Luận văn thạc sĩ Sinh học Hoàng Đăng Hiếu
Một số locus được sử dụng trong phương pháp DNA barcode ở thực vật
tải về 477.37 Kb.
|
- Điều hướng trang này:
- 1.4.2. Vùng gen mã hóa ribosome
- 1.4.3. Trình tự gen luc lạp
- Bảng 1.1. Thông tin của một số mồi DNA Barcode thiết kế cho hệ gen lục lạp
- 1.4.4. Trình tự gen rbcL
- 1.4.5. Trình tự gen matK
- 1.4.6. Trình tự gen rpoB và rpoC1
- 1.4.7. Trình tự gen ycf5
- 1.4.8. Trình tự hai gen trnH-psbA
- 1.4.9. Trình tự hai gen trnL(UAA)-trnF(GAA)
1.4. Một số locus được sử dụng trong phương pháp DNA barcode ở thực vật1.4.1. Trình tự gen nhânCác trình tự barcode được nhân bản từ DNA hệ gen của bố mẹ dự kiến sẽ cung cấp nhiều hơn thông tin về các loài cần xác định. Tuy nhiên khó khăn trong việc khuếch đại PCR từ gen nhân vì gen nhân chủ yếu là đơn gen hoặc có bản sao gen thấp, đặc biệt từ sự suy thoái và chất lượng DNA genome và khả năng phân biệt dưới loài do bảo toàn gen chức năng có thể chính là lý do tại sao hạn chế số lượng các gen nhân được thử nghiệm trong xác định loài bằng phương pháp DNA barcode [36], [39]. 1.4.2. Vùng gen mã hóa ribosomeGen rDNA là hệ thống đa gen mã hóa phần RNA của ribosome. Các gen DNA ribosome (rDNA) mang trình tự vừa có tính bảo thủ vừa có tính đa dạng thích hợp để phân biệt các loài gần gũi. Trong tế bào, rDNA được sắp xếp như các đơn vị được lặp lại ngẫu nhiên bao gồm DNA mã hóa ribosome 18S, 5,8S, 28S và xen giữa các trình tự không mã hóa ITS1, ITS2 (internal transcribed spacers) nằm ở hai bên sườn của vùng 5,8S. Vùng mã hóa của ba gen rDNA được bảo tồn cao hơn hai vùng ITS. Nhìn chung các đơn vị rDNA được lặp lại hàng nghìn lần và được sắp xếp tập trung tại vùng lớn trên nhiễm sắc thể. Một trong những tính năng đáng chú ý nhất của rDNA là từng đơn vị trong hệ thống đa gen không tiến hoá độc lập, thay vào đó tất cả các đơn vị tiến hoá một cách phối hợp nhờ vậy mà rDNA đạt mức ổn định cao hơn trong loài nhưng khác biệt giữa các loài khác nhau. Hiện tại, nrITS vùng ITS của gen nhân được xem là một trong những công cụ hữu ích nhất để đánh giá phát sinh loài ở cả thực vật và động vật vì nó phổ biến trong tự nhiên, kế thừa từ bố mẹ và biến đổi cao do ít hạn chế chức năng. Một số nghiên cứu gần đây ở cây sinh sản hữu tính và cây sinh sản vô tính cho thấy một số mức độ biến đổi số các bản sao của trình tự ITS1 và ITS2 do nhiều nguyên nhân như lai gần, phân ly, tái tổ hợp, tỷ lệ đột biến cao và hình thành gen giả của các gen chức năng dẫn đến những thay đổi đó. Trên cơ sở này nrDNA có thể được sử dụng để phân định chính xác và hiệu quả thực vật trong cùng loài với đặc điểm lịch sử đời sống khác nhau (một năm, lâu năm, trên cạn, dưới nước) và nguồn gốc tiến hóa khác nhau [36], [39] [40]. 1.4.3. Trình tự gen luc lạpHệ gen lục lạp của thực vật gồm phân tử DNA mạch vòng có kích thước 120 - 160 kb chia làm hai bản sao đơn là bản sao đơn lớn (large single-copy region) và bản sao đơn nhỏ (small single-copy region). Hai bản sao được phân cách bởi hai chuỗi lặp lại đảo nhau (IRa và IRb) có độ dài trung bình 20 - 30 kb. Hệ gen lục lạp chứa tất cả các gen rRNA (4 gen ở thực vật bậc cao), các gen tRNA (35 gen) và các gen khác mã hóa cho các protein tổng hợp trong lục lạp (khoảng 100 gen) cần thiết cho sự tồn tại của chúng. Bảng 1.1. Thông tin của một số mồi DNA Barcode thiết kế cho hệ gen lục lạp
→: mồi xuôi; ←: mồi ngược Hệ gen lục lạp có tính bảo thủ cao và mang tính đặc thù của từng loài do vậy việc sử dụng các kết quả phân tích hệ gen lục lạp vào nghiên cứu phát sinh loài và phân loại thực vật được các nhà khoa học rất quan tâm. Dựa trên những thông tin có sẵn từ các nghiên cứu về phát sinh loài và các nghiên cứu gần đây, một số locus là đoạn gen hay các gen được chọn để nghiên cứu làm chỉ thị barcode tiềm năng cho các loài thực vật trên trái đất. Có khoảng 20 gen lục lạp có độ dài phù hợp (khoảng 1 kb) được sử dụng trong nghiên cứu phát sinh loài. Các gen này chứa đựng nhiều mức độ tiến hoá và vì vậy phù hợp cho nhiều mức độ phân loại [36], [38], [35]. Các locus khác nhau đã được đề xuất về điều tra nhóm, mồi thích hợp cho các gen này được trình bày trong bảng 1.1. 1.4.4. Trình tự gen rbcLTrong các gen lạp thể, rbcL là trình tự gen đặc trưng nhất, mã hóa các tiểu đơn vị lớn của rubilose - 1,5 - bisphosphate cacboxylase/ oxygenase (RUBISCO). rbcL là gen đầu tiên được giải trình từ thực vật. rbcL đã được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu phát sinh loài và phân loại thực vật với hơn 10000 trình tự rbcL có sẵn trong GenBank. Do sự dễ dàng trong khuếch đại PCR ở một số nhóm thực vật, CBOL gần đây đã công nhận rbcL là một trong những trình tự gen tiềm năng nhất cho các nghiên cứu DNA barcode ở thực vật. Tuy nhiên, do khả năng phân biệt loài thấp, nên hầu hết các nhóm đều cho rằng nên sử dụng kết hợp rbcL với các với các chỉ thị barcode khác, ví dụ như matK là hai locus barcode chuẩn cho thực vật [36], [37], [39]. 1.4.5. Trình tự gen matKTrong số các gen lục lạp, matK là một trong những gen tiến hoá nhanh nhất, có kích thước khoảng 1550 bp và mã hóa cho enzyme maturase liên quan đến quá trình loại bỏ các intron loại 2 trong quá trình phiên mã RNA. Do matK tiến hoá nhanh và có mặt hầu hết trong thực vật nên đã được sử dụng như một chỉ thị trong nghiên cứu mối quan hệ giữa các loài và phát sinh loài ở thực vật. CBOL đã thử nghiệm matK trên gần 550 loài thực vật và thấy rằng 90% mẫu thực vật hạt kín dễ dàng khuếch đại trình tự bằng cách sử dụng một cặp mồi đơn và đề nghị sử dụng matK là một trong những locus barcode chuẩn cho thực vật [36], [40]. 1.4.6. Trình tự gen rpoB và rpoC1Gen rpoB, rpoC1, rpoC2 mã hóa ba trong 4 tiểu đơn vị của RNA polymerase lục lạp. Khi nghiên cứu họ Dipterocarpaceae, Tsumura và đtg (1996) đã nhận thấy gen rpoB là thích hợp để nghiên cứu phát sinh loài. Hiện nay rpoB là gen được sử dụng nhiều trong nghiên cứu phát sinh loài và xác định các loài vi khuẩn, đặc biệt là khi nghiên cứu các chủng có quan hệ gần gũi. Cùng với gen 16S rRNA, rpoB được sử dụng trong nhiều nghiên cứu để xác định loài vi khuẩn mới, do vậy các gen này được đề xuất là chỉ thị barcode độc lập hoặc kết hợp với một số gen khác. Trong các nghiên cứu gần đây, CBOL đã thử nghiệm 7 locus và thấy rằng khả năng phân biệt loài cuả đoạn gen rpoC1 là thấp nhất (43%). Mặc dù vậy, trong nghiên cứu Liu và đtg (2010) đã chỉ ra rpoC1 là một chỉ thị rất hữu ích khi được sử dụng để phân biệt các loài bryophytes. Do vậy cần có các nghiên cứu tiếp theo để chứng minh sự phù hợp khi sử dụng rpoB và rpoC1 làm chỉ thị barcode trong các nghiên cứu giám định loài [36], [38]. 1.4.7. Trình tự gen ycf5ycf5 mã hóa cho một protein có chứa 330 amino acids. Gen này được bảo tồn trên tất cả các vùng thực vật và đã được kiểm nghiệm cho phù hợp với DNA barcode của một vài nhóm. Tuy nhiên, gen này chưa được công nhận và sử dụng nhiều trong vai trò của một DNA barcode [36], [35]. 1.4.8. Trình tự hai gen trnH-psbAGen trnH-psbA có kích thước trung bình khoảng 450 bp, nhưng thay đổi từ 296 đến 1120 bp, trnH-psbA được chứng minh là có khả năng xác định loài cao. Locus trnH-psbA đã được khuếch đại thành công ở nhiều thực vật hạt kín và hạt trần. Tuy nhiên, trong nhiều thực vật hạt kín trnH-psbA lại có kích thước rất ngắn (~ 300 bp), kích thước của gen này thay đổi lớn do sự có mặt của gen rpS19 hoặc các gen giả nằm giữa cùng gen của hai gen trnH và psbA. Trong nhiều nghiên cứu gần đây đã đề xuất việc sử dụng trnH-psbA như chỉ thị barcode độc lập cho thực vật hay kết hợp với matK. CBOL thấy rằng khả năng phân biệt loài của trnH-psbA là cao nhất (69%) trong số 7 locus được thử nghiệm và do đó đề nghị nó như là chỉ thị barode bổ sung. trnH-psbA có thể sử dụng trong hệ thống barcode ba locus khi hệ thống barcode hai locus không cung cấp đầy đủ khả năng phân tích [36], [28]. 1.4.9. Trình tự hai gen trnL(UAA)-trnF(GAA)Locus trnL (UAA) - trnF (FAA) chứa gen trnL (UAA), vùng intron và vùng nằm giữa hai gen trnL (UAA) và trnF (GAA). Taberlet và đtg là nhóm nghiên cứu đầu tiên sử dụng trnL trong các nghiên cứu hệ thống học thực vật. Vùng không mã hoá trnL(UAA) và trnF (GAA) không phải là vùng có sự biến đổi lớn nhất của DNA lục lạp nhưng có ưu thế như cấu trúc bậc 2 với vùng biến đổi và vùng bảo thủ xen kẽ nhau. Điều này tạo thuận lợi cho các nghiên cứu tìm kiếm trình tự nucleotide ở các vùng bảo thủ để thiết kế mồi và sử dụng kỹ thuật PCR để khuếch đại các đoạn gen ở vùng biến đổi. Trong nghiên cứu để xác định trnL (UAA) intron có nên được sử dụng làm vùng DNA barcode, Taberlet (2007) đã sử dụng 100 loài thực vật và kết luận rằng trnL intron có thể sử dụng như là một barcode của thực vật, trnL-trnF là một barcode tiềm năng cho phân tích, xác định các loài thực vật [29], [36], [40]. Каталог: files -> ChuaChuyenDoi ChuaChuyenDoi -> ĐẠi học quốc gia hà NỘi trưỜng đẠi học khoa học tự nhiên nguyễn Thị Hương XÂy dựng quy trình quản lý CÁc công trìNH ChuaChuyenDoi -> TS. NguyÔn Lai Thµnh ChuaChuyenDoi -> Luận văn Cao học Người hướng dẫn: ts. Nguyễn Thị Hồng Vân ChuaChuyenDoi -> 1 Một số vấn đề cơ bản về đất đai và sử dụng đất 05 1 Đất đai 05 ChuaChuyenDoi -> Lê Thị Phương XÂy dựng cơ SỞ DỮ liệu sinh học phân tử trong nhận dạng các loàI ĐỘng vật hoang dã phục vụ thực thi pháp luật và nghiên cứU ChuaChuyenDoi -> TRƯỜng đẠi học khoa học tự nhiên nguyễn Hà Linh ChuaChuyenDoi -> ĐÁnh giá Đa dạng di truyền một số MẪu giống lúa thu thập tại làO ChuaChuyenDoi -> TRƯỜng đẠi học khoa học tự nhiêN ChuaChuyenDoi -> TRƯỜng đẠi học khoa học tự nhiên nguyễn Văn Cường tải về 477.37 Kb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|