荞麦内转录间隔区(ITS)的扩增及序列分析-四川农业大学

荞麦内转录间隔区（ITS）的扩增及序列分析

生物科学2002级曾子贤

指导老师吴琦副教授

摘要：本研究以野生金荞麦、栽培苦荞为材料，采用改进的CTAB法提取荞麦总DNA。设计一对特异性引物，对三份荞麦ITS区序列进行PCR扩增，均获得长约700bp的单一条带。PCR产物测序结果表明，野生金荞麦1号测序片段为699bp，包含ITS区序列为660bp；野生金荞麦2号测序片段为678bp，包含ITS序列为646bp；苦荞测序片段为640bp，包括ITS序列为599bp。将所得到的三份荞麦ITS区序列分别与GenBank中登录的荞麦ITS序列进行比较。结果表明，野生金荞麦1号与已知金荞麦ITS区同源率为90.8%，野生金荞麦2号与已知的金荞麦ITS区序列同源率达到91.6%。供试苦荞与已知苦荞ITS区同源率为99.8%。

关键词：野生金荞麦；苦荞；内转录间隔区（ITS）序列；5.8S rDNA；PCR；序列分析Amplification and Sequences analysis of Internal

Transcribed Spacer of Buckwheat

ZENG Zi-xian Biological Science, Grade 2002

Directed by WU Qi (Associate Prof. Ph. D)

Abstract：Wildness F. cymosum and cultivated F. tataricum were investigated in this article. By the improving method of CTAB DNA extraction, total DNA from three buckwheat was obtained.

A pair of specific primers was designed. The ITS regions of three buckwheat were amplified. The amplified fragments, about 700bp in length, were sequenced directly. The results show that the sequencing fragments are 699bp, 678bp and 640bp in length, including ITS regions of F. cymosum and F. tataricum are 660bp, 646bp and 599bp in length. Comparing F. cymosum and F. tataricum with sequences reported, it suggests that the homology rate of ITS sequence of F. cymosum, NO. 1 is 91.6% and NO. 2is 90.8% and the homology rate of the ITS sequence of F. tararicum is 99.8%.

Keywords: Wildness F. cymosum; F. tataricum; ITS sequences; 5.8S rDNA; Sequence Analysis

荞麦属于蓼科（Polygonaceae）荞麦属（Fagopyrum Mill）植物。荞麦不仅是营养丰富的粮食作物，也是有较好药用价值的药用植物。因此开展荞麦属植物的系统发育和分子进化研究，进一步完善荞麦属植物的分类和新种、野生种的鉴定，对丰富的荞麦遗传资源保护和利用以及荞麦属植物的开发和改良提供系统学资料。

KweonHeo等[1]对荞麦属的野生种进行了分类，将其划分为3大类（表1）。

表1 荞麦属的分类

第1类F. esculentum F. homotropicum F. esculentum. Ancestralis

第2类F. cymosum F. tataricum F. tataricum. potanini

第3类F. callianthum

F. capillatum

F. gilesii

F. gracilipes

F. leptopodum

F. urophyllum

F. lineare

F. macrocarpum

F .pleioramosum

F. rubifolium

F. statice

近年来，分子生物学研究技术如RFLP分析、AFLP分析、SSR分析、RAPD分析、DNA 序列分析为分子系统学的研究提供了重要的分子标记资料。其中核糖体DNA内转录间隔区（ITS）序列分析已被广泛的用于植物属内、近缘属间的系统发育分析[2]。对于荞麦种间亲缘关系，国际上多从传统的形态学、种间可杂交性、同功酶、cpDNA、rDNA、rbcL、accD、RAPD和ITS等方面进行研究。

植物基因组因其结构和功能上的差异，进化速率有所不同。核基因组(nDNA)进化最快，约为叶绿体基因组(cpDNA)的2倍，线粒体基因组(mtDNA)进化最慢，还不到叶绿体基因组的1/3[3]。由于cpDNA的进化速率远远低于nDNA，限制了其在较低分类阶元（如属、亚属）中的应用。因此，众多的研究者将注意力集中到nDNA中进化较快的DNA序列上，18S-26S 核核糖体DNA（nrDNA）的内转录间隔区ITS(Internal transcribed spacer）正是符合要求的序列之一。

植物细胞核中，编码rRNA的基因是一些高度重复序列组成的多基因家族，其中，编码核糖体小亚基rRNA的18S基因与5.8S、26S基因共同构成一转录单位（图1所示）。其中，18S与5.8S、26S间的基因间区分别为内转录间隔区（ITS）1和2。也就是说，ITS区被5.8S 分隔成ITS1和ITS2两个区域。ITS1和ITS2的转录物在rRNA加工的过程中被切掉，但这两部分在nrRNA成熟过程中具有重要作用［4］。