德國(guó)耶拿在農(nóng)業(yè)分子育種方面的全套解決方案

孫婷德國(guó)耶拿分析儀器股份公司主要內(nèi)容農(nóng)業(yè)分子育種的研究進(jìn)展轉(zhuǎn)基因育種、SSR分子標(biāo)記育種及TILLING遺傳育種的技術(shù)路線(xiàn)農(nóng)業(yè)分子育種研究中所遇到的挑戰(zhàn)及德國(guó)耶拿給出的解決方案

在20世紀(jì)之前,農(nóng)業(yè)育種根本上是一種“藝術(shù)〞;在孟德?tīng)栠z傳學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)后,育種家們才逐漸把“科學(xué)〞融入“藝術(shù)〞之中。在傳統(tǒng)育種中,根本上是對(duì)表現(xiàn)型進(jìn)行直接選擇,因此常常又被稱(chēng)為“經(jīng)驗(yàn)育種〞,一般存在周期長(zhǎng)、效率低等缺點(diǎn)。近20年來(lái),隨著分子生物學(xué)和基因組學(xué)等新興學(xué)科的飛速開(kāi)展,使育種家對(duì)基因型進(jìn)行直接選擇成為可能,農(nóng)業(yè)分子育種因此應(yīng)運(yùn)而生。分子育種就是把表現(xiàn)型和基因型選擇結(jié)合起來(lái)的一種作物遺傳改進(jìn)理論和方法體系,可實(shí)現(xiàn)基因的直接選擇和有效聚合,大幅度提高育種效率,縮短育種年限,在提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)、增強(qiáng)抗性等方面已顯示出巨大潛力,成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)育種的主要方向

農(nóng)業(yè)分子育種的開(kāi)展

農(nóng)業(yè)分子育種的研究進(jìn)展根據(jù)分子手段參與形式的不同,分子育種可分為以下幾種主要類(lèi)型分子標(biāo)記育種轉(zhuǎn)基因育種TILLING遺傳育種建立DNA文庫(kù)篩選鑒定SSR擴(kuò)增SSR序列電泳多態(tài)性分析連鎖圖譜構(gòu)建生長(zhǎng)性狀關(guān)聯(lián)分析及評(píng)估體系的構(gòu)建SSR分子標(biāo)記的技術(shù)路線(xiàn)

分子標(biāo)記育種技術(shù)路線(xiàn)SSR分子標(biāo)記育種樣品量大核酸提取、核酸檢測(cè)、加樣、PCR等工作量巨大核酸提取純化核酸質(zhì)控檢測(cè)PCR擴(kuò)增電泳/條帶分析樣品處理PCR

反應(yīng)體系加樣

SSR工作流程應(yīng)用舉例:

檢測(cè)6000個(gè)玉米樣本的40個(gè)SSR序列

處理6000個(gè)玉米?！布s1個(gè)月〕手工抽提純化6000個(gè)樣本的核酸〔約3個(gè)月〕核酸純度和濃度檢測(cè)——單個(gè)樣本檢測(cè)〔約7天〕PCR反響體系加樣〔每次PCR前30min〕PCR擴(kuò)增(40對(duì)引物檢測(cè)6000個(gè)樣本，即至少240000個(gè)孔的PCR，用96孔板擴(kuò)增，要進(jìn)行2500次PCR。1臺(tái)PCR儀需3年，10臺(tái)PCR儀約3個(gè)半月〕多態(tài)性分析核酸提取純化核酸質(zhì)控檢測(cè)PCR擴(kuò)增電泳/條帶分析樣品處理PCR

反應(yīng)體系加樣

SSR分子標(biāo)記面臨的挑戰(zhàn)？

時(shí)間的問(wèn)題人力缺乏的問(wèn)題如何對(duì)核酸樣本進(jìn)行快速的評(píng)估如何保證加樣的精準(zhǔn)性轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)路線(xiàn)獲得目的基因構(gòu)建目的基因重組質(zhì)粒選擇受體材料確定轉(zhuǎn)基因方法及外源基因的轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化體的篩選轉(zhuǎn)化體的安全性檢測(cè)和評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)基因育種

1.獲得目的基因設(shè)計(jì)引物PCR擴(kuò)增電泳分離PCR再擴(kuò)增克隆轉(zhuǎn)基因育種

2.目的基因重組質(zhì)粒的構(gòu)建獲取載體內(nèi)切酶切開(kāi)載體連接酶將目的基因連接到載體轉(zhuǎn)基因育種

3.受體材料的選擇

高效穩(wěn)定的再生能力高遺傳穩(wěn)定性穩(wěn)定的外植體來(lái)源對(duì)篩選劑敏感轉(zhuǎn)基因育種

4.轉(zhuǎn)基因方法確實(shí)定和外源基因的轉(zhuǎn)化

載體介導(dǎo)轉(zhuǎn)移法外源基因直接導(dǎo)入法5.轉(zhuǎn)化體的篩選和鑒定鑒定方法

DNA水平的鑒定----PCR法或Southern雜交轉(zhuǎn)錄水平的鑒定-----RT-PCR或Northern雜交翻譯水平的鑒定------Western雜交轉(zhuǎn)基因作物的平安性問(wèn)題

平安不平安轉(zhuǎn)基因檢測(cè)是必要的、重要的！尚無(wú)明確證據(jù)和結(jié)論轉(zhuǎn)基因育種

6.轉(zhuǎn)化體平安性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)基因檢測(cè)的主要手段以核酸為根底的檢測(cè)方法以蛋白為根底的檢測(cè)方法轉(zhuǎn)基因檢測(cè)技術(shù)路線(xiàn)樣品制備核酸提取核酸質(zhì)控PCR電泳凝膠成像定量PCRPCRTGGE轉(zhuǎn)基因育種面臨的挑戰(zhàn)？

樣品制備核酸提取核酸質(zhì)控PCR加樣定量PCRPCR電泳和凝膠成像樣品數(shù)量多，工作量大核酸樣品的質(zhì)控檢測(cè)繁重PCR加樣工作繁重，易出錯(cuò)檢測(cè)工程多，希望定量PCR實(shí)驗(yàn)一次能多檢測(cè)幾個(gè)工程……TILLING遺傳育種TILLING即TargetingInducedLocalLesionsINGenomes〔定向誘導(dǎo)基因組局部突變技術(shù)〕，是由美國(guó)FredHutchinson癌癥研究中心StevenHenikoff領(lǐng)導(dǎo)的研究小組開(kāi)展起來(lái)的，是一種全新的遺傳學(xué)研究方法。TILLING技術(shù)借助高通量的檢測(cè)手段，快速有效地從由化學(xué)誘變劑〔EMS〕誘變過(guò)的突變?nèi)后w中鑒定出點(diǎn)突變。目前，TILLING已被應(yīng)用于多種生物的研究中。TILLING遺傳育種技術(shù)路線(xiàn)TILLING育種的挑戰(zhàn)：樣品量多，工作負(fù)荷大

核酸抽提、PCR及液體處理工作量繁重，且易出錯(cuò)；德國(guó)耶拿在農(nóng)業(yè)分子育種方面的全套解決方案樣品制備核酸提取核酸質(zhì)控PCR電泳凝膠成像定量PCRPCR加樣SpeedMillPlus快速勻漿器通量高：一次可同時(shí)處理20個(gè)樣品快速：數(shù)分鐘即可完成樣品的勻漿破碎應(yīng)用廣泛：葉片、莖、根、花、果實(shí)、

種子、等農(nóng)作物樣品

核酸抽提純化手動(dòng)核酸抽提：起始材料有植物、組織、血液、病毒、PCR產(chǎn)物、質(zhì)粒。。。。等等自動(dòng)核酸抽提：C16/C96/Cybi-WellMagneticBeads。

封閉系統(tǒng)：C16/C96開(kāi)放系統(tǒng)

：MagneticBeads自動(dòng)核酸純化系統(tǒng)針對(duì)封閉試劑：InnuPureC16/96針對(duì)開(kāi)放試劑：MagneticBeadsDC-Technology無(wú)磁珠殘留穿孔技術(shù)自動(dòng)化程度高，可任意編寫(xiě)程序輕松完成96板轉(zhuǎn)板移液分液工作無(wú)磁珠殘留自動(dòng)核酸提取純化系統(tǒng)InnuPureC16InnuPureC96Cybi-wellMagneticBead樣品處理量1-169696方法程序預(yù)編、預(yù)存預(yù)編、預(yù)存自行編輯試劑耗材已優(yōu)化已優(yōu)化開(kāi)放式適用中低通量高通量高通量自動(dòng)核酸純化系統(tǒng)

InnuPureC16全自動(dòng)核酸抽提系統(tǒng)InnuPure的價(jià)值表達(dá)省時(shí)高效--最快50分鐘內(nèi)完成16個(gè)樣品抽提純化；高質(zhì)量產(chǎn)物獲得--操作流程標(biāo)準(zhǔn)化，試劑完全密封保證無(wú)污染。挑戰(zhàn)：傳統(tǒng)核酸純化的局限性耗時(shí)長(zhǎng)：2-3個(gè)小時(shí)；產(chǎn)物容易被污染；操作繁瑣不靈活

InnuPureC96全自動(dòng)核酸抽提系統(tǒng)InnuPure的價(jià)值表達(dá)省時(shí)高效--最快70分鐘內(nèi)完成96個(gè)樣品抽提純化；高質(zhì)量產(chǎn)物獲得--操作流程標(biāo)準(zhǔn)化，試劑完全密封保證無(wú)污染。挑戰(zhàn)：傳統(tǒng)核酸純化的局限性耗時(shí)長(zhǎng)：2-3個(gè)小時(shí)；產(chǎn)物容易被污染；操作繁瑣不靈活手工抽提6000個(gè)樣本核酸〔約3個(gè)月〕96孔自動(dòng)化抽提→→10天

MagneticBeads全自動(dòng)核酸抽提系統(tǒng)InnuPure的價(jià)值表達(dá)省時(shí)高效—一次最多可完成96個(gè)樣品抽提純化；高質(zhì)量產(chǎn)物獲得--操作流程標(biāo)準(zhǔn)化，最大限度防止交叉污染問(wèn)題。挑戰(zhàn)：傳統(tǒng)核酸純化的局限性耗時(shí)長(zhǎng)：2-3個(gè)小時(shí)；產(chǎn)物容易被污染；操作繁瑣不靈活手工抽提6000個(gè)樣本核酸〔約3個(gè)月〕96孔自動(dòng)化抽提→→10天

ScanDrop超微量核酸蛋白測(cè)定儀

CHIPCUVETTEScanDrop挑戰(zhàn)：在檢測(cè)核酸時(shí)，核酸樣品消耗量大；一次只能檢測(cè)一個(gè)樣品。ScanDrop的價(jià)值表達(dá)節(jié)省樣品--樣品可低至0.3μl超微量檢測(cè)。省時(shí)高效：采用16通道芯片比色板CHIPCUVETTE?，同時(shí)可以檢測(cè)16個(gè)樣品。多功能：核酸濃度/純度，蛋白濃度等6000個(gè)樣本檢測(cè)〔約25天〕16個(gè)樣本/次→→3天大量加樣工作手工移液器加樣自動(dòng)化系統(tǒng)加樣效率低下容易出錯(cuò)加樣不穩(wěn)定身心疲憊效率高不易出錯(cuò)加樣穩(wěn)定解放人力大量樣品不易出錯(cuò)結(jié)果可靠Selma96便攜式半自動(dòng)核酸移液工作站挑戰(zhàn)：傳統(tǒng)排槍加樣的缺乏工作負(fù)荷大。產(chǎn)生較大誤差。時(shí)效性差SELMA96為您輕松地完成96道384道移液、分液和稀釋等構(gòu)建PCRsetup功能以加速實(shí)驗(yàn)進(jìn)程采用TipTrays技術(shù)完成精準(zhǔn)加樣?？勺鳛榇笮鸵埔汗ぷ髡镜难a(bǔ)充工具，處理液體體積：0.5-25μl、1-60μl、5-250μl、10-1000μl。Felix全自動(dòng)移液工作站挑戰(zhàn)：傳統(tǒng)排槍加樣的缺乏工作負(fù)荷大。產(chǎn)生較大誤差。時(shí)效性差Felix為您輕松地完成96、384、1536孔板移液、分液和稀釋等構(gòu)建PCRsetup或核酸純化等以加速實(shí)驗(yàn)進(jìn)程采用TipTrays技術(shù)完成精準(zhǔn)加樣。處理液體體積：0.5-1000μlGenetheatre全自動(dòng)移液工作站挑戰(zhàn)：傳統(tǒng)排槍加樣的缺乏工作負(fù)荷大。產(chǎn)生較大誤差。時(shí)效性差Genetheatre幫助用戶(hù)：輕松地完成管到管、管到板的移液、分液和稀釋等構(gòu)建PCRsetup功能以加速實(shí)驗(yàn)進(jìn)程采用TipTrays技術(shù)完成精準(zhǔn)加樣。處理液體體積：0.5-25、5-250、100-1000μl

SpeedCycler2高速PCR儀SpeedCycler2的價(jià)值表達(dá)省時(shí)：最快8-15分鐘內(nèi)完成標(biāo)準(zhǔn)的30個(gè)PCR循環(huán)；高品質(zhì)產(chǎn)物獲得：模塊與樣品溫度高度一致性，無(wú)需梯度實(shí)驗(yàn)；挑戰(zhàn)：目前PCR的局限性耗時(shí)長(zhǎng)：1-2個(gè)小時(shí)；模塊溫度與樣品溫度不一致：產(chǎn)物特異性不佳，需要進(jìn)行梯度實(shí)驗(yàn)；試劑量消耗大。94℃/5min94℃/40s+60℃/35s+72℃/45s72℃/10min94℃/2min94℃/5s+56℃/5s+72℃/10s72℃/2min35CA.原程序〔ABIVerity〕B.快速程序〔AJSC〕節(jié)省1h20min/reaction.節(jié)省超過(guò)4000h/3000timesPCR=超過(guò)16months.

SpeedCycler同普通PCR儀的時(shí)間比照升溫速率：3℃/s；降溫速率：2.5℃/s,總耗時(shí)：2h20min升溫速率：8℃/s；降溫速率：6℃/s,總耗時(shí)：1h

PowercyclerSL384挑戰(zhàn)：目前PCR的局限性通量不夠；儀器損壞率高；噪聲大；PowercyclerSL384的價(jià)值表達(dá)高通量：384孔的樣品量，大大提高工作效率經(jīng)久耐用：近30年的制造經(jīng)驗(yàn)，歷經(jīng)考驗(yàn)的精湛PCR技術(shù)安靜的環(huán)境，舒適的心情：低噪音梯度熒光定量PCR儀qTOWER2.2

省時(shí)高效：鍍金純銀槽，梯度，六通道

結(jié)實(shí)耐用：近30年的PCR儀生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，150多年的精密光學(xué)產(chǎn)品研發(fā)制造經(jīng)驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果評(píng)估---符合定量PCR的MIQE指南標(biāo)準(zhǔn)

靜音qTOWER2.2價(jià)值表達(dá)挑戰(zhàn)：目前qPCR的局限性通道不夠；儀器損壞率高；噪聲大；TGGE溫度梯度凝膠電泳系統(tǒng)TGGE點(diǎn)突變檢測(cè)挑戰(zhàn)：傳統(tǒng)變性梯度電泳局限性操作繁瑣費(fèi)時(shí)；結(jié)果無(wú)重復(fù)性可言；準(zhǔn)確度低下；TGGE的價(jià)值表達(dá)省時(shí)：操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行時(shí)間短準(zhǔn)確的結(jié)果：溫控精準(zhǔn)，重復(fù)性好，100%單基因突變檢出Gelstudiodigital凝膠成像系統(tǒng)高端的專(zhuān)業(yè)級(jí)單反相機(jī)鏡頭像素高達(dá)1220萬(wàn)真彩色成像9點(diǎn)自動(dòng)聚焦，大膠成像效果好紫外防護(hù)罩，方便切膠，保護(hù)操作者耶拿產(chǎn)品線(xiàn)(totalsolutions)DevelopmentoftheLifeSciencesectoringeneralinthelastyears(importanceofcountriesinthemarket)EstimatedportionofcountriesattheLSmarketinyourregion

PCRQPCRNAPURIFNAQC(Nano)ElectrophPFGE/TGGEGelImagingSampleprepLiq.HandlingBIOAFFIAJ/BIOMETRA++++++++++AB/LIFETECH+++-------BIORAD++--+++--+ROCHE-++-------QIAGENE-++-------EPENDOFF+------++-THERMAL+++++---+-BECKMAN--------+-

針對(duì)農(nóng)業(yè)分子育種--耶拿產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)DevelopmentoftheLifeSciencesectoringeneralinthelastyears(importanceofcountriesinthemarket)EstimatedportionofcountriesattheLSmarketinyourregion

PCRQPCRNAPURIFNAQC(Nano)ElectrophPFGE/TGGEGelImagingSampleprepLiq.HandlingMobiLabAJ/BIOMETRA++++++++++AB/L