本發(fā)明涉及一種鑒別刺槐種質(zhì)資源親緣關(guān)系的SSR標(biāo)記引物組及其應(yīng)用,屬于生物技術(shù)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
SSR簡(jiǎn)稱重復(fù)序列標(biāo)記(Simple sequence repeats,SSR),是基于PCR(基因擴(kuò)增)技術(shù)的分子標(biāo)記,具有高多態(tài)性、重復(fù)性、共顯性、豐富性等優(yōu)點(diǎn),對(duì)于分析品種親緣關(guān)系和遺傳多樣性研究具有重要意義,通過(guò)確定遺傳距離,來(lái)分析其親緣關(guān)系,遺傳距離為零時(shí),表明植株出自同一無(wú)性系。
中國(guó)專利文獻(xiàn)CN102286613A(申請(qǐng)?zhí)?01110127982.7)公開了防天麻退化的選育方法,它是采用AFLP或ISSR和SSR及天麻素含量標(biāo)記同時(shí)檢測(cè)天麻,經(jīng)軟件繪制聚類圖并繪制天麻遺傳多態(tài)性與天麻素含量關(guān)系圖,從而快速分析天麻種質(zhì)資源親緣關(guān)系,鑒別天麻自交與雜交體,快速選擇確定天麻親本,快速鑒定天麻雜種純度等,能使中藥天麻優(yōu)質(zhì)可持續(xù)發(fā)展的育種選擇方法。
目前,現(xiàn)有技術(shù)多采用挖根的方法來(lái)調(diào)查刺槐是否出于同一無(wú)性系,然而由于刺槐連續(xù)多代萌生林無(wú)性系小株之間的連接根系可能已經(jīng)死亡,挖根的方法并不能準(zhǔn)確判斷它們的萌蘗擴(kuò)散范圍和擴(kuò)散規(guī)律。而且挖根的方法耗時(shí)費(fèi)力,在判斷刺槐的萌生植株是否來(lái)自于同一個(gè)基株時(shí)存在一定的主觀性。如何準(zhǔn)確鑒別刺槐的萌生植株是否來(lái)自于同一個(gè)基株成為研究刺槐擴(kuò)散格局與過(guò)程的關(guān)鍵問(wèn)題,也是判斷是否是同一無(wú)性系的主要環(huán)節(jié)。但由于目前未有采用SSR標(biāo)記鑒別刺槐種質(zhì)資源親緣關(guān)系的相關(guān)報(bào)道,如何利用相關(guān)SSR標(biāo)記進(jìn)行檢測(cè),從而提高檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性成為解決上述問(wèn)題的關(guān)鍵。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種鑒別刺槐種質(zhì)資源親緣關(guān)系的SSR標(biāo)記引物組及其應(yīng)用。
本發(fā)明技術(shù)方案如下:
一種鑒別刺槐種質(zhì)資源親緣關(guān)系的SSR標(biāo)記引物組,SSR標(biāo)記引物組共四組,每組包括4對(duì)引物;第一組的四對(duì)SSR標(biāo)記引物分別為,標(biāo)記Rops04的上游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示,下游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示;標(biāo)記RP106的上游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示,下游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示;標(biāo)記Rops09的上游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.5所示,下游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.6所示;標(biāo)記RP150的上游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.7所示,下游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.8所示;
第二組的四對(duì)SSR標(biāo)記引物分別為,標(biāo)記RP035的上游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.9所示,下游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.10所示;標(biāo)記RP109的上游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.11所示,下游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.12所示;標(biāo)記RP200的上游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.13所示,下游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.14所示;標(biāo)記RP032的上游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.15所示,下游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.16所示;
第三組的四對(duì)SSR標(biāo)記引物分別為,標(biāo)記Rops02的上游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.17所示,下游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.18所示;標(biāo)記Rops06的上游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.19所示,下游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.20所示;標(biāo)記Rops08的上游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.21所示,下游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.22所示;標(biāo)記RP206的上游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.23所示,下游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.24所示;
第四組的四對(duì)SSR標(biāo)記引物分別為,標(biāo)記Rops05的上游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.25所示,下游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.26所示;標(biāo)記Rops10的上游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.27所示,下游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.28所示;標(biāo)記RP165的上游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.29所示,下游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.30所示;標(biāo)記RP01B的上游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.31所示,下游引物核苷酸序列如SEQ ID NO.32所示。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的,所述標(biāo)記Rops04的上游引物、標(biāo)記RP150的上游引物、標(biāo)記RP200的上游引物、標(biāo)記RP032的上游引物、標(biāo)記Rops06的上游引物、標(biāo)記RP206的上游引物、標(biāo)記Rops05的上游引物、標(biāo)記Rops10的上游引物的5’端連接有熒光標(biāo)簽FAM;
所述標(biāo)記RP106的上游引物、標(biāo)記RP109的上游引物、標(biāo)記Rops08的上游引物、標(biāo)記RP01B的上游引物的上游引物的5’端連接有熒光標(biāo)簽HEX;
所述標(biāo)記Rops09的上游引物、標(biāo)記RP035的上游引物、標(biāo)記Rops02的上游引物、標(biāo)記RP165的上游引物的5’端連接有熒光標(biāo)簽TAM。
一種利用上述SSR標(biāo)記引物組鑒別刺槐種質(zhì)資源親緣關(guān)系的方法,包括如下步驟:
(1)取待鑒別樣品,提取總DNA;
(2)以步驟(1)制得的總DNA為模板,分別用上述鑒別刺槐種質(zhì)資源親緣關(guān)系的四組SSR標(biāo)記引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增,制得PCR擴(kuò)增產(chǎn)物;
(3)對(duì)步驟(2)制得的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行分析,當(dāng)擴(kuò)增出SSR標(biāo)記時(shí),用1表示,當(dāng)未擴(kuò)增出SSR標(biāo)記時(shí),用0表示,將每對(duì)SSR標(biāo)記擴(kuò)增后的結(jié)果轉(zhuǎn)換為矩陣,用非加權(quán)算術(shù)平均聚類方法(UPGMA)分析計(jì)算遺傳距離,得出刺槐種質(zhì)資源親緣關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的,所述步驟(1)中,樣品為葉片或枝條。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的,所述步驟(1)中,總DNA的提取方法采用改良的CTAB法。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的,所述步驟(2)中,PCR擴(kuò)增體系如下,總體積為10μL:
4μL Takara Multi-plex PCR Master Mix,濃度為10μM的4條上游引物每條各0.2μL,濃度為10μM的4條下游引物每條各0.2μL,10~30ng/μL模板1μL,加3.4μL ddH2O補(bǔ)足至反應(yīng)總體積;
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的,所述步驟(2)中,PCR擴(kuò)增程序如下:
94℃預(yù)變性15min;94℃變性30s,55℃退火90s,72℃延伸60s,共28個(gè)循環(huán);60℃終延伸30min,4℃終止反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的,所述步驟(3)中的分析為:將步驟(2)的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)電泳后進(jìn)行測(cè)序;然后用軟件GeneMarker ver.2.4.0統(tǒng)計(jì)每個(gè)個(gè)體16對(duì)SSR標(biāo)記所有等位基因的長(zhǎng)度,并與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)照,當(dāng)長(zhǎng)度在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)時(shí),為有效擴(kuò)增出SSR標(biāo)記,當(dāng)長(zhǎng)度在標(biāo)準(zhǔn)范圍外時(shí),為未擴(kuò)增出SSR標(biāo)記;所述的標(biāo)準(zhǔn)范圍如下:
標(biāo)記Rops04的標(biāo)準(zhǔn)范圍為105~110bp;
標(biāo)記RP106的標(biāo)準(zhǔn)范圍為143~154bp;
標(biāo)記Rops09的標(biāo)準(zhǔn)范圍為89~150bp;
標(biāo)記RP150的標(biāo)準(zhǔn)范圍為199~217bp;
標(biāo)記RP035的標(biāo)準(zhǔn)范圍為89~112bp;
標(biāo)記RP109的標(biāo)準(zhǔn)范圍為136~160bp;
標(biāo)記RP200的標(biāo)準(zhǔn)范圍為160~198bp;
標(biāo)記RP032的標(biāo)準(zhǔn)范圍為109~135bp;
標(biāo)記Rops02的標(biāo)準(zhǔn)范圍為107~138bp;
標(biāo)記Rops06的標(biāo)準(zhǔn)范圍為117~144bp;
標(biāo)記Rops08的標(biāo)準(zhǔn)范圍為191~205bp;
標(biāo)記RP206的標(biāo)準(zhǔn)范圍為222~246bp;
標(biāo)記Rops05的標(biāo)準(zhǔn)范圍為120~138bp;
標(biāo)記Rops10的標(biāo)準(zhǔn)范圍為182~187bp;
標(biāo)記RP165的標(biāo)準(zhǔn)范圍為146~159bp;
標(biāo)記RP01B的標(biāo)準(zhǔn)范圍為172~192bp。
根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選的,所述電泳為采用ABI 3730xl測(cè)序儀進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的,所述步驟(3)中用非加權(quán)算術(shù)平均聚類方法計(jì)算遺傳距離采用NTSYSpc-2.11F軟件。
有益效果
1、本發(fā)明首次采用SSR標(biāo)記引物組鑒別刺槐種質(zhì)資源親緣關(guān)系,通過(guò)篩選16個(gè)SSR標(biāo)記并設(shè)計(jì)特異引物,從而確保了鑒定的準(zhǔn)確性,較現(xiàn)有鑒別方法可以顯著縮短鑒別時(shí)間;
2、本發(fā)明通過(guò)在上游引物的5’端連接熒光標(biāo)簽,使每一PCR反應(yīng)體系中包含4對(duì)引物,降低了試驗(yàn)成本及時(shí)間;
附圖說(shuō)明
圖1是實(shí)施例2所述刺槐萌蘗的29個(gè)個(gè)體的空間分布圖;
圖中:圓圈表示刺槐個(gè)體,圓越大樹齡越大,同一顏色為同一基因型。
圖2是實(shí)施例2的W1刺槐個(gè)體的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度結(jié)果圖;
其中:圖2A、帶有FAM熒光標(biāo)簽引物(Rops04和RP150)的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度峰圖;圖2B、帶有HEX熒光標(biāo)簽引物(RP106)的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度峰圖;圖2C、帶有TAM熒光標(biāo)簽引物(Rops09)的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度峰圖;
圖3是實(shí)施例2的W1刺槐個(gè)體的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度結(jié)果圖;
其中:圖3A、帶有FAM熒光標(biāo)簽引物(RP200和RP032)的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度峰圖;圖3B、帶有HEX熒光標(biāo)簽引物(RP109)的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度峰圖;圖3C、帶有TAM熒光標(biāo)簽引物(RP035)的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度峰圖;
圖4是實(shí)施例2的W1刺槐個(gè)體的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度結(jié)果圖;
其中:圖4A、帶有FAM熒光標(biāo)簽引物(Rops06和RP206)的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度峰圖;圖4B、帶有HEX熒光標(biāo)簽引物(Rops08)的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度峰圖;圖4C、帶有TAM熒光標(biāo)簽引物(Rops02)的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度峰圖;
圖5是實(shí)施例2的W1刺槐個(gè)體的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度結(jié)果圖;
其中:圖5A、帶有FAM熒光標(biāo)簽引物(Rops04和RP150)的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度峰圖;圖5B、帶有HEX熒光標(biāo)簽引物(RP106)的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度峰圖;圖5C、帶有TAM熒光標(biāo)簽引物(Rops09)的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度峰圖;
圖6是實(shí)施例2所述29株刺槐SSR標(biāo)記的UPGMA聚類分析圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步闡述,但本發(fā)明所保護(hù)范圍不限于此。
實(shí)施例1
參照Lian C et al.(2002,2004)和Mishima K et al.(2009)開發(fā)的刺槐的21對(duì)SSR引物,選取了16對(duì)多態(tài)性高且通用性好的引物。
用的16對(duì)引物如表1所示:
表1用于刺槐基株、無(wú)性系小株鑒定和群體遺傳結(jié)構(gòu)分析的SSR引物
實(shí)施例2
樣品來(lái)源
以泰山景區(qū)花園小水壩西坡的刺槐純林為研究對(duì)象(東經(jīng):117°3′35.96″;北緯:36°16′56.26″;海拔:654.9m)。1958年造林,1976年間伐,1980年皆伐,1984年定株并梯田整地栽植華山松,1986年華山松移走后發(fā)展為萌生林。
取樣過(guò)程
在樣地內(nèi)選取20m×15m范圍,將其內(nèi)的29株個(gè)刺槐個(gè)體進(jìn)行SSR標(biāo)記分析;
選擇刺槐純林內(nèi)20m×15m的樣地,以樣地內(nèi)29株刺槐個(gè)體為研究對(duì)象,采取29株刺槐個(gè)體的葉片或枝條,分別放入乘有硅膠的牛皮紙袋中,并標(biāo)上樣品號(hào)。
一種利用SSR標(biāo)記引物組鑒別刺槐種質(zhì)資源親緣關(guān)系的方法,包括如下步驟:
(1)取待鑒別樣品的葉片或枝條,采用改良的CTAB法提取總DNA;
(2)以步驟(1)制得的總DNA為模板,分別用上述鑒別刺槐種質(zhì)資源親緣關(guān)系的SSR標(biāo)記引物組中的特異引物組Multiplex 1、Multiplex 2、Multiplex 3和Multiplex 4(表1所示)進(jìn)行PCR擴(kuò)增,制得PCR擴(kuò)增產(chǎn)物;
PCR擴(kuò)增體系如下,總體積為10μL:
4μL Takara Multi-plex PCR Master Mix,濃度為10μM的4條上游引物每條各0.2μL,濃度為10μM的4條下游引物每條各0.2μL,10-30ng/μL模板1μL,加3.4μL ddH2O補(bǔ)足至反應(yīng)總體積;
所述步驟(2)中,PCR擴(kuò)增程序如下:
94℃預(yù)變性15min;94℃變性30s,55℃退火90s,72℃延伸60s,共28個(gè)循環(huán);60℃終延伸30min,4℃終止反應(yīng)。
(3)將步驟(2)的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)ABI 3730xl測(cè)序儀上跑膠(上海生工),條帶長(zhǎng)度結(jié)果以峰圖的形式表示;以W1刺槐個(gè)體DNA為模板,以Multiplex 1(表1)為引物的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度示范圖如圖2所示,其中A、B和C圖分別表示帶有FAM熒光標(biāo)簽引物(Rops04和RP150)、HEX熒光標(biāo)簽引物(RP106)和TAM熒光標(biāo)簽引物(Rops09)的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度。
以Multiplex 2(表1)為引物的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度示范圖如圖3所示,其中A、B和C圖分別表示帶有FAM熒光標(biāo)簽引物(RP200和RP032)、HEX熒光標(biāo)簽引物(RP109)和TAM熒光標(biāo)簽引物(RP035)的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度。
以Multiplex 3(表1)為引物的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度示范圖如圖4所示,其中A、B和C圖分別表示帶有FAM熒光標(biāo)簽引物(Rops06和RP206)、HEX熒光標(biāo)簽引物(Rops08)和TAM熒光標(biāo)簽引物(Rops02)的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度。
以Multiplex 4(表1)為引物的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度示范圖如圖5所示,其中A、B和C圖分別表示帶有FAM熒光標(biāo)簽引物(Rops04和RP150)、HEX熒光標(biāo)簽引物(RP106)和TAM熒光標(biāo)簽引物(Rops09)的PCR產(chǎn)物序列長(zhǎng)度。
然后用軟件GeneMarker ver.2.4.0統(tǒng)計(jì),每個(gè)個(gè)體16對(duì)SSR標(biāo)記所有等位基因的長(zhǎng)度和有效性與標(biāo)準(zhǔn)范圍進(jìn)行比較,當(dāng)擴(kuò)增出SSR標(biāo)記時(shí),用1表示,當(dāng)未擴(kuò)增出SSR標(biāo)記時(shí),用0表示,將每對(duì)SSR標(biāo)記擴(kuò)增后的結(jié)果轉(zhuǎn)換為矩陣,采用Popgene version 1.31軟件計(jì)算Shannon指數(shù)(I,Shannon’s information index)、基因多樣性指數(shù)(H,gene diversity)、有效等位基因數(shù)(Ne,effective number of alleles),用NTSYSpc-2.11F軟件計(jì)算遺傳距離和非加權(quán)算術(shù)平均聚類方法分析(UPGMA),得出刺槐種質(zhì)資源親緣關(guān)系。
為檢查本申請(qǐng)的微衛(wèi)星分析的可重復(fù)性,選擇9株刺槐個(gè)體進(jìn)行重復(fù)微衛(wèi)星分析。結(jié)果表明,100%的結(jié)果相匹配,這表明本申請(qǐng)所述的微衛(wèi)星分析具有高度可重復(fù)性。
將遺傳距離為0的株系均定為同一無(wú)性系,結(jié)果發(fā)現(xiàn)同一基因型個(gè)體數(shù)超過(guò)2個(gè)的有四組,即W15,W2,W12,W22號(hào)刺槐是同一無(wú)性系;W16,W19,W11,W17號(hào)是同一無(wú)性系;W25,W3,W26,W14號(hào)是同一無(wú)性系;W9和W13號(hào)刺槐是同一無(wú)性系,如圖1所示,以不同顏色表示。
進(jìn)一步計(jì)算它們的空間距離即可得其擴(kuò)散的范圍。對(duì)這4組個(gè)體分別掘根觀察,證實(shí)每組個(gè)體均為同一無(wú)性系。余下15個(gè)個(gè)體基因型各不相同,可能與樣地內(nèi)未檢測(cè)的個(gè)體以及樣地外的其他個(gè)體存在相同基因型,也可能是來(lái)自種子萌發(fā)。該結(jié)果證明利用SSR標(biāo)記技術(shù)分析刺槐連續(xù)多代萌生林無(wú)性系小株的來(lái)源,進(jìn)一步判斷刺槐萌蘗擴(kuò)散規(guī)律是可行的。這一嘗試的成功,為本研究探索刺槐多代萌生林的株間親緣關(guān)系,揭示刺槐萌蘗擴(kuò)散范圍和擴(kuò)散規(guī)律奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
SEQUENCE LISTING
<110> 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
<120> 一種鑒別刺槐種質(zhì)資源親緣關(guān)系的SSR標(biāo)記引物組及其應(yīng)用
<160> 32
<170> PatentIn version 3.5
<210> 1
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工合成
<400> 1
gtctaatttc acttttctca cgag 24
<210> 2
<211> 21
<212> DNA
<213> 人工合成
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<211> 25
<212> DNA
<213> 人工合成
<400> 3
aaactgaatt atatcccttt acggc 25
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<211> 22
<212> DNA
<213> 人工合成
<400> 4
gcatatatcc accagatacc cg 22
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<211> 21
<212> DNA
<213> 人工合成
<400> 5
ctccaggtca ctcgattgag g 21
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<212> DNA
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<211> 21
<212> DNA
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<400> 7
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<212> DNA
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<400> 8
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<210> 11
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