拟南芥中离子组相关基因G1的初定位(2)
在植物中，矿质元素的相互作用可以通过一系列机制影响其他营养物质的吸收和生物利用度。具有化学相似性的矿质元素，在转运蛋白或者其他的摄取机制上会产生竞争，相互促进或抑制吸收。不同离子的浓度或比例会影响到某一特定营养物质的吸收。在根系或其他植物组织中，营养物之间的相互作用可以引起这种特定营养物质的缺乏或者累积产生毒性，进而影响植物生长和产量。这些相互作用可以体现在基因、生理、环境等不同水平上（图1）。 这些相互作用的强度取决于它们对有机体的相对影响。元素间的相互作用主要体现在基因水平，其次才是生理和环境水平。不管环境发生的变化是生物还是非生物的，植物为了能够适应并生存其中，会在离子水平上做出一些改变。尽管基因对植物的矿质元素吸收、运输、储存起决定性作用，但是这些相互作用会暂时受到其他因素的影响。许多的大量或者微量元素能够有效地参与植物的生长和新陈代谢的调控。当植物在生理或者基因水平上受到生物或者非生物的压力和改变时，这些矿质元素也有可能受到影响。因此，离子组的研究可以尽早产生一些可靠地设想，通过改变离子浓度或者运输途径来对植物体内的矿质元素进行调控。这就使得离子组成为了能够极好的检测特定环境下植物生理水平变化的手段。故有对离子组相关的基因G1有深入研究的必要。
元素与基因、生理和环境间的相互作用[19]
Fig1. Interactions of elements with genes, physiology, and environment
为分析突变体表型，得出G1功能，需要分离克隆G1。分离克隆目标基因的方法有多种，包括功能克隆(functional cloning)[4，5],表型克隆(phonetypical cloning)[4，5，6]，图位克隆(map-based genecloning )[4，5，7，9]以及转座子标签(transposon tagging)[4，5，10]技术等等。
根据各个技术的优缺点对比以及实际情况，实验选择了图位克隆技术来分离克隆G1。图位克隆(map-based cloning)是一种新的基因克隆技术，该技术的快速发展得益于近几年来各种植物的分子标记图谱相继建立。图位克隆是指通过确定目的基因在染色体上的位置对目的基因进行克隆的一种技术。该项技术的理论依据为：具有功能的基因在染色体上都会有稳定的位置，而功能基因周围必定会有与其紧密连锁的分子标记，运用物理作图或是遗传作图对功能基因和其周围的分子标记进行遗传连锁分析，可以确定功能基因在染色体上的位置。然后利用与目的基因紧密连锁的分子标记，在具有大的插入片段的cDNA文库(包括BAC、YAC、TAC、PAC、Cosmid等)中进行筛选[11]，构建基因重叠区域的物理图谱，再利用该物理图谱通过染色体步移[11](chromosome walking)、染色体跳跃[11]迫近功能基因或者通过染色体登陆[11](chromosome landing)等方法找到包含有该基因的克隆，最后经过遗传转化试验[11]和功能互补验证[11]来证实该基因的功能和序列。
在功能基因组学研究中，进行正向遗传学研究往往是十分困难的，大多数时候，用反向遗传学途径更有利于研究进展。所以当获得某个有意义的突变体时，我们往往会选择去获取引起该突变的目的基因，而相关基因的分离和克隆是目前植物中研究的聚焦点。为了获取目的基因的功能信息，图位克隆是一个很好的选择。
在进行图位克隆中时，精细定位是重中之重，但目的基因的精细定位需要目的基因的初定位作为铺垫。初定位中，分子标记的筛选是成功的关键所在，可以用于筛选分子标记的技术多达几十种。考虑到实验成本和操作难易程度和耗时等因素，简单序列长度多态性(SSLPs) [12，13]和单核苷酸多态性(SNPs)[14]在进行实验操作时应用最多。