适于陆地棉品种身份鉴定的SNP核心位点筛选与评价

利用全基因组SNP信息, 筛选陆地棉品种特异的核心SNP位点组合, 可为陆地棉品种身份鉴定提供准确高效的检测手段。本研究利用棉花CottonSNP80K芯片对326份不同来源的陆地棉种质进行SNP分型。以南京农业大学陆地棉TM-1基因组Gossypium hirsutum (AD1) genome NBI v1.1版本为参考序列, 对SNP位点进行注释。结果表明, 93.85% (72 990/77 774)的位点检出率超过99%, 61 595 (79.20%)个SNP位点具有多态性, 其中76.32% (47 009)的位点最小等位基因频率(MAF)大于0.1。基于位点检出率大于0.99、位点具多态性、MAF大于0.2、杂合率小于0.05、每条染色体的SNP密度为400 kb/SNP左右等要求, 最终获得4857个覆盖全基因组的高质量核心SNP位点组合。这些核心SNP位点组合平均检出率接近100%; 平均MAF值为0.34; 平均杂合率为0.02; 99%以上的陆地棉材料均能够被准确鉴定。统计分析表明利用核心SNP位点组合与CottonSNP80K的鉴定结果呈极显著相关。本研究提供了包含4857个SNP位点, 适于陆地棉品种指纹图谱绘制的核心SNP位点组合, 可实现陆地棉品种身份鉴定和品种确权。     

基于单拷贝SNP标记的棉花杂交种纯度高通量检测技术

利用有代表性的材料进行SNP位点的全基因组扫描分析与综合评估,基于KASP技术开发1套适用于我国棉花杂交种纯度高通量检测的核心SNP组合。从63K的棉花全基因组芯片中筛选获得具有单拷贝特性的SNP标记分别为5474个(中棉所TM-1基因组版本)和1850个(南京农大TM-1基因组版本)。根据芯片扫描分析结果,权衡考虑位点多态性、分型效果、纯合率与杂合率等因素,最终从每条染色体上优选1个杂交种杂合率高且分型效果理想的核心SNP位点,合计26个。采用KrakenTM软件将SNP位点转化成KASP标记,利用SNPline平台进行SNP分型检测,实现了对大量样品的高通量基因分型,尤其适用于品种纯度快速检测,为SNP标记技术在棉花品种鉴定及指纹数据库构建等方面的应用奠定基础。     

陆地棉半野生种系的遗传多样性和亲缘关系分析

2000-2010年以陆地棉标准系TM-1和海岛棉标准系3-79作为对照,将陆地棉的7个半野生种系64份种质资源进行了简单重复序列(SSR)分子标记的遗传多样性和亲缘关系研究.112对SSR引物共检测出502个等位位点,其中多态性位点392个,约占总位点数的78%.每对引物扩增出2～10个等位位点,平均约为4.5个,其...     

陆地棉种质资源遗传多样性分析及初级核心种质构建

旨在评价陆地棉种质资源的遗传多样性和筛选代表性种质,为科学评价和高效利用陆地棉种质资源提供理论依据。基于367份陆地棉种质的SNP标记及其中353份种质的表型数据分别分析其遗传多样性、构建系统进化树及初级核心种质,并对初级核心种质的构建效果进行评价。结果显示,原始陆地棉群体SNP位点多态性信息含量为0.24,各表型性状的遗传多样性指数均接近或大于2.00,与前人研究结果相近。基于SNP标记可以将供试群体划分为3个类群,构建了73份基因型初级核心种质,初级核心种质的Nei′s遗传多样性指数、多态性信息含量等指标数值大于原始种质。基于表型数据可将供试群体划分为3个类群,各性状均值呈第Ⅰ类群最小、第Ⅱ类群居中、第Ⅲ类群最大的趋势。构建了含70份材料的表型初级核心种质,各性状均值较原始种质的差异均不显著,极差、遗传多样性指数与原始种质相近,变异系数均高于原始种质。基于SNP标记构建的初级核心种质和基于表型数据构建的初级核心种质有15份重合,这些种质多为基因型第Ⅱ类群和表型第Ⅱ类群。以上结果表明,陆地棉种质资源基因型遗传多样性较低,但表型变异丰富、遗传多样性较高。本研究构建的基因型和表型初级核心...     

利用SSR分子标记进行海岛棉遗传多样性研究

中国农科院棉花所陈光等利用SSR分子标记，对20世纪50年代我国引入海岛棉以来培育的45个国内品种（系）及8个国外品种的遗传多样性进行研究。通过256对SSR引物的筛选，选择24对扩增效果好的引物对53个海岛棉种质资源进行遗传多样性的检测分析，共检测出106个等位位点，每对引物等位位点数在2～8之间，平均为4.4。     

基于表型和SSR标记筛选海岛棉优异种质资源

【目的】筛选海岛棉某一性状特别突出的优异种质资源,加快其新品种的选育进程。【方法】本研究以178份海岛棉核心种质资源为试验材料,通过调查和测定铃重、单株铃数、衣分、纤维长度、纤维比强度和马克隆值6个性状的表型数据,开展变异度和遗传多样性分析。每个性状表型值按10%最优取样策略,初步筛选海岛棉优异种质资源;同时利用120对simple sequence repeat (SSR)引物对178份海岛棉核心种质进行多态性分析,并开展群体结构分析及基因型聚类分析,依据聚类结果对初选海岛棉优异种质进一步筛选,鉴定出最终的海岛棉优异种质资源。【结果】海岛棉核心种质资源中上述6个性状的变异度和遗传多样性较丰富。120对SSR引物在178份海岛棉种质中共检测出262个等位变异位点,平均值为2.18;多态信息含量(Polymorphism information content, PIC)为0.067 8～0.630 0,平均为0.296 0,属于中度多态。聚类分析将178份海岛棉核心种质划分为2大类群。基于表型值和SSR标记的聚类分析结果,最终筛选出23份单一性状特别突出的海岛棉优异种质资源。【结论】基于表型和SSR标记能较好地分析与评价海岛棉种质资源、发掘海岛棉优异种质资源,为海岛棉遗传育种提供材料基础,同时也为作物优异种质资源的筛选与鉴定提供重要参考和依据。     

基于SNP芯片的油菜核心种质遗传多样性分析

为揭示湖南省油菜种质资源库中核心种质的遗传多样性,本研究利用油菜组60K基因芯片对266份甘蓝型油菜品系及其10份近缘种品系10份进行全基因组SNP位点分析,原始数据通过Visual Basic软件筛选,利用Powermarker软件计算SNP位点PIC值和供试材料的遗传距离、聚类分析。结果表明：根据SNP标记缺失率和染色体分布均匀度共筛选到24 593个SNP位点,平均每条染色体分布1 294个多态性位点,位点的Nei’s基因多样性指数(H)、主要等位基因频率(MAF)和多态性信息含量(PIC)平均值分别为0.401、0.688 3、0.316;276份供试材料间遗传距离在0.000 1～0.477之间,平均为0.329 6,Kinship值为0的占71.49%;供试材料可分成5个大类,其中最大类(含有250份种质)又可分为9个亚类,供试材料的类群分布与种质类型、地理来源一致。研究结果表明供试育种亲本种质遗传多样性丰富,可更客观反映供试材料的亲缘关系,为种质资源的育种利用提供理论依据。     

棉花品种分子标记遗传多样性检测

利用9对引物对46个品种或品系的DNA进行扩增,共得到39条多态性谱带,以相似系数和遗传距离矩阵,采用类平均法进行聚类分析,46份材料在相似系数0.33时,被分为两大类,I类为海岛棉,II类为陆地棉。II类组中陆地棉在相似系数0.568时,被分为2个亚组。亚组1为海陆杂交低代材料,具有陆地棉和海岛棉综合特征较多,从DNA扩增的谱带看,多是海陆杂合带,并有较多海岛棉带型。亚组2除品系冀031823和冀04425为纯陆地棉外,具有海岛棉优质基因的陆地棉渐渗系被分成不同的小组。扩增结果表明渐渗系主要遗传背景为陆地棉,个别性状来源于海岛棉。由于渐渗位点和基因不同,从而造成一定的差异,被聚类到不同小组。该研究为这些品系利用和新品种、杂交种培育的亲本选择提供了初步的理论依据。     

三个栽培种中天然彩色棉的遗传多样性及关联分析

本研究利用主要农艺性状和SSR标记分析了137份陆地棉、13份海岛棉以及27份亚洲棉等不同纤维色泽的种质资源。170对SSR引物共检测到1036个等位基因变异。其中有多态性的等位基因923个,平均每个SSR位点有5.43个等位变异,变化范围为1~10。位点多态性信息量(PIC)的变化范围为0.56~0.93,PIC在0.85以上的多态性SSR位点为122个。结果表明,实验材料存在着丰富的遗传多样性。在群体结构分析基础上,使用TASSEL软件中的混合线性模型(MLM),在陆地棉中得到与11个性状相关联的SSR标记23个;在海岛棉群体得到与5个性状关联的17个标记;在亚洲棉中检测到与8个性状关联的15个标记位点。在三个栽培种中与纤维色泽度相关的标记位点一共有6个,分别是CIR51-4、BNL1421-2、BNL2656-2、DPL570-2、GH268-6和TMB131-1,表型变异解释率从3.12%到18.97%。三个栽培种中天然彩色棉种质具有丰富的遗传多样性,为棉花的种间、种内杂交育种以及拓宽棉花新品种的遗传背景提供了物质基础和理论依据。     

不同地域海岛棉基于表型的遗传多样性研究

本研究基于13个表型特征对9个国家的208份海岛棉材料进行了遗传多样性分析。试验显示,208份海岛棉表型性状平均变异系数18.33%,平均多样性指数1.30。对不同来源海岛棉表型性状进行多重比较分析发现,伸长率和马克隆值差异不显著,铃形差异显著,其他性状差异极显著。对各性状间的相关分析发现38对性状极显著相关,12对性状显著相关。通过因子分析将表型性状简化为5个互不相关的主成分,累计贡献率达81.69%。通过聚类分析,将208份材料在阈值21.5处划分为6个类群。试验表明:海岛棉种质各性状具有广泛变异性和多样性;中国主产区海岛棉材料遗传多样性最为丰富,但产量性状较差,美洲海岛棉材料的纤维品质优势明显;表型性状的5个主成分分别为纤维品质因子、棉铃特征因子、果枝特征因子、株高因子和马克隆值因子;各类群具有明显的区域性和品质差异性。这些结果为拓宽中国海岛棉的遗传基础,提高中国海岛棉育种效率有重要参考价值。     

Mining Elite Sea-Island Cotton Germplasm Based on Phenotyping and SSR Markers

[Objective] An elite germplasm resource of sea-island cotton with outstanding traits was mined in order to accelerate the breeding process of new varieties. [Method] The core collections of sea-island cotton germplasm consisted of 178 accessions were used as experimental materials in this study. Analyses of variability and diversity were performed through detecting phenotypic data of six main breeding-targeted traits, including boll weight, boll number per plant, lint percentage, fiber length, fiber strength, and micronaire. The elite germplasm of sea-island cotton was selected according to 10% optimal sampling strategy based on the phenotypic value of each trait. The 120 pairs of polymorphic simple sequence repeat (SSR) primers were used to analyze the polymorphism of 178 accessions of the core collections. Then, we conducted the population structure and clustering analysis based on the genotyping results. According to the results of cluster analysis, the primary elite germplasm was further selected, and the final elite germplasm of sea-island cotton was identified. [Result] The results showed that there was a high variability and abundant genetic diversity in the 6 studied traits. In 178 accessions of sea-island cotton, 262 alleles were detected by 120 pairs of SSR primers, with an average of 2.18 loci. The average polymorphism information content (PIC) was 0.067 8-0.630 0, with an average of 0.296 0, showing moderate polymorphism. The cluster analysis showed that the core collection of sea-island cotton was divided into six groups. twenty-three elite germplasm resources of sea-island cotton were identified based on phenotypic value and cluster analysis of SSR markers. [Conclusion] The germplasm of sea-island cotton can be analyzed and evaluated based on the phenotyping and SSR markers, and then the elite germplasm of sea-island cotton can be identified. These results provided the material basis for the genetic breeding of sea-island cotton, as well as the important reference and basis for the mining and identification of crop elite germplasm.     

海岛棉遗传多样性的SRAP标记分析

利用SRAP标记, 选用132对带型清晰的多态性引物, 对我国引入海岛棉以来培育的36个国内品种及20个国外品种进行遗传多样性分析。共检测到419个多态性位点, 每组合的多态性条带数从2~9不等, 平均为3.17。利用NTSYS-pc 2.10e 软件采用Jaccard’s相似系数和UPGMA方法进行聚类分析。结果表明, 大部分具有亲缘关系的品种聚在同类中, 说明其结果与系谱具有一定的相符性; 56个品种的平均遗传相似系数为0.497, 变化范围在0.312~0.876之间, 说明我国海岛棉品种在分子水平上存在较大差异; 我国3个育种时期育成品种的平均相似系数依次为0.501、0.507和0.548, 表明我国现在育成的品种相对于早期品种遗传多样性在逐渐降低。这些结果为我国海岛棉育种提供了有益的参考。     

二倍体野生棉与四倍体栽培棉基于GISH的遗传关系分析

[目的]研究二倍体野生棉与四倍体栽培棉间的遗传亲缘关系,进一步探索各棉种间的起源与进化.[方法]以5个二倍体基因组的代表种B1(异常棉)、C1(斯特提棉)、E2(索马里棉)、F1(长萼棉)以及G1(比克氏棉)的基因组DNA(gDNA)为探针,以2个四倍体栽培种(陆地棉中棉所16、海岛棉新海7号)有丝分裂中期染色体为靶DNA,进行了基因组原位杂交(Genomic in situ hybridization,GISH)分析.[结果]以B1、E2和F1gDNA为探针时,杂交信号主要分布在2个栽培种较长的13对A亚组染色体上;各产生3对较强的GISH-NOR信号,其中1对分布在较长的A亚组上,2对分布在较短的D亚组上,其GISH-NOR信号强度与分布情况与以D基因组棉种为探针时相似.说明二倍体B、E、F基因组与四倍体棉A亚基因组具有较高的同源性,亲缘关系更近.这一点与它们的地理分布情况相符;而它们基因组中的45S rDNA重复序列与二倍体D基因组的45SrDNA重复序列同源性较高.C1和G1中以gDNA为探针时,杂交信号分布在2个栽培种全部26对染色体上,无法区分开A或D亚组染色体,都有3对较强的GISH-NOR信号.这一现象与D基因组拟似棉(D6) gDNA为探针的GISH相似,表明二倍体C和G基因组与四倍体棉的A和D亚基因组均具有较高的同源性,或者C和G基因组同时含有A基因组(或其他非洲棉基因组)和D基因组成分,进一步证实了其基因组成分的杂合性;而它们基因组中的45S rDNA重复序列同属D基因组类型.[结论]这些发现可为棉花杂交育种和棉属起源与演化研究提供有用信息.     

首批海岛棉基因组来源的微卫星标记的分离、评价和定位

海岛棉(Gossypium barbadense)是世界上最重要的栽培棉种之一。海岛棉纤维品质优良,是优质棉的重要产源。为了研究海岛棉的遗传多样性,为海岛棉育种提供参考依据,从海岛棉遗传标准系中分离基因组来源的微卫星标记用于海岛棉遗传评价。采用两种方法分离微卫星标记,一是用ISSR (inter simple sequence repeat) 引物扩增Pima3-79,克隆测序后从中开发微卫星标记;二是利用简并引物扩增Pima3-79,克隆测序后从中开发微卫星标记。共挑选1 447个克隆,筛选出239个独立克隆。测序后得到214个单一序列,其中包含微卫星并可用于引物设计的序列70个,获得86对引物。86对引物用于扩增56个海岛棉材料和4个陆地棉材料,16对引物没有扩增,43对引物在所有材料中没有多态性;27对引物在海岛棉和陆地棉之间有多态性,19对引物在海岛棉中表现多态性。利用Jaccard相似系数和UPGMA方法进行聚类分析可以明显区分陆地棉和海岛棉,并且将海岛棉分为4类。14对引物在BC₁群体中表现多态性,产生14个位点。9个位点整合到BC₁连锁图的7个染色体上,4个位于A亚基因组,5个位于D亚基因组。海岛棉微卫星标记扩展了棉花微卫星标记,有助于海岛棉遗传多样性的研究,有利于棉花遗传图谱的进一步丰富。     

油橄榄(Olea europaea L.)核心SNP位点筛选与评价

本研究基于前期对57份油橄榄种质资源的全基因组GBS-SNP分型结果开展核心SNP位点的筛选。统计分析73482个GPS-SNP位点发现,有68030个(92.58%)SNP位点的检出率达到100%,33979个(46.2%)位点的最小等位基因频率≥0.2,29647个(40.35%)位点的杂合率为0,其中同时符合上述3个条件(检出率=100%,最小等位基因频率≥0.2,杂合率=0)的位点有14125个(19.2%),其位置覆盖全基因组,既分布于基因区也位于基因间区,与73482个SNP位点的分布高度一致(R=0.997),多态信息量平均为0.43(0.33~0.67)。进一步以14125个SNP位点信息为依据,计算57个油橄榄品种间的遗传距离,并与基于全部位点(73482个SNPs)信息获得的对应品种间的遗传距离作比较,结果显示两者呈极显著的相关性(R=0.9),表明这些SNP位点具有多态性好、代表性广、可靠性高的特点,可作为油橄榄的核心SNP位点,适用于油橄榄品种鉴定、种质评价、基因定位和分子辅助育种。本研究对核心SNP位点在油橄榄品种鉴定中的具体应用进行了探讨,并指出至少需要11个核心SNP位点组合才能实现对57个油橄榄品种的完全区分。     

DNA Fingerprint Construction and Genetic Diversity Analysis Based on SSR Markers for Upland Cotton in Xinjiang

[Objective] The aim of this study was to construct a DNA fingerprinting database of 120 upland cotton cultivars from Xinjiang and to analyze their genetic diversity based on SSR markers. [Methods] Seventy-eight evenly distributed SSR primer pairs with high polymorphism and good repeatability were successfully screened out from 586 candidates to construct the fingerprinting database. [Result] A total of 392 alleles from 120 varieties were screened using 78 pairs of core primers, 324 of which were polymorphic loci with a polymorphism rate of 82.7%. Seventeen cultivars had specific genotypes determined using 24 primer pairs and 120 upland cotton cultivars could be identified by only 12 primer combinations. Cluster analysis indicated that genetic similarity coefficient for the 120 upland cotton cultivars ranged from 0.50 to 0.96, with an average of 0.73, indicating that upland cotton resources possess high genetic similarity and have an accordingly narrow genetic basis. [Conclusion] The primer combination method is one of the most effective methods for constructing DNA fingerprinting. The 120 upland cotton varieties were divided into three types with the genetic similarity coefficient matrix; these groups were strongly consistent with their pedigrees.     

基于高通量测序开发玉米高效KASP分子标记

SNP (Single Nucleotide Polymorphism)在基因组中数量多、分布广,适用于大规模、自动化基因型检测。本研究利用205份不同来源的玉米自交系全基因组重测序数据鉴定出一系列多态性高的二态性SNP位点并开发出700个KASP分子标记。其中, 202个在46个玉米代表系中得到验证的KASP标记进一步用于系统进化树构建及群体结构分析。结果显示,开发成功的KASP标记在染色体上分布均匀,平均PIC为0.463,平均MAF为0.451。基于KASP标记位点和总SNP位点的聚类分析结果高度吻合。KASP标记位点与总SNP位点的遗传距离相似性系数高达89.5%,能成功区分玉米的杂种优势群。该KASP标记可在玉米种质资源分析、连锁群构建以及杂种优势群划分等方面发挥重要作用。     

基于SSR分子标记的闽楠(Phoebe bournei)核心种质的构建

为更好地发掘和利用现有闽楠种质资源,本研究利用7个SSR位点对江西和福建16个闽楠群体的237份材料进行基因型分析,采用逐步聚类(随机取样策略,位点优先取样策略)和模拟退火算法(等位基因数目最大化策略,遗传距离最大化策略)4种取样方法构建闽楠核心种质,并将各遗传多样性指标进行分析。结果表明:7个SSR位点共检测到50个等位基因,平均为7.143,平均有效等位基因为2.115,Shannon信息指数为0.778,观测杂合度为0.302,期望杂合度为0.442。基于逐步聚类方法构建的核心种质相较于基于模拟退火算法构建的核心种质各遗传参数指标都相对较高。对其进行t检验后,选择以基于逐步聚类位点优先取样策略在25%的取样比例下选取的种质为核心种质,其等位基因数、平均有效等位基因数、多态性位点百分率、Shannon多样性指数的保留率分别为初始种质的98%、104.92%、90.09%、97.94%。筛选出的59份核心种质材料能够较好地代表闽楠种质资源的遗传多样性,为闽楠的种质资源保存提供科学依据。