技術分享丨KASP：精準農業的革新者

欄目：技術分享發布時間：2024-04-22

在精準農業的浪潮中，KASP技術以其獨特的優勢，正成為作物遺傳研究和分子育種的重要工具。今天，我們將深入了解KASP技術，并探討它如何在水稻抗瘟病育種等分子育種中發揮關鍵作用。

KASP技術簡介

KASP（Kompetitive Allele Specific PCR，競爭性等位基因特異性PCR）是一種基于單核苷酸多態性（SNP）的高通量基因分型技術。它利用等位基因特異性引物，實現對目標基因位點的精確識別，能夠從基因組水平對SNP和插入缺失多態性（InDel）進行精準分型。在PCR擴增過程中，只有與目標DNA匹配的引物或探針才能有效擴增并產生熒光信號。通過檢測特定的熒光信號，可以確定樣本的基因型。它支持從低到高通量的SNP檢測，尤其適合于功能基因的準確分型，為優良性狀的定向改良育種提供了強有力的工具。

KASP技術的優勢

1. 高通量和靈活性：KASP技術能夠適應低、中、高通量的基因分型需求，適合在不同規模的研究中應用。

2. 低成本：相比于其他基因分型技術，如TaqMan探針法，KASP技術使用的是通用探針，減少了針對每個特定位點進行探針合成的成本，商業服務成本大幅降低。

3. 高準確度：KASP技術準確度極高，其檢出率超過99.5%，與常規qPCR檢測準確度一致，適用于需要高精度基因分型的場合。

4. 簡單快捷的結果分析：實驗操作簡便，對設備要求較低，普通分子實驗室即可滿足實驗要求，且結果易于分析。

5. 高效率：KASP技術能在短時間內對大量樣本進行基因分型，極大提高了工作效率。

6. 特異性引物和探針：使用的特異性引物和探針可以減少技術誤差，提高基因分型的準確性。

7. 穩定性高：KASP PCR Mix含有雙抗體修飾的熱啟動型Taq DNA聚合酶，實現零背景PCR，提高了實驗的穩定性。

8. 高靈敏度：KASP技術可實現快速、準確以及高通量的基因分型，適合于各種生物體的基因分型，包括人類、動物、植物等。

9. 廣泛的應用范圍：KASP技術已在農作物分子標記輔助育種、種質資源鑒定、遺傳圖譜構建和種子純度鑒定等領域得到廣泛應用。

10. 適用于復雜基因組：KASP技術可以對包括復雜基因組DNA樣品在內的各種基因組DNA樣品進行精準的雙等位基因分型。

KASP技術應用分析

以下是幾篇論文討論了KASP技術及其在不同作物遺傳研究中的應用：

1. KASP技術在水稻抗瘟病育種中的應用

在《Rice》期刊上發表的一項研究中，科學家們針對水稻Pi2基因開發了KASP分子標記。Pi2基因對稻瘟病具有廣譜抗性，是水稻抗瘟病育種的關鍵基因。

研究亮點

精準分型：KASP技術能夠準確區分Pi2基因位點的不同基因型，包括抗病、雜合和感病基因型。
高效篩選：通過KASP分子標記，研究人員能夠快速篩選出含有Pi2基因的材料，為育種提供了便利。

應用分析

育種效率提升：KASP技術的應用大幅提高了抗瘟病水稻品種的篩選效率。
成本降低：與傳統的分子標記技術相比，KASP技術顯著降低了育種成本。
育種周期縮短：快速準確的基因分型能力，縮短了新品種的培育周期。

2. 基因組片段追蹤技術實現包心芥菜的性狀改良

該研究通過遠緣雜交和分子標記輔助育種技術，將白菜基因組片段滲入芥菜基因組，從而提高了芥菜的遺傳多樣性并改良了其結球性狀。研究團隊開發了一套KASP標記，用于追蹤白菜基因組片段在芥菜基因組中的滲入情況。這些標記有助于改良包心芥菜的結球性狀，使其更緊密、產量更高。研究結果表明，芥菜滲入系的遺傳變異幅度擴大了近10倍，為芥菜遺傳改良提供了新的材料和方法。

3.其他作物中KASP標記技術的應用

除了水稻和芥菜，KASP技術也被廣泛應用于其他作物的遺傳研究和分子育種中。例如，在玉米自交系的全基因組重測序研究中，利用KASP標記技術進行SNP分型，有助于作物改良和遺傳研究。此外，KASP技術因其成本效益和高通量特性，被用于商業植物育種中，尤其是在處理多倍體植物時，KASP技術能夠有效地將有效的SNP轉化為可用的標記。

這些論文展示了KASP技術在現代農業生物技術領域中的重要性，特別是在分子標記輔助育種、基因分型以及遺傳多樣性分析等方面。通過KASP技術，研究人員能夠更高效地進行作物改良，提高作物的產量和抗病性，為現代農業生產提供技術支持。