茶氨酸合成酶基因的SNP挖掘和遗传定位

茶氨酸合成酶(Theanine synthetase,TS)基因是茶树茶氨酸代谢过程中的关键酶基因。本研究以氨基酸含量差异明显的亲本及其杂交所得F_1子代为研究材料,克隆TS基因的c DNA序列,挖掘其SNPs位点,并成功将杂合SNP位点定位在遗传连锁群上。研究结果显示,通过序列比对在亲本间检测到3个SNPs,验证得到1个杂合的位点SNP735。将此位点成功转化为dCAPS标记,该标记在子代中的基因型分离比为1∶1,利用该群体已构建的茶树遗传图谱进行遗传定位,将dCAPS标记定位在连锁群LG03上,相邻标记为TM299和TM517。联合此标记及其相邻标记与游离氨基酸总含量和茶氨酸含量进行统计分析,表明具有显著的相关性。     

蔗糖合成酶(SUS)基因的SNP标记开发及其与淀粉性状的关联分析

通过直接测序法获得玉米亲本(H21和紫糯96-619)sus1基因全长序列并进行亲本间序列比对,得到120个SNP位点,通过高分辨率熔解曲线(HRM)对300个近等基因系H21 BC5F2:3进行SNP位点分型,并将后代的基因型与群体的直链淀粉含量和淀粉糊化特性进行关联分析。结果表明,marker 31与直链淀粉含量和淀粉崩解值、峰值时间、糊化特性均连锁紧密;marker 17与直链淀粉含量和淀粉的峰值时间、淀粉最终黏度均连锁紧密;marker12与直链淀粉含量、淀粉的峰值时间连锁紧密。     

红芽芋及荔浦芋叶绿体基因组测序及比较分析

为明确红芽芋、荔浦芋叶绿体基因组的基本特征及其差异，本研究以江西铅山红芽芋和广西荔浦芋为研究对象，采用改良CTAB法提取2种芋新鲜叶片基因组DNA，利用高通量测序技术获得2种芋全长叶绿体基因组序列，并进行SSR检测、序列比对、遗传多样性滑窗分析和系统发育树构建分析。结果表明，红芽芋和荔浦芋的叶绿体基因组全长分别为162 478 bp和162 453 bp，均呈现典型的环状双链四分体结构，二者均注释到131个基因，包括蛋白编码基因86个，tRNA基因37个，rRNA基因8个，其中具有2个拷贝的基因18个，具有内含子的基因23个。简单重复序列（SSR）位点分析发现，红芽芋和荔浦芋基因组序列分别含有130和124个SSR，二者SSR序列中A/T碱基含量分别占63.08%和61.29%，基于其SSR位点分析开发出15条具有多态性的SSR引物。红芽芋和荔浦芋叶绿体基因组共检测到236个SNP位点，26.7%的SNP位点发生在编码区，其中有25个基因发生错位突变，这些基因的变异可能促进了2种芋之间的性状变异。与天南星亚科已公布的13个属代表植物叶绿体基因组进行比较，其基因结构、种类和数量都比较保守...     

基于GBS技术构建四倍体杂交冰草超高密度遗传连锁图谱

冰草是优良的牧草,也是小麦等麦类作物抗逆遗传改良的重要基因库。构建冰草超高密度遗传连锁图谱,有利于冰草的标记辅助育种和遗传分析。本研究利用基因分型测序（GBS）技术,对四倍体杂交冰草F₂分离群体的115个单株及其亲本蒙古冰草和航道冰草进行高通量SNP基因分型,经测序获得了超过584 Gb的数据,SNP鉴定以及完整度和偏分离过滤后,最终得到了5 035个高质量的SNP标记;采用Join Map 4.0作图软件构建四倍体冰草超高密度遗传连锁图谱,该遗传图谱包括14个连锁群,各连锁群的长度范围在68.959～280.309 cM之间,平均长度为153.473 cM,覆盖的基因组总长度为  2 148.621 cM,标记间的平均距离为0.427 cM。该图谱是目前冰草中分子标记数目最多、密度最高的遗传连锁图谱,为进一步开展冰草品质、抗性等重要性状的QTL定位、图位克隆及分子标记辅助育种研究等奠定了基础。     

4个茶树品种自交后代群体遗传结构分析

利用 EST-SSR 对茶树品种紫玫瑰、金牡丹、茗科1号（金观音）、悦茗香及其自然杂交后代,进行亲缘关系、遗传多样性、群体结构分析。16对 EST-SSR 标记共检测到等位位点125个,反映位点多态性水平的PIC 值平均值为0．617,变幅为0．159～0．840。参试材料的观测杂合度、期望杂合度、Nei′s 基因多样性、Shannon 信息多样性指数的平均值分别为0．579、0．639、0．632、1．281。结果表明,参试自然杂交后代有较强母本遗传效应,4个群体具有明显的群体遗传组成特征,Structure 软件适宜茶树品种群体遗传结构分析。     

采用SLAF-seq技术开发甘蓝型油菜霜霉病抗性SNP位点

由寄生霜霉(Hyaloperonospora parasitica)引起的油菜霜霉病(downy mildew)是油菜主要病害之一。本研究通过将抗霜霉病和感病亲本油菜杂交、F_1自交,得到F_2分离群体,构建抗、感病混池,采用BSA和SLAF(specific length amplified fragment sequencing)技术开发甘蓝型油菜霜霉病抗性相关分子标记。参考已公布油菜(Brassica napus)基因组设计酶切方案,构建SLAF文库并进行双端测序,共开发出132 519个SLAF标签,再通过分析SLAF标签的多态性,检测到264 256个SNP位点。利用SNP-index方法定位关联区域,分析关联区域内的基因在两个亲本之间SNP,对这些SNP进行变异的注释,发现2个非同义突变的SNP,分别是BDsnp01和BDsnp02。经验证,这2个SNP位点是与霜霉病抗性相关的并且在亲本和F2中稳定遗传。使用SNAPER软件设计2对特异引物能够利用电泳直接检测这两个SNP。     

白菜型油菜春化基因BrFLCsBrFLC序列变异分析

为寻找与冬春性关系密切相关的变异,为开发冬春性品种的鉴定开发分子辅助标记提供理论依据。本研究,采用巢式和半巢式扩增法对感温性和抗寒性强弱不同的5个白菜型油菜品种的BrFLCsBrFLC基因的第4外显子至第7外显子进行了特异性扩增。除BrFLC5无扩增结果外,其余三个基因均得到扩增序列。序列比对结果发现,3个BrFLCsBrFLC在第4外显子至第7外显子均存在有不同程度的等位变异,发生的主要等位变异有SNP和Indel两种类型。BrFLC1主要变异与冬春性相关性不大,与冬春性关系密切的变异主要发生在BrFLC2和 BrFLC3上。BrFLC2中检测到1个Indel类型和5个SNP类型变异位点与冬春性有关。BrFLC3中检测到1个Indel类型和16个SNP类型变异位点与冬春性有关。       

基于55K SNP芯片分析的优质小麦的遗传多样性

为分析优质小麦品种的遗传多样性,探讨其亲缘关系,以45个优质小麦品种和5个优质高代品系为试验材料,利用55K SNP芯片对其杂合度、遗传相似度、群体遗传结构和染色体低多态性区段进行分析。结果表明,45个优质小麦品种的遗传相似度系数（GS）为0.488~0.928,平均值为0.603,其中16个品种与其他品种的GS均高于0.800;50个优质小麦品种（系）可分为2个类群7个亚群,其中类群1可分为6个亚群。除亚群Ⅴ的10个品种外,其余亚群品种的遗传聚类结果与品种系谱来源较为吻合。B基因组的多态性SNP位点最多,A基因组次之,D基因组最少。在21条染色体中,4D染色体上的多态性SNP位点最少。A基因组和D基因组染色体低多态性区段高于B基因组。在优质小麦选育过程中,A基因组和D基因组受到的选择压力高于B基因组。     

白菜型油菜春化基因BrFLC序列变异分析

为寻找与冬春性相关的变异,以开发冬春性品种分子辅助标记,采用巢式和半巢式扩增法,对感温性和抗寒性强弱不同的5个白菜型油菜品种的Br FLC基因的第4外显子至第7外显子进行了特异性扩增。除Br FLC5无扩增结果外,其余3个基因均得到扩增。序列比对结果发现,3个Br FLC在第4外显子至第7外显子均存在有不同程度的等位变异,发生的主要等位变异有SNP和Indel两种类型。Br FLC1变异与冬春性相关性不大,与冬春性关系密切的变异主要发生在Br FLC2和Br FLC3上。Br FLC2中检测到1个Indel类型和5个SNP类型变异位点与冬春性有关。Br FLC3中检测到1个Indel类型和16个SNP类型变异位点与冬春性有关。     

基于全基因组重测序的白化茶树mSNP标记开发及验证

为探究白化茶树遗传变异信息及mSNP液相芯片在茶树种质资源鉴定中的可行性，利用全基因组重测序对18份白化茶树资源进行遗传多样性分析和突变位点检测。结果表明，基于全基因组水平的SNP标记可将18份白化茶树资源分为3类，且基本呈现出具有亲缘关系或地理位置接近的资源聚在一起的趋势；对重测序数据进行功能注释后发现，在18份白化茶树资源中存在17 056个共有非同义突变基因，其中14个叶绿素合成相关基因中存在98个错义突变位点。随后，基于前期获得的基因组变异信息开发了一套包含59个mSNP、222个SNP位点的液相芯片，利用该液相芯片检测13份茶树资源的基因型信息。结果表明，同一品种两两之间的遗传相似度在92%～98%，不同品种间的遗传相似度则在84%以下，表明该芯片可对18份白化茶树资源进行准确鉴别，研究结果可为mSNP液相芯片在茶树种质资源鉴定、分子标记辅助育种等方面的应用奠定基础。     

东亚和北美裸大麦(青稞)籽粒硬度基因HINA的分子进化分析

随着现代经济社会的发展,裸大麦(青稞)的多元化加工也成为裸大麦(青稞)口粮外的另一类发展趋势,籽粒硬度是决定裸大麦加工用途的一个重要品质性状,HINA基因编码的HINA蛋白是影响籽粒硬度性状的一个重要蛋白。本研究通过对108份来自北美和东亚(中国青藏高原)6个地区裸大麦(青稞)HINA基因进行重测序,结果在群体序列中发现58个多态性位点(包括30个SNP和28个Indel),可以将群体序列分成13种单倍型。其中单倍型1(Hap1)和单倍型4(Hap4)是分布范围最为广泛的2种单倍型。各地区的单倍型多样性指数范围为0.000~0.833,总群体单倍型多样性指数为0.575,各地区核苷酸多样性系数范围为0.000~0.010,总群体的核苷酸多样性系数为0.007,6个地区群体的基因序列配对分化系数(Fst)范围为-0.08~0.16,分子方差分析显示东亚和北美群体的基因遗传变异主要是由群体内的变异为主(总群体中91.16%的基因变异来源于群体内,8.84%的变异来源于群体间)。群体结构分析将所有材料的HINA基因序列分成2个亚群群体。材料的地理来源与亚群分类相关性较低。利用中性检测及错配分析对选择压力与群体HINA基因遗传分化的关系进行考察,发现中性检验值在东亚(中国青藏高原)、北美和总群体中均为负值,同时群体错配曲线为多峰曲线,说明群体在HINA基因位点上是稳定群体,这些结果为了解HINA基因在裸大麦(青稞)遗传特征上的作用提供了理论依据。     

利用SNP标记鉴定青稞种质资源

近年来,青稞(Hordeum vulgare var.nudum Hook. f.)育种速度逐步加快,青稞品种的类别和数量日渐增多,形成了丰富的青稞品种资源。然而,在青稞资源的大量引种和品种资源交换过程中,造成了同名异物、同物异名的现象,因而建立高效、准确的青稞品种鉴定技术体系和数据系统迫在眉睫。为基于青稞品种基本信息实现青稞品种的快速和准确鉴定,本研究利用简化基因组(GBS)测序获得的青稞基因组高通量SNP基因分型数据,对314份青稞种质资源进行群体结构分析;根据SNP注释结果,筛选获得位于外显子区的SNP并计算其杂合率和遗传多态性指数;用Genstat的去冗余(IRREDUNDANT)指令通过顺序算法(sequential algorithm)获得能够区分参试青稞种质资源的核心SNP位点组合,并构建DNA指纹图谱,结合参试材料地理来源等基本信息构建青稞品种的分子身份证。结果表明,群体遗传结构分析可将314份参试青稞材料划分为3个类群,类群划分与其材料类型密切相关。从4 954个位于外显子区域的高质量SNP位点中筛选出14个多态性高且能完全区分青稞种质资源的SNP位点,称其为核心SN...     

小麦周8425B及其衍生品种与黄淮麦区主栽品种的遗传解析

为了解小麦骨干亲本周8425B及其衍生品种与黄淮麦区主栽品种的遗传结构和遗传多样性,利用Illumina 90KiSelect SNP标记技术对周8425B及其16份衍生品种和23份黄淮麦区主栽品种进行全基因组扫描。结果显示,在40份小麦材料中,有22 466个多态性SNP位点被定位在21条染色体上,不同基因组间多态性SNP标记的分布依次为BAD。周8425B及其衍生品种的遗传相似系数变化范围为0.640 5~0.926 4,平均值为0.739 8,与黄淮麦区主栽品种间遗传差异较小。供试材料的遗传相似系数变化范围为0.530 1~0.963 4,平均值为0.672 1,并被划分为4个类群,聚类分析结果与系谱较为吻合。周8425B对其衍生一代、二代、三代的平均贡献率为79.48%、76.73%和74.24%,随世代的增加而不断降低,且在不同基因组间的遗传贡献率表现为DAB。全基因组扫描结果显示,周8425B衍生品种共有6 789个SNP位点保留了周8425B的遗传基因,不同基因组继承的SNP位点数不同,依次为BAD,这些选择位点可能与重要基因的遗传传递有关,可能是周8425B成为骨干亲本的主要遗传特征。     

基于SLAF-seq技术构建亚麻高密度遗传图谱

为大量开发SNP用于构建亚麻高质量的连锁遗传图谱,以亚麻品系R43为母本,LH-89为父本,通过杂交构建F2群体,采用SLAF-seq技术,对两个亲本和F2群体100个个体进行高通量测序、SNP标记的开发及亚麻高密度遗传图谱的构建。对参考基因组进行电子酶切预测,最终确定使用HaeⅢ和RsaⅠ酶,酶切片段大小在314~414bp的序列定义为SLAF标签。其次,对基因组DNA进行酶切和SLAF文库构建。最后通过高通量测序获得测序数据,进行多态性SLAF的鉴定和SNP标记的发掘,采用High Map软件构建亚麻高密度遗传图谱。通过高通量测序,共获得196.29M reads,平均质量Q30为81.95%,平均GC含量为38.64%。通过生物信息学分析,共获得260 380个SNP标记,其中有4 547个SNP为高质量SNP标签,用于标记的定位和图谱的构建。共构建15个连锁群,总图距为2 632.94c M,标记间的平均距离为0.92c M。这是在亚麻中首次应用SNP标记构建的高密度遗传图谱,为亚麻的遗传研究和分子标记辅助育种奠定了基础。     

利用SNP芯片进行玉米遗传多样性和群体遗传结构分析及新品种选育

以瑞德群、兰卡斯特群、旅大红骨群、塘四平头群、PA、PB群、热带血缘群7个类群205份自交系为材料,利用6973个高质量SNP标记,进行群体遗传结构、遗传多样性和类群间遗传关系分析。结果表明,205份材料可分为7个类群,主等位基因频率平均值为0.726,基因多样性为平均值为0.344,杂合度观测值平均值为0.274,PIC值平均为0.723。在6973个SNP标记中,有3750个SNP标记基因多样性处于0.45~0.50,占总数的53.8%,具有较高的多态性水平。通过类群划分以及选择田间株型理想且抗性优异的自交系,按照不完全双列杂交设计进行杂交组合配制,选育审定玉米新品种吉单563。     

木薯干旱胁迫响应基因MeGSTU7自然变异分析

在2个木薯品种中检测MeGSTU7基因在不同干旱胁迫阶段的表达量变化，并克隆测序了60个木薯品种的基因区DNA序列，分析基因核苷酸多态性及其自然变异，并将核苷酸多态性与干旱胁迫表型关联分析，挖掘优等位变异。结果表明，干旱胁迫条件下，2个品种的MeGSTU7的表达量均上调。MeGSTU7基因区核苷酸变异丰富，共有23个SNP位点，A/G突变为主；外显子区总计10个同义突变，12个非同义突变；外显子区在品种资源群体中有4种主要单倍型，所有的单倍型分为两大类，分子进化分析表明，MeGSTU7的外显子区的两端受到很强的正选择作用；Q+K+MLM混合线性模型关联分析结果表明，1个Indel和2个SNP与干旱胁迫下地上部鲜重耐旱系数显著关联，并筛选得到了优等位变异。     

基于SLAF-seq技术分析甜、糯玉米种质遗传多样性

利用简化基因组测序技术SLAF-seq,对国内外引进选育的81份鲜食甜、糯玉米自交系进行遗传多样性分析。结果表明,共获得803 058个SLAF标签,其中,多态性SLAF标签373 764个。通过序列分析,获得169 128个有效单核苷酸(SNP)多态标记,利用这些SNP标记分析和构建了81份鲜食甜、糯玉米资源的群体结构和系统发生树,并将其分为2个群。结果表明,简化基因组测序技术SLAF-seq能高效、低廉地开发出大量SNP标记,是作物种质资源群体遗传分析的有效工具。研究结果为甜玉米不同基因的聚合、温-热种质杂交育种、鲜食甜、糯玉米亚种间杂交育种提供依据,有利于鲜食甜、糯玉米自交系的高效利用、品种选育及杂种优势群的建立。     

芝麻含油量及脂肪酸含量QTL分析

本研究以较高含油量芝麻品种“中芝13”（56.31%）和低含油量芝麻材料ZZM2748（48.75%）为亲本构建包含548个株系的RIL群体,采用近红外法对群体在2个不同环境下的含油量、油酸、亚油酸、棕榈酸和硬脂酸含量进行分析,发现群体含油量及脂肪酸含量存在较大变异,其中含油量变化在42.43%~58.38%,其与油酸和亚油酸含量无显著相关关系,但与棕榈酸显著负相关;应用软件WinQTLCart2.5和ICIMapping3.0基于构建的遗传连锁图共定位到50个相关QTL,分布在芝麻11个连锁群上,贡献率变化在1.59%~40.62%。其中,有21个QTL被两个软件同时检测到,有7个QTL在2个环境下被重复检测到。位于连锁群LG10上的qSOC_10.3和位于连锁群LG11上的qSOC_11.1遗传贡献率较大,分别为34.38%和40.62%,为控制芝麻含油量的主效QTL,其中qSOC_11.1与定位到的油酸、亚油酸、棕榈酸和硬脂酸位点重合,表现一因多效特征。通过基因组注释和差异表达分析,在两个主效位点发掘出24个候选基因。研究发现的芝麻含油量及不同脂肪酸含量遗传变异特征和获得的QTL及候选基因对相关性状的遗传改良具有指导意义和应用价值。     

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%。     

籼稻材料570011抗褐飞虱基因的遗传分析及鉴定

【目的】发掘籼稻570011中抗褐飞虱主效基因，为培育抗虫水稻新品种提供基因资源。【方法】采用苗期集团法对抗性亲本570011和感虫亲本9311杂交后代F3群体进行表型鉴定，结合F2群体基因型，使用作图软件构建染色体的局部遗传连锁图，对目标区段抗性位点进行检测和遗传效应评估。采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析定位区间内最可能的候选基因，并对其基因组序列进行测序，比较对应CDS和氨基酸序列并进行系统进化树分析。【结果】籼稻570011在苗期对褐飞虱表现高抗，且对褐飞虱有明显的抗生性和趋避性。统计发现F3群体抗虫株系数（抗性值<7）∶感虫株系数（抗性值≥7）为89∶35，卡方检验表明符合一对显性基因的分离规律。基因定位发现在第4染色体标记4M18.675和4M24.64之间的39 cM区域内检测到一个褐飞虱抗性位点，可能是已克隆基因BPH6的等位基因。qRT-PCR分析表明570011中Os04g35210(BPH6等位基因)在褐飞虱取食后表达量显著高于感虫材料9311。570011中Os04g35210基因与BPH6的CDS和氨基酸序列同源性分别达到99.08%和97.9...