一种基于核酸的树表型预测方法技术

本发明专利技术涉及使用ＤＮＡ探针为已知纸浆和纸生产线预测纤维长度和快速筛选优质树木的方法。该方法包括从杂种云杉活组织来源分离基因组ＤＮＡ，云杉ＤＮＡ探针与该基因组ＤＮＡ杂交和光密度分析评价所得宗教图谱的强度。这可确定杂交群体中两个亲本物种的遗传混合（或渐渗）的确切程度。由于（在该方法中发现的）在所测杂种云杉群体中遗传渐渗程度和纤维长度的线性相关，所以ＤＮＡ探针杂交图谱的强度可用于直接、准确和可重复地预测该群体中单个杂种云杉内（对于给定树龄）存在的纤维长度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
a)专利
本专利技术属于分子生物学和树改良、纸浆和纸张性质评价领域，本专利技术可以更有效地从自然的和种植的树木群中筛选有给定纤维性质的树用于特定纸浆和纸生产线。B)
技术介绍
很长时间以来，认为渐渗现象(一种自然形式的遗传杂交)普遍出现在云杉属植物物种北美云杉(Picea sitchensis)、白云杉(P.glauca)和恩格曼氏云杉(P.engelmannii)之间(Daubenmire，R.(1968)Can.J.Bot，46787-798)。这种杂交发生的区域被称为“渐渗带”，一个例子能在大不列颠哥伦比亚Nass Skeena过渡中找到(图1)。在这个带中出现了两个主要的这种自然杂种群“interior”杂种(它主要是白云杉和恩格曼氏云杉的混合物)和interior与北美云杉的杂种(Sutton，B.C.S.，等，(1991)Theor.Appl.Genet.82242-248)，尽管此带的准确范围并不清楚，基因型的继承(representation)(家系)也很难确定(Roche，L.(1996)NewPhytol.68505-554)。已知interior和北美云杉被报道有本质上不同的基本纤维特性-interior纤维细，2.0-3.5mm×25-30μm；北美云杉纤维粗，3.2-5.6mm×35-45μm(I senberg，I.H.Pulp woods of the unitedstate and canada，vol.I-Softwoods.第3版.Inst.Pap.Chem.Appleton，WI(1981))-可以合理地推想，在渐渗带发现的杂种树可能遗传了这些特性，并不同程度地依靠于物种之间杂交的程度。为了表征这些区带并测试是否自然遗传杂交对这些树的木材质量产生影响，一种重要的前提条件是，开发以逐株树为基础确定区带内杂交程度的方法。通常，树木的鉴定是以总体形态学性状的视觉检验为基础来做的。然而，这个技术当企图区分关系很相近、但遗传学上显著不同的杂种时，可证明是不准确的。同功酶分析等方法也有一些用途，但是它很费时费力，并缺少能区分有很近关系克隆的精确性(Murphy，R.W.Protein IIsozyme electrophoresis，InHillis，D.M.；Moritz，C.，编.Molecular Systematics.Sunderland，MA，U.S.A.Sinauer Associates，45-126(1990))。区别杂种树木的好得多的方法是基于DNA多型性(每株树具有的基因结构的微小改变)来区分的方法(Potter，S.(1998)PPR 1356)。在先的研究已经报道了基于细胞器(叶绿体和线粒体)遗传模式对interior和北美云杉的物种特异性DNA探针的分离(Sutton，b.c.s.等，(1993)Can.J.For.Res.24278-285)，这可以用于在interior/北美云杉基础上对克隆作指纹分析。但这些探针给不出在渐渗的克隆中杂交程度的信息。基于核酸序列的探针也已经取得了不同的成功——例如，已知红、黑云杉(red and black spruce)核糖体DNA(rDNA)区域显示一些多态区域的种内变异，这已经被用于产生种特异性RAPD标记。这些标记本质上基于其一般适用性(即跨物种时)难以确定的随机序列(Bobola，M.S.等，(1992)Mol.Biol.Evol，9125-137；Perron，M.等，(1997)Molecular ecology 6725-734)。与对红、黑云杉报道的情形相反，本专利技术描述了一种用于(Nass-Skeena渐渗带中的)interior/北美云杉杂种的核酸探针，它能定量评价在两物种间遗传杂交的程度。这个探针，Eco2.0，基于一段酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)18S rDNA，并以定量方式检测光密度图像分析(densitometric image analysis)确定的种特异性18S外部转录间隔区(external transcribed spacer，ETS)多形性。提供一种新的方法来鉴定具有优良表型的树木谱系，是有很大需求的。专利技术概述本专利技术的目的之一是提供鉴定具有优良表型的个体树木的方法。依照本专利技术，提供了Eco2.0探针，它的纯化和序列表征，以及它作为在Nass-Skeena带中个体杂种渐渗程度标记的用途。a)Eco2.0探针被分离并被克隆进大肠杆菌(E.coli)。b)该探针被纯化并被部分地测序以确定其同一性。c)通过直接比较从横跨Nass-Skeena渐渗带的地理区域中选择的个体树木样品的Southern印迹带强度型式和纤维性质参数，评价了该探针作为杂种纤维质量的标记的有用性。依照本专利技术，提供了鉴定能表达希望的生物学和/或生物化学表型的树木谱系的方法，包含以下步骤a)从纯种和/或其杂种的树木中获取核酸样品，如DNA或者RNA；b)通过将步骤a)的所述核酸样品用至少一种限制酶处理获得限制性片段的限制图谱，其中所述限制酶使纯种和/或其杂种的所述限制图谱之间的差异最大化；c)通过将步骤b)的处理过的核酸样品与至少一个标记的探针例如但不限于Eco2.0作用，以使所述探针和所述核酸样品间互补杂交，来显现步骤b)的所述限制图谱，其中所述的探针允许检测杂交程度和/或纯种和/或其杂种树木间的所述限制性片段的不同强度；和d)将步骤c)的所述限制图谱和/或限制性片段强度与所述树木的至少一种选择的生物学和生物化学表型相关联，其中所述表型和与所述表型相关联的遗传座位相联系。步骤d)可以进一步包括预测所述限制图谱和/或限制性片段强度与所述表型之间关系的标准曲线。纯种和/或其杂种树木可以是自然或者人工产生的。步骤a)所述的核酸样品可以从叶、形成层、根、芽、茎、木栓、韧皮部或木质部获得。所述树木可以是云杉属(Picea)的，或者可以是选自杨属(Populus)、桦木属(Betula)、冷杉属(Abies)、落叶松属(Larix)、红豆杉属(Taxus)、榆属(Ulmus)、李属(Prunus)、栎属(Quercus)、苹果属(Malus)、草莓树属(Arbutus)、柳属(Salix)、悬铃木属(Platanus)、槭属(Acer)、铁杉属(Tsuga)、黄杉属(Pseudotsuga)、松属(Pinus)、梣属(Fraxinus)、桉属(Eucalyptus)、金合欢属(Acacia)、相思子属(Abrus)、柏木属(Cupressus)、水青冈属(Fagus)、刺柏属(Juniperus)、崖柏属(Thuja)和Canya的属的。步骤c)可以还包括测量所述限制性片段的强度。所找寻的生物的或生物化学的表型可以例如选自纤维长度，木材密度，纤维崩散性(collapsibitity)，纤维粗度，细胞壁厚度，生长速率，木质素含量，愈创木基木质素含量，丁香基木质素(syringyllignin)含量，碳水化合物含量，牛皮纸浆产率，机械纸浆能量需要，化学制浆的化学药品摄取(chemical uptake for chemical pulping)，提取物含量(extractive co本文档来自技高网...

【技术保护点】
鉴定能表达希望的生物学和／或生物化学表型的树木谱系的方法，包含以下步骤：ａ）从纯种和／或其杂种的树木中获得核酸样品；ｂ）通过将步骤ａ）的所述核酸样品用至少一种限制酶处理获得限制性片段的限制图谱，其中所述限制酶使纯种和／或其杂种的所述 限制图谱之间的差异最大化；ｃ）通过将步骤ｂ）的处理过的核酸样品与至少一个标记的探针作用，使所述探针和所述核酸样品间互补杂交，来显现步骤ｂ）的所述限制图谱，其中所述探针允许检测杂交程度和／或纯种和／或其杂种树木间的所述限制性片段的不同强度 ；和ｄ）将步骤ｃ）的所述限制图谱和／或限制性片段强度与所述树木的至少一种选择的生物学和生物化学表型相关联，其中所述表型和与所述表型相关联的遗传座位相联系。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S泊特，PA沃特森，
申请(专利权)人：加拿大纸浆和纸张研究所，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]