基于全基因组SNP构建甘蓝型油菜指纹图谱

甘蓝型油菜是世界上重要的油料作物，可用作油料、饲料以及食品等，具有较高的经济价值。为了高效快速地鉴定并区分油菜品种，加强油菜品种管理，本试验利用505份油菜种质的重测序数据进行SNP鉴定，根据杂合率、位点缺失率以及多态性等指标对SNP集合进行筛选，得到了能够高效鉴定油菜种质的核心SNP位点组合，构建了DNA指纹图谱。该套核心位点组合包括897个位点，其MAF、PIC的平均值分别为0.41、0.474。使用该套SNP位点组合进行品种区分，每两个材料之间的差异位点数目90%为357~508。对核心SNP位点进行精简，最少用17个SNP 标记可完全鉴定该套种质。本研究使用高质量的油菜重测序数据，筛选出了897个核心SNP位点，并利用该套核心SNP组合构建了油菜的特征指纹图谱，为油菜遗传多样性分析、品种鉴定以及种质管理提供数据参考。     

茶树叶绿体基因组SNP分子标记的初步研究

传统的叶绿体基因分子标记在茶组植物分类系统研究中的应用价值相对有限,为了筛选可用于茶树鉴别与母系溯源的SNP（单核苷酸多态性）位点组合,将18个已报道的茶组植物叶绿体全基因组序列进行比对,通过设计通用引物,在169个茶树品种/品系中进行候选分子标记扩增与一代测序分析,筛选出16对引物,共含25个SNP位点可用于茶树品种母系溯源与鉴别分析。另外,将SNP位点组成的DNA指纹图谱结合茶树品种资源基本信息进行数字编码,最终形成由30位数字组成的茶树品种资源分子身份证,并构建相应的条形码和二维码用于品种识别。本研究数据为茶树品种的母本溯源与鉴别提供新的思路。     

用于工业大麻种质资源筛选和鉴定的KASP标记集开发

目前,我国工业大麻种质资源的分子筛选和分子鉴定主要依赖于AFLP、SSR和重测序等方法,缺乏快速、准确、直观的分子标记体系,开发竞争性等位基因特异性PCR(Kompetitive Allele Specific PCR,KASP)标记集及其检测体系具有良好的应用前景。研究首先基于大麻素B位点基因多态性成功开发了1个特异性KASP位点,能够准确区分大麻种质资源中的低毒型、高毒型和中间型三种化学型;随后基于来自95份不同大麻种质资源的全基因组重测序SNP数据,总共开发了32个高质量的核心KASP标记。验证表明,该33个KASP标记集及其检测体系可以应用于工业大麻辅助育种、工业大麻品种分子鉴别和指纹图库构建等,丰富了工业大麻分子标记类型和方法。     

低咖啡因茶树品系的RAPD分析及特异片段的克隆

对12份来源不同和咖啡碱含量不同的茶树种质资源进行RAPD分析,筛选出品种(株系)唯一扩增的RAPD位点16个,这些位点可以作为品种(株系)鉴定的特异分子标记;对S43.04序列进行测序,该序列为752bp的核苷酸序列,具有编码40个氨基酸的开放阅读框,其相同氨基酸残基与β-半乳糖苷酶的同源性为72%。     

基于SLAF-seq技术的甘薯种质资源群体遗传进化分析

基于简化基因组测序技术对122份甘薯种质资源进行分析,开发SNP位点并将其应用于种质资源群体结构和遗传进化分析。结果表明, 从122份甘薯种质资源中共获得563.18 Mb读长,不同材料的读长数量在1 419 809~8 392 785范围之间。测序质量值Q30在90.61%~96.82%之间,平均Q30为92.78%。测序获得的GC含量在36.46%~40.33%之间,平均GC含量为38.17%,对照GC含量为40.72%。根据测序结果共开发出高质量的SLAF标签2 388 759个,平均测序深度为17.45×。其中,多态性的SLAF标签77 761个,占SLAF标签总数的3.26%。根据所获得多态性SLAF标签统计SNP位点信息,共计获得129 063个群体SNP位点。遗传进化分析表明122份种质资源可以分为3个大类,分类结果与它们的地理来源无直接关系,聚类结果可为甘薯育种亲本组配和杂种优势利用提供科学依据。     

水稻冷胁迫响应基因OsSADMC功能标记的开发和利用

通过对95份水稻种质资源进行苗期耐冷性鉴定,筛选出10份苗期耐冷(存活率≥60%)和9份冷敏感的材料(存活率为零),并对水稻冷胁迫响应基因OsSADMC进行了表达分析,发现对照和冷胁迫处理条件下该基因在耐冷品种中的表达量都显著高于冷敏感品种。对耐冷材料丽江新团黑谷(LTH)和冷敏感材料IR29的基因编码区域进行了克隆和测序分析,在两个品种间鉴定了10个SNP位点,其中第749碱基处存在的一个碱基变异(C突变为T),从而使丝氨酸变为亮氨酸。根据其中一个SNP位点设计了OsSADMC的功能标记SADMC-CAPS1,该标记可以准确地鉴定出19份耐冷性不同水稻种质资源OsSADMC的基因型和耐冷性。     

基于SLAF-seq技术构建甘蓝型油菜Polima CMS恢复系核心种质

为加快选育适应春油菜区的强优势杂交种,构建甘蓝型油菜Polima CMS恢复系核心种质,以118份波里马不育系的恢复系为材料,利用简化基因组测序技术(SLAF-seq),开发SNP标记,分析群体遗传关系,结合Core Hunter软件进行核心种质构建,得到2516个有效SNP标记位点。基于有效SNP标记,对118份资源进行遗传分析,结果显示:恢复系间平均Nei’s遗传距离为0.319,含有不同遗传成分的恢复系之间遗传距离较大;118份资源被聚成5类,来源相同的材料大多被分为同一类;获得两个符合要求的核心种质子集,分别包含34份材料和46份材料,分别命名为C30和C40。通过评价这两种核心种质,等位基因覆盖度都达到了99.8%以上,MR(罗杰斯距离)和CE(卡瓦利-爱德华距离)两种遗传距离指数相差不大,且多态性含量达到了0.28,表明构建的甘蓝型油菜恢复系的核心种质可以代表118份资源,符合植物资源核心种质的构建要求。     

基于FISH和SNP标记分析百农64对其衍生品种的遗传贡献

百农64因其抗病性好、适应性广，已成为黄淮南片麦区小麦育种的重要亲本之一。本研究将荧光原位杂交（FISH）和小麦55K SNP芯片分析相结合，对百农64及其衍生品种（百农207、百农160、华育198和04中36）和相关亲本共8份小麦材料进行全基因组分析，揭示百农64对其衍生后代的遗传贡献。结果表明，在研究材料中共鉴定出48种染色体多态类型（block），A、B和D基因组分别为18、20和10种，其中1A和6B染色体多态类型最多；在百农64和百农207中鉴定出了臂间倒位perInv6B，在5份小麦材料中鉴定到了小麦-黑麦T 1RS/1BL易位。利用55K SNP芯片在供试材料的A、B和D基因组分别获得8 504、9 726和5 093个多态性SNP标记，多态信息含量（PIC）变异范围在0.110~0.375之间，平均值为0.295；百农64特异性SNP在衍生品种的A、B和D三个基因组上的分布比例分别为54.2%、46.9%和36.5%，6A染色体比例最高（85.4%），在百农207、华育198和04中36各染色体上分布比例的平均值均超过了50.0%。整合48个细胞学和23 323个SNP标记分析显示，除百农160以外，其余3个衍生后代与百农64的遗传相似系数（GS）都超过了0.700；聚类分析结果显示百农64与其4个衍生品种聚为一类，与遗传相似系数结果一致。研究表明百农64对其衍生后代遗传贡献率较高，这为小麦种质资源利用和新品种选育过程中的亲本选配提供了理论支撑。     

基于SNP标记的小麦高通量身份鉴定模式

为探索小麦品种高通量SNP身份鉴定模式,利用 wheat 90K SNP芯片对380份小麦品种进行了全基因组扫描、分析和评价,从中筛选出高质量、高分辨率、单拷贝和均匀分布的候选SNP标记384个,能将除近等基因系以外的所有品种区分开;基于组合最优化算法,获得小麦品种高通量鉴定最少SNP位点组合一套,包含14个SNP标记,区分能力与384个SNP标记相同。将14个SNP位点转化成KASP标记,分析选取的95份样品,结果显示,芯片平台和KASP平台上的基因分型结果一致。考虑品种实际鉴定过程中存在样本量大、高度近似品种少等情况,权衡准确、经济、灵活、快速、通量高等检测需求,建议品种高通量身份鉴定可采取“核心位点+扩展位点”的模式进行。本研究为小麦等农作物品种SNP高通量身份鉴定技术体系的建立和指纹数据库的构建提供了有利的参考。     

茶树EST-SNP分布特征及标记开发

对NCBI网上公开的12757条茶树ESTs序列进行聚类,成功构建了茶树的独立基因（Unigene）数据库,发现茶树的EST序列冗余率约为68.2%。初步建立了茶树EST-SNP标记开发体系,明确了茶树EST中SNP的分布规律,茶树编码区的SNP发生频率约为0.58%,平均200bp就有1个SNP位点,并进一步推算出茶树基因组DNA序列的杂合率约为0.38%,平均300个碱基就可能出现1个杂合位点。从237个多基因聚类簇中发现了818个SNP候选位点,设计了25对SNP引物进行DNA重测序验证,发现EST-SNP候选位点的多态检出率为75%。     

利用ISSR和EST-SSR标记分析茶树遗传多样性的比较

为了比较EST-SSR和ISSR 2种标记在茶树遗传多样性分析上的适用性,应用这2种技术分析了33份茶树资源的遗传多样性.12个ISSR引物共扩增出248条谱带,多态性比率为91.94%,平均多态信息量(PIC)为0.318.30对EST-SSR引物每个位点平均等位基因数为4.9个,平均多态信息量(PIC)为0.499.2种标记都能揭示茶树资源较高的遗传多样性,但从信息量上比较,ISSR标记比EST-SSR标记有较高的分析效率.ISSR和EST-SSR揭示的茶树遗传相似系数分别为0.709和0.734,二者接近.聚类分析表明二者有一定差异,遗传相似系数矩阵相关性分析结果表明2种标记间存在一定的正相关性(r=0.817,P<0.01).因此,这2种标记均可适用于茶树遗传多样性分析.     

基于叶绿体rbcL和trnH-psbA序列的湖南茶树资源遗传多样性与亲缘关系研究

DNA序列分析在物种进化、亲缘关系、遗传多样性研究中得到了广泛应用。采用筛选的叶绿体rbc L序列和trn H-psb A序列对湖南新收集的26份茶树种质资源进行亲缘关系和遗传多样性分析。结果表明:扩增的序列在去除边缘不准确的部分后,分别获得了582 bp(rbc L)和426 bp(trn H-psb A)的片段序列,rbc L序列的变异位点共27个,占扩增位点数的5.15%,trn H-psb A序列的变异位点共134个,占扩增总位点数的31.46%。rbc L序列在26个参试材料中共产生17个单倍型,Hd和π分别为0.961和0.008 32,trn H-psb A序列共产生26个单倍型,Hd和π分别为0.998和0.046 79,收集的茶树资源具有较高的遗传多样性。采用MEGA 6.0软件按照UPGMA法分别对rbc L序列和trn H-psb A序列构建了分子系统树,各序列对参试材料的聚类结果有一定差异,rbc L序列和trn H-psb A序列在自展数值大于50%情况下分别将参试材料分为了3个类群和4个类群。参试资源除部分江华苦茶由于亲缘关系较近而聚在一起外,大部分资源都单独形成1个分支,彼此间亲缘关系较远。     

梧州茶树种质资源的遗传多样性及亲缘关系分析

基于SSR标记对梧州六堡镇群体种和南渡镇野生大茶树种质资源的遗传多样性和亲缘关系进行了分析,并筛选出用于该种质资源鉴别的核心分子标记。研究结果如下：（1）17对SSR引物在供试材料中共扩增得到98个等位基因,每对SSR引物扩增的等位位点为3~8个,平均每个位点5.764 7个等位基因;（2）从17个SSR分子标记中筛选出8个核心标记组合即可区分每份种质资源;（3）六堡镇茶树种质资源的平均等位基因数（A）、基因型数、基因多样性（H）、多态性信息含量（PIC）分别为4.647 1、7.000 0、0.675 4、0.628 3,高于南渡镇野生大茶树种质资源,与栽培种茶树群体接近;（4）聚类分析表明,六堡镇茶树群体部分种质资源单独聚为一类,部分与云南的大叶种茶树,少量与浙江、贵州地方栽培种聚为一类;而南渡镇野生茶树种质资源单独聚为一类,仅有2个六堡镇的种质材料散落其间。综上所述,梧州茶树种质资源丰富,遗传多样性较高,研究结果为进一步开发和利用该资源奠定了基础。     

海南石斛属植物亲缘关系的SRAP分析

利用SRAP技术对海南9种石斛种质资源的遗传多样性及亲缘关系进行分析。从30对SRAP引物中筛选获得18对多态性引物,对石斛属9个种的基因组DNA进行扩增。共获得285条多态性条带,平均每个引物产生15．8个多态性条带。材料间遗传相似系数变化范围为0．179～0．636,说明本实验所测试的材料具有较广的遗传变异。根据SRAP标记的结果,采用UPGMA法进行聚类分析。将石斛属的9个种分为4类。结果表明：密花石斛和华石斛之间的亲缘关系最近,美花石斛和海南石斛之间亲缘关系最远;同时也说明海南省内分布的石斛具有丰富的遗传多样性,SRAP标记技术很好地从分子水平上揭示了石斛种质资源的遗传背景、亲缘关系。     

利用图像特征分析茶树成熟叶表型的遗传多样性

明确我国茶树种质资源遗传多样性是对其有效利用的重要基础。以国家种质杭州茶树圃中的504份茶树资源为材料,对成熟叶的18个图像特征进行统计、主成分、相关性和聚类分析,以研究基于数字图像特征的我国茶树种质资源的遗传多样性。结果表明,其变异系数和遗传多样性指数分别为15.97%和1.98。不同省份之间,平均变异系数福建最大,为16.29%,江苏最小,为10.58%;平均遗传多样性指数浙江最大,为2.01,重庆最小,为1.67。主成分分析将18个图像特征降维成4个主成分,累计贡献率达到82.63%,并从18个图像特征中筛选出了12个显著差异的图像特征。根据图像特征进行聚类分析,将504份茶树种质资源聚成6类。研究结果为以数字图像技术深入评价和利用我国茶树种质资源提供了参考依据。     

咖啡种质资源DNA指纹图谱的构建

选用4份咖啡种质资源为材料,对S1-S100共100个RAPD引物进行筛选,选出多态性好的引物10个。利用这10个RAPD引物对28份咖啡资源进行扩增,共获得86条带,平均每个RAPD引物扩增出8.6条带,多态性谱带74条,多态性条带比率为86.0%。结果表明：供试咖啡种质资源遗传多样性较丰富;10个多态性好的RAPD引物中S8的鉴别效率最高,能将全部供试材料全部区分开,通过整合软件录入如所属种类、种质名称、采样地点、引物、RAPD-PCR 扩增数据以及电泳图片等相关信息,形成指纹图谱二维编码,构成咖啡种质资源的DNA指纹图谱,为咖啡种质资源品种权益保护及分子身份证构建奠定了基础。     

茶树多酚氧化酶基因的PCR-RFLP多态性分析

采用PCR-RFLP技术,检测茶树多酚氧化酶(PPO)基因中4个限制性核酸内切酶酶切位点在不同品种中的多态性,以研究其与品种适制性及遗传背景的关系。遗传参数分析表明:4个位点均处于Hardy-Weinberg平衡状态(P>0.05),HpaⅡ酶切位点(引物L7/L8扩增区段)呈现高度多态,BsuRⅠ酶切位点呈现中度多态,这2个酶切位点在不同品种中的基因型分布与品种的遗传背景有直接的关联,可作为遗传标记应用于茶树品种遗传亲源关系分析与亲子鉴定。HpaⅡ酶切位点在引物L7/L8扩增区段存在丰富的多态性,且与品种适制性具有明显关联,适制红茶的品种多为AA基因型,此位点能被HpaⅡ内切酶完全酶切;适制绿茶与乌龙茶的品种多为BB型或AB型,此位点不能被酶切或不能完全被酶切,该HpaⅡ酶切位点可作为茶树品种适制性早期鉴定的遗传标记。对引物L7/L8扩增区域的HpaⅡ酶切位点在祁门4号×潮安大乌叶F1代群体进行分型检测的结果表明,该位点在F1代的分离符合孟德尔遗传规律(x2=0.23)。     

中国近缘野生大麦种质资源的收集与性状鉴定

本文报道了我国现有近缘野生大麦种质资源2650份。通过农艺性状、品质、抗逆和抗病鉴定，已筛选出一批优异种质资源。     

青藏高原青稞耐寒种质资源基于SSR标记的遗传多样性及群体结构分析

为了解青藏高原青稞耐寒种质资源的遗传基础,利用SSR标记分析了来自青藏高原地区的71份青稞耐寒育种资源的遗传多样性和群体遗传结构。结果表明,利用从分布于大麦7个连锁群上的200对SSR引物中筛选的48对多态性引物,共检测到230个等位条带,变化范围为1~10个,平均每对SSR引物可检测到4.79个条带。多态性信息含量(PIC)变化范围为0.054 7~0.856 9,平均值为0.489 8。遗传相似系数(GS)的变化范围为0.469~0.924,平均值为0.745。经聚类分析,在GS约0.740处可将71份材料分为五大类,第51、43和14号品种分别聚为A、B和C类,第22、27、39和50号品种聚为D类,其余64个品种聚为E类,其中,第51号品种的穗长(3.8cm)、穗粒数(44.2粒)最低,第43号的单穗小穗数(90个)最高,但千粒重(35.6g)最低,第14号品种的生育期(86d)最短,但穗粒数(69.6粒)最多。此外,群体遗传结构分析表明,71份青稞资源材料可划分为2个亚群。