台灣野生大豆基因組與染色體標幟之初探 摘要 結果與討論 材料與方法

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1 台灣野生大豆基因組與染色體標幟之初探 摘要 結果與討論 材料與方法
Preliminary studies on the genome and chromosome markers of wild soybeans collected in Taiwan 陳 玄1 邢禹依2 鍾美珠2 謝兆樞1 台灣大學 農藝學系暨研究所 中央研究院 植物暨微生物研究所 摘要 結果與討論 SB92 大豆 (Glycine max ) 是世界上最重要的豆科作物，大豆屬野生物種為育種上相當重要的遺傳資源。台灣擁有豐富大豆屬野生物種資源，其中包含4種不重基因組之物種。 大豆屬物種的染色體數量多 (2n=40)，大小相似又缺乏明顯的形態特徵，對其基因組內重複性序列的分佈位置及扮演角色的認識又相當缺乏，因此大豆屬物種之基因組分類及染色體核型分析的研究都受到相當大的限制。 本實驗利用生物資訊，於美國農部JGI所公佈之栽培種大豆全基因組定序 (whole-genome shotgun；WGS) 計畫資料庫內找到三個新的重複性序列，分別命名為SBRS1、SBRS2及SBRS3。同時利用點轉漬雜合篩選出兩個基因組間非專一性的ISSR (inter simple sequence repeat) 擴增片段，分別命名為SBRS4及SBRS5。 其中，SBRS1可做為大豆屬物種GG基因組之標幟。SBRS2及SBRS3可當成標示第9、14及20條虛擬染色體之標幟。而SBRS4可用於輔助GG基因組之染色體核型分析。SBRS5可做為G. tomentella (DDD1D1) 基因組及其中兩對染色體之標幟。 研究結果指出，利用螢光原位雜交 (fluorescent in situ hybridization, FISH) 標定染色體或基因組非專一性重複性序列於不同野生大豆之染色體上，因該序列在基因組內分佈狀況的不同，會出現不同的螢光訊號，仍可用於基因組或染色體標幟、染色體核型分析及基因組演化之研究。 SB92於資料庫中聚集於11條虛擬染色體之特定區域，利用FISH將其標定於G. soja染色體上， 出現22個螢光訊號，其結果與資料庫吻合，表示JGI大豆WGS基因組資料庫可用於粗估基因組內重複性序列之分佈， 但因為資料庫中大多數SB92之重複數都未能銜接於虛擬染色體 (pseudomolecule)上，表示該資料庫不適用於預估重複性序列之重複數。 SBRS1於資料庫中散佈於整個虛擬染色體上，以FISH標定該序列於G. soja染色體上，結果與資料庫預測結果相吻合， 表示資料庫於評估重複性序列分佈狀況之可行行。 SB92 45S rDNA 10 µm SBRS1 SBRS2 SBRS3 SBRS2與SBRS3於JGI大豆WGS基因組資料庫中都零星的散佈於整個基因組內，但SBRS2於第9條虛擬染色體上大量集中，而SBRS3於則在第14條虛擬染色體上兩個區域及第20條虛擬染色體上一個區域大量聚集出現，利用FISH標定這兩個重複性序列於G. soja染色體上，這兩個重複性序列分別可做為第9 、14及20條虛擬染色體之標幟。 材料與方法 植物材料 物種 code 基因組 2n 採集地 G. Soja Soja065 GG 40 桃園大溪楠仔溝 G. Tomentella Tom034 DDD1D1 80 屏東 G. dolichocarpa Tom039 A6A6DD 台東 G. tabacina Tab074 A6A6B3B3 金門 將SBRS1、 SBRS2 及SBRS 3為探針標定在三種2n=80之野生大豆物種G. tomentella 、G. dolichocarpa 及G. tabacina之染色體上，這三個序列與45S rDNA之訊號重疊，該現象之原因及是否具有演化意義仍有待進一步的研究。 實驗流程 SBRS4 SBRS4為 ISSR之擴增 片段，其為基因組非專一性序列，利用FISH將其標定在4種野生大豆染色體上，僅G. soja染色體上出現訊號， 而且每條染色體上呈現之訊號不盡相同， 可做為輔助GG基因組核型分析的工具。 SBRS5亦為物種基因組非專一性的重複性序列，FISH結果該探針分別於G. tomentella 之兩對染色體之中間區域及尾端出現訊號， 其他物種染色體上則沒有任何訊號出現；該結果表示，即使是非專一性重複性序列因其在基因組內分佈狀況的差異，仍有機會成為基因組或染色體標幟。 於資料庫中進行 比對演算 (Blast) FISH 利用生物資訊於資料庫 找尋重複性序列 利用ISSR於野生大豆 基因組內得到重複性序列 SBRS1 , SBRS2 ,SBRS3 點轉漬 (Dot blot) 雜合篩選 高重複性之擴增片段 SBRS4 ,SBRS5 SB92 45S rDNA 45S rDNA SBRS1-3 SBRS5