasterMix10μL,10μM上游引物100Q-F0.4μL,10μM下游引物100Q-R0.4μL,cDNA模板2μL,10×ROXreferencedye2μL,RNasefreeddH2O5.2μL。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于,所述擴(kuò)增的反應(yīng)程序包括:95℃預(yù)變性120s;95℃變性5s,60℃退火30s,40個(gè)循環(huán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法,其特征在于,所述工業(yè)大麻種子設(shè)為對(duì)照組和干旱脅迫組,對(duì)照組添加蒸餾水,干旱脅迫組添加20%PEG-6000模擬干旱脅迫,培養(yǎng)7d。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于,所述qRT-PCR中,內(nèi)參基因?yàn)镋F1a。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,其特征在于,擴(kuò)增所述內(nèi)參基因EF1a的引物包括上游引物EF1a-F和下游引物EF1a-R,所述上游引物EF1a-F的核苷酸序列如SEQIDNO.6所示,所述下游引物EF1a-R的核苷酸序列如SEQIDNO.7所示。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于分子生物學(xué)技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫表達(dá)的CsbHLH100基因及其擴(kuò)增引物和檢測(cè)方法。
背景技術(shù)
大麻(Cannabis sativa L.)為大麻科(Cannabaceae)大麻屬植物,又稱火麻、漢麻、線麻。工業(yè)大麻是指其任何部位四氫大麻酚(tetrahydrocannabinol,THC)含量低于0.3%的大麻品種類型。為了不跟糧食爭(zhēng)地,工業(yè)大麻一般種植在山坡地等非糧地,易受到干旱脅迫的影響。
種子萌發(fā)和幼苗建成是植物生命周期的關(guān)鍵階段,也是對(duì)外界環(huán)境因子反應(yīng)最敏感的時(shí)期。在工業(yè)大麻實(shí)際生產(chǎn)中,經(jīng)常出現(xiàn)因干旱造成播種后出苗少或出苗不一致,甚至不出苗的問(wèn)題,幾乎每年都有發(fā)生,只能進(jìn)行重播、補(bǔ)種或者補(bǔ)苗,最終造成人力、物力和財(cái)力的損失,嚴(yán)重制約了工業(yè)大麻的發(fā)展。因此,大麻的抗旱育種是實(shí)現(xiàn)工業(yè)大麻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)發(fā)展所迫切需要解決的問(wèn)題,挖掘工業(yè)大麻的抗旱相關(guān)基因是其育種的基礎(chǔ)和前提。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫表達(dá)的CsbHLH100基因及其擴(kuò)增引物和檢測(cè)方法。本發(fā)明提供了工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫表達(dá)的CsbHLH100基因,本發(fā)明為工業(yè)大麻抗旱育種提供了候選基因。
本發(fā)明提供了工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫表達(dá)的CsbHLH100基因,所述CsbHLH100基因的核苷酸序列如SEQIDNO.1所示。
本發(fā)明還提供了擴(kuò)增上述技術(shù)方案所述CsbHLH100基因的引物,所述引物包括上游引物100Seq-F和下游引物100Seq-R,所述上游引物100Seq-F的核苷酸序列如SEQIDNO.2所示,所述下游引物100Seq-R的核苷酸序列如SEQIDNO.3所示。
本發(fā)明還提供了一種檢測(cè)CsbHLH100基因在工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫的差異表達(dá)的引物,所述引物包括上游引物100Q-F和下游引物100Q-R,所述上游引物100Q-F的核苷酸序列如SEQIDNO.4所示,所述下游引物100Q-R的核苷酸序列如SEQIDNO.5所示。
本發(fā)明還提供了一種檢測(cè)CsbHLH100基因在工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫的差異表達(dá)的試劑盒,包括上述技術(shù)方案所述引物和反應(yīng)液。
本發(fā)明還提供了一種檢測(cè)CsbHLH100基因在工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫的差異表達(dá)方法,包括以下步驟:
干旱脅迫處理工業(yè)大麻種子,提取總RNA,合成cDNA第一鏈,采用上述技術(shù)方案所述引物,使用PCR方法,檢測(cè)CsbHLH100基因在工業(yè)大麻種子中受干旱脅迫的差異表達(dá)情況。
優(yōu)選的是,當(dāng)所述PCR方法為qRT-PCR時(shí),所述擴(kuò)增的反應(yīng)體系每20μL包括:2×SYBRGreenMasterMix10μL,10μM上游引物100Q-F0.4μL,10μM下游引物100Q-R0.4μL,cDNA模板2μL,10×ROXreferencedye2μL,RNasefreeddH2O5.2μL。
優(yōu)選的是,所述擴(kuò)增的反應(yīng)程序包括:95℃預(yù)變性120s;95℃變性5s,60℃退火30s,40個(gè)循環(huán)。
優(yōu)選的是,所述工業(yè)大麻種子設(shè)為對(duì)照組和干旱脅迫組,對(duì)照組添加蒸餾水,干旱脅迫組添加20%PEG-6000模擬干旱脅迫,培養(yǎng)7d。
優(yōu)選的是,所述qRT-PCR中,內(nèi)參基因?yàn)镋F1a。
優(yōu)選的是,擴(kuò)增所述內(nèi)參基因EF1a的引物包括上游引物EF1a-F和下游引物EF1a-R,所述上游引物EF1a-F的核苷酸序列如SEQIDNO.6所示,所述下游引物EF1a-R的核苷酸序列如SEQIDNO.7所示。
本發(fā)明提供了工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫表達(dá)的CsbHLH100基因。本發(fā)明首次提出了工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫表達(dá)的CsbHLH100基因,本發(fā)明為工業(yè)大麻抗旱育種提供了候選基因。試驗(yàn)結(jié)果表明,基因CsbHLH100在經(jīng)過(guò)干旱脅迫處理后在“云麻1號(hào)”和“云麻7號(hào)”中的相對(duì)表達(dá)量相較對(duì)照下降2.5倍和14倍,說(shuō)明該基因在工業(yè)大麻種子萌發(fā)受到干旱脅迫后表達(dá)量下降。基因CsbHLH100在經(jīng)過(guò)干旱脅迫處理后在“云麻7號(hào)”中的相對(duì)表達(dá)量相較“云麻1號(hào)”下降的倍數(shù)更多,而“云麻7號(hào)”種子的萌發(fā)抗旱性比“云麻1號(hào)”強(qiáng)(如圖3、4所示),說(shuō)明基因CsbHLH100在工業(yè)大麻種子萌發(fā)受到干旱脅迫后能迅速的參與干旱脅迫響應(yīng)過(guò)程,該基因通過(guò)表達(dá)量的下調(diào)從而調(diào)控工業(yè)大麻的萌發(fā)抗旱性。本發(fā)明為認(rèn)識(shí)工業(yè)大麻bHLH轉(zhuǎn)錄基因CsbHLH100的抗逆機(jī)制,以及工業(yè)大麻進(jìn)行分子育種提供了技術(shù)支撐。
本發(fā)明還提供了擴(kuò)增和檢測(cè)CsbHLH100基因的引物和方法,進(jìn)一步提供了一種檢測(cè)CsbHLH100基因在工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫的差異表達(dá)的方法。本發(fā)明為提高現(xiàn)有工業(yè)大麻的萌發(fā)抗旱性,使工業(yè)大麻在干旱逆境中能高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)從而適應(yīng)近年來(lái)氣候惡化的情況奠定了基礎(chǔ)。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見(jiàn)地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明提供的基因CsbHLH100的RT-PCR擴(kuò)增結(jié)果;其中,M:DNAmakerDL2000;泳道1(Y1-CK)、泳道2(Y1-PEG)、泳道3(Y7-CK)、泳道4(Y7-PEG)分別為CsbHLH100的擴(kuò)增產(chǎn)物;Y1表示“云麻1號(hào)”(纖維用工業(yè)大麻品種,抗旱性弱),Y7表示“云麻7號(hào)”(花葉用工業(yè)大麻品種,抗旱性強(qiáng)),CK表示對(duì)照組,PEG-6000表示干旱脅迫組;
圖1
圖2為本發(fā)明提供的qRT-PCR技術(shù)檢測(cè)基因CsbHLH100在不同抗旱性工業(yè)大麻品種種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫的差異表達(dá)圖;其中,縱坐標(biāo)表示基因CsbHLH100的相對(duì)表達(dá)量,橫坐標(biāo)表示不同工業(yè)大麻品種的名稱;CK表示對(duì)照組,PEG-6000表示干旱脅迫組;**表示差異顯著水平達(dá)到P<0.01,****表示差異顯著水平達(dá)到P<0.0001;
圖2
圖3為本發(fā)明提供的不同抗旱性工業(yè)大麻品種種子萌發(fā)差異圖;其中,Y1表示“云麻1號(hào)”,Y7表示“云麻7號(hào)”;兩個(gè)品種均為干旱脅迫下的萌發(fā)狀態(tài);
圖3
圖4為本發(fā)明提供的不同抗旱性工業(yè)大麻品種萌發(fā)種子形態(tài)指標(biāo)差異圖;其中縱坐標(biāo)表示各形態(tài)指標(biāo),橫坐標(biāo)表示不同工業(yè)大麻品種的名稱;Y1表示“云麻1號(hào)”,Y7表示“云麻7號(hào)”,CK表示對(duì)照組,20%PEG-6000表示干旱脅迫組;不同小寫(xiě)字母表示差異顯著水平達(dá)到P<0.05;
圖4
圖5為本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)(RNAsequencing)檢測(cè)基因CsbHLH100在不同抗旱性工業(yè)大麻品種種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫的差異表達(dá)圖;其中,縱坐標(biāo)表示基因CsbHLH100的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的FPKM值,橫坐標(biāo)表示不同工業(yè)大麻品種的名稱;CK表示對(duì)照組,PEG-6000表示干旱脅迫組;*表示差異顯著水平達(dá)到P<0.05,****表示差異顯著水平達(dá)到P<0.0001。
圖5
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供了工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫表達(dá)的CsbHLH100基因,所述CsbHLH100基因的核苷酸序列如SEQIDNO.1所示:aacaaaataaaacccccaaaattatatttttatagaattaagtgtagagatgattaggtagctagtgacgatttctatcatgttcatacatatatatatacatacatatgtatgcatcgatcacttatttcattgaaagtattagtcaataagtgatatcaaattaagtaacccaaccaggcagatcgaccatattacaatttataacaatacaatgttggctttttctcctcctcctcctcctttgttttctaccaataagcccaataacattgtgggatggcctttcgatgatctaacacgctttgaagaccaaaactacttgttttcagactatgatcaataccccctcttatttctcaatacttataacctccacactttaccaccaccgtccgatcaacataataatcacaatcatcaacggttcgaagttgatcgctccgctacgccatcctcatccacggccaccgccattaacagtgatctgactatggtggagaagaagcttaatcataatgctagtgagcgtgatcgaagaaagaaagtcaaccatatgtattctgctcttcgttccctacttccaccttcagatcatacgaaaaaattgagcattccggcaacagtgtctcgtgtgctaaaatacgtaccagagctacaggaagaagtggagagtctagttcttaaaaaggaagagctattgtcaaaaataaattcaatgcagcaagggaaaacaattactgctactactactgctaatcaagagattaagaaagtaaaaaacataggtccaaactcattatcctctatttctgcaactcaactcagtgagaaagaaattgctgttcaaatattgtcttataaagccgacaacgacctcttgtctgaaatgttgcataattatgaaattgaaggcctttcattactccatgcctcttcatttgagtccattggaggaaggctcttccataatttacatcttcaggctgaggtatcatattgtatggaaagtgggactaccatagatgccaatcttttatctcttcacgacaataaggagaagttattggttgtgcaataactcttctagactttggatgtgtatgtaaactgaaggggatctctgtatcatatgtagtcttttagtttgttaagttttgttaattagaagctgttaaaaattaaagtggttgttttagttatctaactatatatataccggtgtattgatcttctcctatataaataacaggagtgttaatcactctattttacact。本發(fā)明以兩個(gè)不同抗旱性的工業(yè)大麻品種為對(duì)象,其中“云麻1號(hào)”抗旱性弱,“云麻7號(hào)”抗旱性強(qiáng)。試驗(yàn)結(jié)果表明,qRT-PCR檢測(cè)基因CsbHLH100在沒(méi)有干旱脅迫的情況下在工業(yè)大麻萌發(fā)種子中相對(duì)表達(dá)量為0.508(云麻1號(hào))和0.582(云麻7號(hào)),在經(jīng)過(guò)干旱脅迫處理后的工業(yè)大麻萌發(fā)種子中的相對(duì)表達(dá)量則明顯下降,分別下降2.5倍和14倍;說(shuō)明CsbHLH100屬于受干旱脅迫誘導(dǎo)表達(dá)的基因,CsbHLH100在工業(yè)大麻種子萌發(fā)受到干旱脅迫后能迅速的參與干旱脅迫響應(yīng)過(guò)程。CsbHLH100基因在工業(yè)大麻種子萌發(fā)階段,響應(yīng)干旱脅迫進(jìn)行差異表達(dá),本發(fā)明為大麻抗旱育種提供了候選基因。
本發(fā)明還提供了擴(kuò)增上述技術(shù)方案所述CsbHLH100基因的引物,所述引物包括上游引物100Seq-F和下游引物100Seq-R,所述上游引物100Seq-F的核苷酸序列如SEQIDNO.2所示:5'-aaccaggcagatcgaccata-3',所述下游引物100Seq-R的核苷酸序列如SEQIDNO.3所示:5'?tgatacagagatccccttcagttt?3'。本發(fā)明優(yōu)選利用反轉(zhuǎn)錄PCR(RT?PCR)技術(shù)進(jìn)行基因擴(kuò)增。在本發(fā)明中,所述RT?PCR的反應(yīng)體系每20μL優(yōu)選包括:2×EsTaqMasterMix(Dye)10μL;10μM上游引物100Seq?F1μL;10μM下游引物100Seq?R1μL;cDNA1μL;ddH2O7μL。在本發(fā)明中,所述RT?PCR的反應(yīng)程序優(yōu)選包括:94℃預(yù)變性2min;94℃變性30s,58℃退火30s,72℃延伸30s,35個(gè)循環(huán);72℃,2min。本發(fā)明擴(kuò)增結(jié)束后,擴(kuò)增產(chǎn)物優(yōu)選4℃保存。本發(fā)明所述RT?PCR擴(kuò)增前,優(yōu)選進(jìn)行總RNA的提取和cDNA第一鏈的合成的步驟。
本發(fā)明還提供了一種檢測(cè)CsbHLH100基因在工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫的差異表達(dá)的引物,所述引物包括上游引物100Q?F和下游引物100Q?R,所述上游引物100Q?F的核苷酸序列如SEQIDNO.4所示:5'?aacacgctttgaagacca?3',所述下游引物100Q?R的核苷酸序列如SEQIDNO.5所示:5'?tcgaaccgttgatgattg?3'。本發(fā)明設(shè)計(jì)的特異引物在qRT?PCR中特異性強(qiáng),無(wú)雜帶產(chǎn)生,熔解曲線顯示無(wú)引物二聚體產(chǎn)生。
本發(fā)明還提供了一種檢測(cè)CsbHLH100基因在工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫的差異表達(dá)的試劑盒,包括上述技術(shù)方案所述引物和反應(yīng)液。在本發(fā)明中,所述反應(yīng)液優(yōu)選包括2×SYBRGreenMasterMix和10×ROXreferencedye。
本發(fā)明還提供了一種檢測(cè)CsbHLH100基因在工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫的差異表達(dá)方法,包括以下步驟:
干旱脅迫處理工業(yè)大麻種子,提取總RNA,合成cDNA第一鏈,采用上述技術(shù)方案所述引物,使用PCR方法,檢測(cè)CsbHLH100基因在工業(yè)大麻種子中受干旱脅迫的差異表達(dá)情況。
在本發(fā)明中,當(dāng)所述PCR方法為qRT?PCR時(shí),所述擴(kuò)增的反應(yīng)體系優(yōu)選每20μL包括:2×SYBRGreenMasterMix10μL,10μM上游引物100Q?F0.4μL,10μM下游引物100Q?R0.4μL,cDNA模板2μL,10×ROXreferencedye2μL,RNasefreeddH2O5.2μL。在本發(fā)明中,所述擴(kuò)增的反應(yīng)程序優(yōu)選包括:95℃預(yù)變性120s;95℃變性5s,60℃退火30s,40個(gè)循環(huán)。擴(kuò)增結(jié)束后,擴(kuò)增產(chǎn)物優(yōu)選4℃保存。qRT?PCR采用SYBRGreenI嵌合熒光法進(jìn)行,具有特異性強(qiáng),靈敏度高,重復(fù)性好等特點(diǎn)。在本發(fā)明中,所述工業(yè)大麻種子優(yōu)選設(shè)為對(duì)照組和干旱脅迫組,對(duì)照組添加蒸餾水,干旱脅迫組添加20%PEG?6000模擬干旱脅迫,培養(yǎng)7d。
在本發(fā)明中,所述qRT?PCR中,內(nèi)參基因優(yōu)選為EF1a。本發(fā)明選擇較合適工業(yè)大麻種子萌發(fā)的內(nèi)參基因EF1a,其穩(wěn)定性更高。在本發(fā)明中,擴(kuò)增所述內(nèi)參基因EF1a的引物包括上游引物EF1a?F和下游引物EF1a?R,所述上游引物EF1a?F的核苷酸序列如SEQIDNO.6所示:5'?cagttgagatgcaccacgag?3',所述下游引物EF1a?R的核苷酸序列如SEQIDNO.7所示:5'?ttgccaatttgaccagggtg?3'。
本發(fā)明檢測(cè)方法能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)大麻種子萌發(fā)階段,基因CsbHLH100響應(yīng)干旱脅迫的差異表達(dá)情況。
為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明,下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫表達(dá)的CsbHLH100基因及其擴(kuò)增引物和檢測(cè)方法進(jìn)行詳細(xì)地描述,但不能將它們理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
實(shí)驗(yàn)材料:纖維用工業(yè)大麻品種“云麻1號(hào)”和花葉用工業(yè)大麻品種“云麻7號(hào)”。抗旱性驗(yàn)證結(jié)果如圖3和圖4所示。根據(jù)圖3可知,“云麻7號(hào)”在干旱脅迫下的萌發(fā)狀態(tài)比“云麻1號(hào)”好。根據(jù)圖4可知,“云麻1號(hào)”干旱脅迫組的胚軸長(zhǎng)相較對(duì)照組下降了85.76%,而“云麻7號(hào)”下降了78.90%;“云麻1號(hào)”干旱脅迫組的鮮重相較對(duì)照組下降了61.39%,“云麻7號(hào)”下降了53.51%;在發(fā)芽勢(shì)上,“云麻1號(hào)”和“云麻7號(hào)”分別下降了45.76%和30.88%;在發(fā)芽率上,“云麻1號(hào)”和“云麻7號(hào)”分別下降了57.25%和38.27%。以上結(jié)果均表明,“云麻1號(hào)”抗旱性弱,“云麻7號(hào)”抗旱性強(qiáng)。
實(shí)施例1
工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫表達(dá)的基因CsbHLH100的獲得:
一、設(shè)計(jì)擴(kuò)增工業(yè)大麻CsbHLH100基因全長(zhǎng)序列的專用引物
根據(jù)前期工業(yè)大麻干旱脅迫下的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序發(fā)現(xiàn),bHLH100的同源基因CsbHLH100為差異表達(dá)基因,且在“云麻1號(hào)”和“云麻7號(hào)”的表達(dá)量均顯著下降(圖5),暗示CsbHLH100基因與工業(yè)大麻的萌發(fā)抗旱密切相關(guān)。據(jù)于此,利用生物軟件Primer5.0設(shè)計(jì)擴(kuò)增基因CsbHLH100的專用引物。CsbHLH100專用引物由上游引物100Seq?F和下游引物100Seq?R組成(上游引物100Seq?F的核苷酸序列如SEQIDNO.2所示:5'?aaccaggcagatcgaccata?3',下游引物100Seq?R的核苷酸序列如SEQIDNO.3所示:5'?tgatacagagatccccttcagttt?3'),引物由北京擎科生物科技股份有限公司昆明分公司合成。
二、工業(yè)大麻種子萌發(fā)幼苗的總RNA提取(用美基生物公司提供的HiPurePlantRNAMiniKit進(jìn)行總RNA的提取)
(1)干旱脅迫處理:挑選大小、外形一致“云麻1號(hào)”和“云麻7號(hào)”的種子,使用70%酒精消毒,蒸餾水沖洗干凈并晾干備用。隨機(jī)挑選30粒種子,均勻擺放于9cm培養(yǎng)皿內(nèi),正常萌發(fā)處理(對(duì)照組)加入蒸餾水9ml,干旱脅迫處理(干旱脅迫組)加入20%聚乙二醇6000(PEG?6000)溶液9ml。置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng),培養(yǎng)條件:暗培養(yǎng)3d后;于光照12h,溫度25℃,黑暗12h,溫度20℃條件下繼續(xù)培養(yǎng)4d。在培養(yǎng)7d時(shí)取萌發(fā)種子或幼苗,每組不同處理設(shè)置3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。取樣后放至液氮中速凍,于?80℃超低溫冰箱保存?zhèn)溆谩?/font>
(2)將對(duì)照組的“云麻1號(hào)”和“云麻7號(hào)”、干旱脅迫組的“云麻1號(hào)”和“云麻7號(hào)”的種子或幼苗分別置于研缽中加液氮研磨成細(xì)小粉末,每200mg樣品加入800μLBufferRLC,高速渦旋15~30s打散樣品,室溫靜置3min;在室溫下,12000rpm離心5min。
(3)把gDNAFilterColumn裝在2ml收集管中,轉(zhuǎn)移上清液轉(zhuǎn)移至過(guò)濾柱中,12000rpm離心2min,棄去gDNA過(guò)濾柱。
(4)向得到的濾液中加入0.5倍體積的無(wú)水乙醇,用移液槍吸打3~5次混勻。
(5)把HiPureRNAMiniColumn裝在2ml收集管中,轉(zhuǎn)移≤700μL混合液至柱子中。12000rpm離心30~60s(若混合液超過(guò)700μL,則倒棄濾液,把柱子裝回收集管中,轉(zhuǎn)移剩余混合液至柱子中12000rpm離心30~60s)。
(6)倒棄濾液,把柱子裝回收集管中,加入500μLBufferRW1至柱子中。10000rpm離心30~60s。
(7)倒棄濾液,把柱子裝回收集管,加入500μLBufferRW2至柱子中,12000rpm離心30~60s,該步驟重復(fù)兩次。
(8)倒棄濾液,把柱子裝回收集管,12000rpm離心2min。將柱子轉(zhuǎn)移至1.5ml離心管,加入30~100μLRNaseFreeWater至柱子膜中央。
(9)室溫靜置2min,12000rpm離心1min,棄去柱子,濾液即RNA,存于?80℃超低溫冰箱中。
三、cDNA第一鏈的合成(用莫納生物公司提供的MonScriptTMRTIIISuperMixwithdsDNase(Two-Step)進(jìn)行cDNA第一鏈的合成)
(1)將模板RNA、MonScriptTMdsDNase、MonScriptTM10×dsDNaseBuffer、Nuclease-FreeWater、MonScriptTM5×RTIIISuperMix在冰上解凍,整個(gè)反應(yīng)體系于冰上配置。使用前將每種溶液渦旋振蕩混勻,簡(jiǎn)短離心(6000rpm,30s)以收集殘留在管壁的液體。為了保證反應(yīng)液配制的準(zhǔn)確性,進(jìn)行各項(xiàng)反應(yīng)時(shí),先配制成混樣,然后再分裝到每個(gè)反應(yīng)管中。
(2)按照以下體系進(jìn)行RNA中的gDNA去除體系配制混合液,輕柔吸打混勻。簡(jiǎn)短離心(6000rpm,30s),并置于37℃溫育2min,以去除基因組DNA污染;然后于55℃溫育5min,使dsDNase失活。置于冰上。
gDNA去除反應(yīng)體系:
(3)按照以下體系的進(jìn)行第一鏈cDNA合成,輕柔吸打混勻。簡(jiǎn)短離心(6000rpm,30s),50℃溫育15min,反應(yīng)結(jié)束后85℃溫育5min以終止反應(yīng),將獲得的cDNA溶液于冰上放置用于后續(xù)實(shí)驗(yàn),或低溫-20℃保存。
反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)體系:
MonScriptTM5×RTIIISuperMix4μL
步驟(2)反應(yīng)得到的產(chǎn)物10μL
Nuclease-FreeWater補(bǔ)足至20μL
四、工業(yè)大麻CsbHLH100基因的擴(kuò)增
以步驟三(3)反轉(zhuǎn)錄獲得的cDNA作為RT-PCR反應(yīng)的模板,以步驟一中設(shè)計(jì)的專用引物作為RT-PCR反應(yīng)引物,擴(kuò)增工業(yè)大麻CsbHLH100基因全長(zhǎng)(見(jiàn)圖1),RT-PCR反應(yīng)體系:2×EsTaqMasterMix(Dye)10μL;10μM上游引物1μL;10μM下游引物1μL;cDNA1μL;ddH2O補(bǔ)足至20μL,總體積為20μL。PCR反應(yīng)程序:94℃預(yù)變性2min;94℃變性30s,58℃退火30s,72℃延伸30s,35個(gè)循環(huán);72℃,2min,后4℃保存。
五、目的基因的回收(用全式金生物公司提供的DNA凝膠快速純化試劑盒回收目的基因)
PCR產(chǎn)物經(jīng)1%瓊脂糖凝膠電泳,將凝膠中的目的條帶進(jìn)行膠回收,膠回收使用全式金生物公司的膠回收試劑盒進(jìn)行,包括步驟如下:
(1)在紫外燈下將目的條帶膠塊切下,盡量將不含DNA片段的空白凝膠去掉后放入1.5ml離心管中。
(2)如凝膠重100mg,可視為100μL。加入三倍體積溶于GelSolubilizationBuffer(yellow),于55℃水浴融膠6~10min,當(dāng)膠完全融化后,觀察溶液的顏色,如顏色為紫色,加入適量3M醋酸鈉(pH5.2),調(diào)整顏色和GSB顏色相同(黃色)。為增加DNA回收量,加入1倍體積異丙醇于已融化的凝膠溶液中。
(3)高溫時(shí)離心柱結(jié)合DNA能力弱,待融化的凝膠溶液降至室溫后,加入離心柱中靜置1min,10000rpm離心1min,棄流出液。
(4)向離心柱中加入650μL漂洗液WB,18~22℃,10000rpm離心1min,倒掉廢液。
(5)重復(fù)步驟(4),倒掉廢液后的離心管10000rpm離心2min,徹底去除殘留的WB,保留離心柱。
(6)將吸附柱移至干凈的1.5ml的離心管中,18~22℃放置2min使其殘存于漂洗液中乙醇的揮發(fā)干。
(7)將離心柱置于一干凈的離心管中,開(kāi)蓋靜置1min,使殘留乙醇揮發(fā)干凈,在柱的中央加入30~50μLEB或去離子水(pH>7.0),室溫靜置1min。
(8)10000rpm離心1min,洗脫DNA,將洗脫出的DNA于?20℃保存。離心管內(nèi)收集的從吸附柱膜上洗脫的溶液即是目的片段的純化產(chǎn)物回收液。
擴(kuò)增結(jié)果如圖1所示,其中,M:DNAmakerDL2000;泳道1(Y1?CK)、泳道2(Y1?PEG)、泳道3(Y7?CK)、泳道4(Y7?PEG)分別為CsbHLH100的擴(kuò)增產(chǎn)物;Y1表示“云麻1號(hào)”(纖維用工業(yè)大麻品種,抗旱性弱),Y7表示“云麻7號(hào)”(花葉用工業(yè)大麻品種,抗旱性強(qiáng));CK表示對(duì)照組,PEG?6000表示干旱脅迫組;對(duì)擴(kuò)增片段進(jìn)行切膠回收后,經(jīng)測(cè)序該回收片段序列與轉(zhuǎn)錄組獲得的Unigene序列一致,即該回收產(chǎn)物為工業(yè)大麻CsbHLH100基因,基因全長(zhǎng)如序列表中SEQIDNO.1所示。
實(shí)施例2
本發(fā)明所提供的一種檢測(cè)基因CsbHLH100在工業(yè)大麻中受干旱脅迫的差異表達(dá)方法,包括以下步驟:
一、干旱脅迫處理
挑選大小、外形一致“云麻1號(hào)”和“云麻7號(hào)”種子,使用70%酒精消毒,蒸餾水沖洗干凈并晾干備用。隨機(jī)挑選30粒種子,均勻擺放于9cm培養(yǎng)皿內(nèi),正常萌發(fā)處理(對(duì)照組)加入蒸餾水9ml,干旱脅迫處理(干旱脅迫組)加入20%聚乙二醇6000(PEG?6000)溶液9ml。置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng),培養(yǎng)條件:暗培養(yǎng)3d后;于光照12h,溫度25℃,黑暗12h,溫度20℃條件下繼續(xù)培養(yǎng)4d。在培養(yǎng)7d時(shí)取萌發(fā)種子或幼苗,每組不同處理設(shè)置3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。取樣后放至液氮中速凍,于?80℃超低溫冰箱保存?zhèn)溆谩?/font>
二、總RNA的提取(用美基生物公司提供的HiPurePlantRNAMiniKit進(jìn)行總RNA的提取)
(1)將對(duì)照組的“云麻1號(hào)”和“云麻7號(hào)”、干旱脅迫組的“云麻1號(hào)”和“云麻7號(hào)”的種子或幼苗分別置于研缽中加液氮研磨成細(xì)小粉末,每200mg樣品加入800μLBufferRLC,高速渦旋15~30s打散樣品,室溫靜置3min;在室溫下,12000rpm離心5min。
(2)把gDNAFilterColumn裝在2ml收集管中,轉(zhuǎn)移上清液轉(zhuǎn)移至過(guò)濾柱中,12000rpm離心2min,棄去gDNA過(guò)濾柱。
(3)向得到的濾液中加入0.5倍體積的無(wú)水乙醇,用移液槍吸打3~5次混勻。
(4)把HiPureRNAMiniColumn裝在2ml收集管中,轉(zhuǎn)移≤700μL混合液至柱子中。12000rpm離心30~60s。若混合液超過(guò)700μL,則倒棄濾液,把柱子裝回收集管中,轉(zhuǎn)移剩余混合液至柱子中12000rpm離心30~60s。
(5)倒棄濾液,把柱子裝回收集管中,加入500μLBufferRW1至柱子中。10000rpm離心30~60s。
(6)倒棄濾液,把柱子裝回收集管,加入500μLBufferRW2至柱子中,12000rpm離心30~60s,該步驟重復(fù)兩次。
(7)倒棄濾液,把柱子裝回收集管,12000rpm離心2min。將柱子轉(zhuǎn)移至1.5ml離心管,加入30~100μLRNaseFreeWater至柱子膜中央。
(8)室溫靜置2min,12000rpm離心1min,棄去柱子,濾液即RNA,存于-80℃超低溫冰箱中。
三、cDNA第一鏈的合成(用莫納生物公司提供的MonScriptTMRTIIISuperMixwithdsDNase(Two-Step)進(jìn)行cDNA第一鏈的合成)
(1)將模板RNA、MonScriptTMdsDNase、MonScriptTM10×dsDNaseBuffer、Nuclease-FreeWater、MonScriptTM5×RTIIISuperMix在冰上解凍,整個(gè)反應(yīng)體系于冰上配置。使用前將每種溶液渦旋振蕩混勻,簡(jiǎn)短離心(6000rpm,30s)以收集殘留在管壁的液體。為了保證反應(yīng)液配制的準(zhǔn)確性,進(jìn)行各項(xiàng)反應(yīng)時(shí),先配制成混樣,然后再分裝到每個(gè)反應(yīng)管中。
(2)按照以下體系進(jìn)行RNA中的gDNA去除體系配制混合液,輕柔吸打混勻。簡(jiǎn)短離心(6000rpm,30s),并置于37℃溫育2min,以去除基因組DNA污染;然后于55℃溫育5min,使dsDNase失活。置于冰上。
gDNA去除反應(yīng)體系:
(3)按照以下體系的進(jìn)行第一鏈cDNA合成,輕柔吸打混勻。簡(jiǎn)短離心(6000rpm,30s),50℃溫育15min,反應(yīng)結(jié)束后85℃溫育5min以終止反應(yīng),將獲得的cDNA溶液于冰上放置用于后續(xù)實(shí)驗(yàn),或低溫-20℃保存。
反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)體系:
MonScriptTM5×RTIIISuperMix4μL
(2)反應(yīng)得到的產(chǎn)物10μL
Nuclease-FreeWater補(bǔ)足至20μL。
四、qRT-PCR技術(shù)檢測(cè)基因CsbHLH100在工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅迫的差異表達(dá)情況,反應(yīng)在ABI公司7500熒光定量PCR儀上進(jìn)行,對(duì)基因的表達(dá)情況進(jìn)行分析(見(jiàn)圖2)。
(1)qRT-PCR反應(yīng)體系:
基因CsbHLH100的qRT-PCR反應(yīng)體系的配置:
上游引物100Q-F堿基序列如SEQIDNO.4所示:5'-aacacgctttgaagacca-3',下游引物100Q-R的堿基序列如SEQIDNO.5所示:5'-tcgaaccgttgatgattg-3'。
內(nèi)參基因EF1a的qRT-PCR反應(yīng)體系的配置:
上游引物EF1a-F的堿基序列如SEQIDNO.6所示:5'-cagttgagatgcaccacgag-3',下游引物EF1a-R的堿基序列如SEQIDNO.7所示:5'-ttgccaatttgaccagggtg-3'。
(2)qRT-PCR反應(yīng)程序:95℃預(yù)變性120s;95℃變性5s,60℃退火30s,40個(gè)循環(huán)。反應(yīng)在ABI公司7500熒光定量PCR儀上進(jìn)行分析。
結(jié)果分析:qRT-PCR檢測(cè)基因CsbHLH100在沒(méi)有干旱脅迫的情況下在工業(yè)大麻萌發(fā)種子中相對(duì)表達(dá)量為0.508(云麻1號(hào))和0.582(云麻7號(hào)),在經(jīng)過(guò)干旱脅迫處理后的工業(yè)大麻萌發(fā)種子中的相對(duì)表達(dá)量則明顯下降,分別下降2.5倍和14倍。說(shuō)明基因CsbHLH100在工業(yè)大麻種子萌發(fā)受到干旱脅迫后表達(dá)量下降,基因CsbHLH100屬于受干旱脅迫誘導(dǎo)表達(dá)的基因,表明基因CsbHLH100在工業(yè)大麻種子萌發(fā)受到干旱脅迫后能迅速的參與干旱脅迫響應(yīng)過(guò)程。
盡管上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出了詳盡的描述,但它僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例,而不是全部實(shí)施例,人們還可以根據(jù)本實(shí)施例在不經(jīng)創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下獲得其他實(shí)施例,這些實(shí)施例都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
文章摘自國(guó)家發(fā)明專利,工業(yè)大麻種子萌發(fā)響應(yīng)干旱脅表達(dá)的CsbHLH100基因及其擴(kuò)增引物和檢測(cè)方法;發(fā)明人:杜光輝,楊宇蕾,湯開(kāi)磊,楊陽(yáng),歐陽(yáng)文靜,劉飛虎;申請(qǐng)?zhí)?202410636013.1;申請(qǐng)日 2024.05.21
