[發明專利]一種基于代謝組全局分析的植物性別鑒定方法

有效

• 申請號: 202010213466.5
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111323509B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 閆建斌;杜然;廖慶剛;黃三文
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院農業基因組研究所
• 主分類號: G01N30/02
• 分類號: G01N30/02;G01N30/72;G01N30/86
• 代理公司: 北京布瑞知識產權代理有限公司 11505
• 代理人: 孫式洪

本發明提供一種基于代謝組全局分析的植物性別鑒定方法，其特征在于，包含如下步驟：1)非靶向代謝組檢測待測銀杏的葉片中的代謝物；2)對非靶向代謝組數據進行定量校準；3)基于步驟2)中代謝組數據的差異鑒定待測銀杏的性別。本發明基于銀杏葉片的非靶向代謝組數據，利用系統聚類分析得到全局性差異信息，通過與已知性別對照樣品的差異比較，在銀杏幼苗期即可判定出性別，具有結果穩定準確、重復性好的優點，對于指導銀杏種苗分選、繁育和精細化開發等均具有重要應用價值。

技術領域

本發明涉及植物性別的鑒定領域，特別涉及一種基于代謝組全局分析的銀杏性別鑒定方法。

背景技術

銀杏是我國孓遺樹種之一，有活化石的美譽。其不僅是我國北方最重要的綠化用樹種，還是銀杏內酯、銀杏黃酮等心腦血管特效藥物的重要提取來源，也是白果等重要藥食同源產品的生產來源。銀杏作為雌雄異株的裸子植物，其雌雄樹在樹形、生物活性物質產量等上面均存在一定的差異，以生產綠化行道樹為目的，需盡可能選擇培育雄性植株；而以白果生產為目的的苗圃則需要雌性植株。銀杏作為雌雄異株的裸子植物，其花器有著顯著的雌雄差異，但是銀杏自發芽后需要約15年甚至更長時間才能開花，無法在樹苗期通過該方法進行雌雄鑒定。

國內外學者曾在其形態學、生理生化指標、同工酶譜、化學藥劑處理和染色體核型等方面進行了研究。通過形態特征鑒定植物性別，比較簡單直觀，只需對植物的形態特征觀察對比即可，操作較為簡單。觀察樹形、葉片分裂等方式雖然簡便易行，但行質指標判斷主觀因素影響較大，缺少數字化和圖譜的明確標準，極易發生謬誤。對器官的判斷雖然兼具準確以及簡便，但是需要植物度過幼年期后才可觀察到，因此，早期鑒定存在一定難度。有研究表明銀杏雌雄株在生理生化指標上存在差異，但此類差異會受到氣候、生長環境、樹齡等多方面的影響。生理生化指標大多力求從不同側面探尋對已知性別的成年植株之間進行測定，表現出一定差異性，但能否用于苗木早期性別鑒定有待于進一步研究。目前，染色體形態特征是進行銀杏雌雄性別鑒定的重要方法之一，也是最直接的遺傳證據。但根據核型觀察，對銀杏性別決定機制屬XY型還是ZW型并無定論，依靠核型觀察確定植物性別沒有實際意義。精確雌雄鑒定方法的缺失，導致以生產行道樹或者生產白果的銀杏樹農在種植過程中無法在樹苗期區分雌雄，帶來了較高的時間和經濟損失。

發明內容

鑒于此，本申請提供了一種基于代謝組全局分析的植物性別鑒定方法，該方法通過銀杏代謝組的全局性差異分析，使得在早期即可鑒定出銀杏的雌雄株，且其操作簡單，準確率高。

為了實現本發明的目的，本發明采用如下技術方案：

本發明一方面提供一種基于代謝組全局分析的植物性別鑒定方法，其包含如下步驟：

1)非靶向代謝組檢測待測銀杏的葉片中的代謝物；

2)對非靶向代謝組數據進行定量校準；

3)基于步驟2)中代謝組數據的差異鑒定待測銀杏的性別。

在本發明的一個具體實施方式中，所述步驟1)包括：分別提取銀杏樹幼苗葉片和內參葉片的代謝物后進行代謝組非靶向檢測。

在本發明的一個具體實施方式中，所述的內參葉片為與待測銀杏屬于同一品種的已經確定性別的銀杏樹的葉子。例如，已經通過是否開花確定性別的銀杏樹的葉子。

在本發明的一個具體實施方式中，所述步驟1)中所述代謝組鑒定和數據處理包括：采用超高分辨質譜進行代謝物的檢測，采用質譜分析軟件抽提質譜信息，篩選定性和定量離子對。

在本發明的一個具體實施方式中，所述步驟1)質譜條件為：采用BEH C18色譜柱(100×2.1mm，1.7μm)進行分離；流動相A為甲醇，流動相B為5mmol/L的乙酸銨，流速為0.3ml/min，進樣量1μl，柱溫45℃；HESI源在負離子模式下運行，碰撞氣壓力1.5mTorr，噴霧電壓2.8kV，毛細管溫度320℃，加熱器溫度300℃。