[发明专利]一种虚拟合成物种调查异源多倍体物种起源的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种虚拟合成物种调查异源多倍体物种起源的方法。适用于调查亲本物种变异类型较多的各种异源多倍体物种的起源。

背景技术

多倍体物种广泛存在于高等植物中,根据染色体组是否来源于相同物种,可分为同源多倍体和异源多倍体。很多重要作物比如甘蓝型油菜、陆地棉和普通栽培小麦都是异源多倍体物种，其染色体组来自于至少两个不同的亲本物种。

尽管很多异源多倍体物种的染色体组组成已被揭示，但是由于亲本种的变异类型众多，遗传变异广泛，人们对于异源多倍体物种各亚基因组的供体亲本类型并不是很清楚，由此也引起了对其起源和进化上的争论。

调查异源多倍体亲缘关系和起源可通过种间杂交、细胞学和分子生物学方法等方法进行, 其中一种重要的方法是：利用亲本物种合成并重演异源多倍体物种的形成。该方法主要包括以下过程：利用亲本物种进行种间杂交，人工合成异源多倍体，再与现有的自然异源多倍体进行分子生物学等方面的比较，最后根据来源于不同类型的亲本物种的人工合成种与自然异源多倍体的相似程度来推测该异源多倍体的原始祖先种类型。该方法能较大程度地模拟异源多倍体遗传物质的起源，是一种较为直接的方法。但该法存在以下主要缺点：人工合成异源多倍体过程繁琐，涉及远缘杂交，胚挽救，染色体加倍等程序，工作量大，且难以成功获得源于所有亲本物种类型的人工合成种。

另一种方法是，对亲本物种不同类型和自然异源多倍体进行比较，根据亲本种各变异类型与自然异源多倍体遗传差异程度，推测该异源多倍体的亲本种类型。该法虽然简单易行，但异源多倍体包含了来源于两个或更多物种的不同基因组，在分析某一种亲本物种与异源多倍体关系的过程中，异源多倍体中源于另一（其它）亲本物种的基因组会对分析造成干扰。

现代分子生物学的快速发展为研究异源多倍体的起源提供新的途径，如通过测序比较亲本物种和自然异源多倍体某些基因的DNA序列差异，通过细胞质DNA的分子标记，比较亲本物种和自然异源多倍体细胞质遗传物质的差异等，但以上该方法均需事前获得某特异基因的序列和开放出特异的引物，并且其揭示的信息量在基因组水平上非常有限。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种虚拟合成物种调查异源多倍体物种起源的方法，该方法结合现代分子生物学方法模拟人工合成异源多倍体物种的分子特征，为研究异源多倍体的起源提供了新的途径，本发明的主要特点是：采用了人工合成异源多倍体的原理，但避免了人工合成的繁琐过程，可同时对待测亲本物种的所有变异类型进行分析，亦能扣除另一（其它）亲本种基因组对分析结果的影响，方法简单，时间周期短，耗资少，节省人力物力。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术措施：

本发明的原理是：很多重要作物都是异源多倍体物种，其起源和进化上一直存在着争论。研究异源多倍体起源物种起源的多种方法中，利用亲本种合成并重演物种的形成是研究其起源最直接和重要的方法，但是该法过程复杂，且难以将亲本种的所有变异类型都囊括在内。基于该法，本发明阐述了一种利用虚拟合成物种研究异源多倍体起源的方法，其基本原理是：在合成异源多倍体物种的过程中，亲本物种的遗传物质传递给后代，亲本物种具有的分子特征能在合成后代中得到体现，因此对待测亲本不同变异类型和另一亲本物种进行全基因组的分子扫描，继而模拟出不同来源的异源多倍体的分子特征（即虚拟合成异源多倍体），并与自然异源多倍体材料的分子特征进行比较，根据遗传差异的大小推导自然异源多倍体物种的亲本类型。基于虚拟合成物种的策略研究异源多倍体物种起源的优点是，该法能扣除另一（其它）亲本物种基因组对分析结果的影响；能对亲本种的任何变异类型进行异源多倍体的虚拟合成，可在尽可能大的范围内寻找异源多倍体原始亲本供体类型；无需经历杂交、胚挽救、染色体加倍等过程，省时省力。

本发明提出的虚拟合成物种调查异源多倍体物种起源的方法步骤如下：

1）将亲本物种及自然异源多倍体全基因组分子扫描：采用SSR、AFLP等常规PCR技术对自然异源多倍体及其亲本物种进行全基因组水平分子标记特征扫描；

2）虚拟合成异源多倍体：根据合成异源多倍体过程中，亲本具有的分子特征能在合成后代中得到体现的原则，双亲或亲本之一中标记为“1”的则在虚拟合成异源多倍体中记为“1”，在双亲中都为“0”的则在虚拟合成异源多倍体中记为“0”，据此利用双亲的分子标记数据模拟出合成种的分子标记数据；