月季、蔷薇和玫瑰叶绿体基因组的比较

月季、蔷薇和玫瑰是隶属于蔷薇科蔷薇属的姊妹树种,由于长时间的杂交和人工栽培,三者的形态很难区分,急需开发一套分子标记对三者进行鉴定。据此,本研究获取了月季、蔷薇和玫瑰的叶绿体基因组序列,对其基因组序列的特点、简单重复序列(SSR)分子标记、核苷酸多态性及月季、蔷薇和玫瑰在蔷薇属内的系统发育关系进行了分析。结果表明：月季、蔷薇和玫瑰的叶绿体基因组全长分别为156 591、156 592、157 110 bp,均具有非常典型的四分体结构;月季、蔷薇和玫瑰叶绿体基因组分别含有131、137、136个基因,总GC含量均为37.00%;月季、蔷薇和玫瑰叶绿体基因组的结构高度相似,共线性关系良好,蛋白编码区域保守度与相似度最高;在月季、蔷薇和玫瑰的叶绿体基因组中分别鉴定出57、59、46个SSR,且绝大多数是单核苷酸重复序列;以筛选到的matK基因作为分子标记构建的系统发育树显示,蔷薇科蔷薇属植物聚为一个单系类群,可以区分月季、蔷薇和玫瑰,且月季与蔷薇的亲缘关系最近。本研究结果可为后续蔷薇属植物的遗传多样性、遗传结构及系统发育研究提供参考。     

中国古老月季‘月月粉’叶绿体基因组特征

‘月月粉’月季是蔷薇科蔷薇属植物,是中国古老月季品种之一,是现代月季的重要祖先.本研究基于‘月月粉’月季叶绿体基因组图谱,对其序列特征、SSR分子标记、核苷酸多态性及其在蔷薇属中的系统发育位置进行了分析.结果表明：‘月月粉’月季叶绿体基因组序列全长156 591 bp,具有非常典型的四分体结构,共有130个基因,包含86个蛋白编码基因、37个tRNA基因和8个rRNA基因,总GC含量为37.00%;‘月月粉’月季叶绿体基因组保守度极高,与其他4个近缘种‘大花香水’月季、单瓣月季、‘粉红香水’月季、‘亮叶’月季的序列有很好的共线性关系,且蛋白编码区域的保守度和相似度最高;‘月月粉’月季叶绿体基因组共有57个简单重复序列(SSR),且绝大多数是单核苷酸重复序列;‘月月粉’月季与单瓣月季的亲缘关系密切.本研究结果为后续蔷薇属的遗传多样性、遗传结构及系统发育研究提供了科学依据.     

现代月季品种‘赞歌’和粉团蔷薇杂交后代鉴定与评价

目的本研究通过对现代月季品种‘赞歌’（2n = 4x = 28）和野蔷薇变种粉团蔷薇（2n = 2x = 14）的杂交后代群体进行杂种鉴定和评价,为利用野蔷薇改良现代月季品种提供重要的理论依据和材料基础。方法以现代月季品种‘赞歌’ × 粉团蔷薇的91株杂交后代为材料,综合利用形态学观察、流式细胞仪倍性检测、核型分析和SSR标记对杂交后代进行杂种鉴定和评价,并分析了不同方法对蔷薇属杂交后代鉴定的效率。结果杂交后代的表型参数多介于两亲本之间,变异系数为19.71% ~ 67.13%,变异广泛;流式细胞仪检测结果显示91个杂交后代中有70个三倍体（2n = 3x = 21）,18个四倍体,1个六倍体（2n = 6x = 42）,2个不能确定倍性;对21个流式细胞仪检测为非三倍体的后代和3个连续开花的三倍体后代进行染色体核型分析,发现18个后代的分析结果与细胞流式仪倍性检测结果一致,确定流式细胞仪测定倍性的准确率为93.41%;从26对SSR引物中筛选出7对多态性引物对2个四倍体和1个六倍体后代进行扩增,结果显示2个四倍体的杂交后代为假杂种,六倍体后代为真杂种。结论在鉴定不同倍性蔷薇属植物杂交后代时,核型分析和SSR标记法比形态学观察和流式细胞术更准确。本研究获得的三倍体杂交后代为利用野蔷薇改良现代月季品种提供了新的种质材料。      

蔷薇属分子生物技术研究进展

对近20 a来蔷薇属植物分子生物学技术研究取得的进展进行了系统回顾与分析.由于蔷薇属植物基因组高度杂合,分子生物技术成为研究蔷薇属系统进化与遗传多样性的重要手段,现已成功构建二倍体月季和四倍体月季遗传图谱,并在分析重要遗传性状、分离和鉴定基因等方面取得有价值的结果.分子标记辅助育种与常规杂交育种相结合将加速现代月季品种群的育种进程.中国是蔷薇属植物重要分布中心之一,但对其研究和育种与国外还有很大差距,部分工作刚刚开展,本文对我国蔷薇属研究存在的问题和发展方向进行了分析.     

栎属近缘种指纹图谱构建及遗传结构

目的对栎属近缘种质进行指纹图谱构建,并分析其遗传结构,为栎属近缘种鉴定及分类提供了重要工具。方法以23份栎属近缘种质为研究对象,利用遗传背景差异大的4份种质进行SSR引物筛选,选出9对扩增条带清晰、具有多态性且重复性好的引物对其进行扩增,利用毛细管电泳技术对PCR荧光产物进行检测,采用引物-分子量组合法构建23份种质的指纹图谱,利用NTsys和STRUCTURE软件进行聚类分析和群体遗传结构分析。结果9对SSR引物共扩增出78个条带,每个位点的等位标记数4~14个,平均每对引物为8.67个,多态信息含量变幅为0.58~0.82,平均为0.73。聚类分析显示辽东栎、蒙古栎分别聚为两个类群,猩红栎和北美红栎聚为一个类群,群体遗传结构分析显示23份种质为3个亚群体,遗传结构分析与聚类分析结果一致。结论23份栎属近缘种质可以划分为辽东栎组、蒙古栎组、猩红栎-北美红栎混合组,辽东栎与蒙古栎是两个独立的分类单位,上述结果为栎属分类、品种鉴定和知识产权保护提供了理论依据。      

玫瑰、蔷薇、月季的DNA条形码鉴定

选用DNA条形码中常用的matK基因序列对玫瑰、蔷薇、月季等易混的植物进行分子鉴定.从GenBank获得10条序列,以缫丝花、金樱子为外类群,用最大简约法获得系统发育树.由进化树可见,4个蔷薇个体聚为一支,月季和蔷薇聚为一支,2个玫瑰个体聚为一支,形成单系类群.研究推测玫瑰类群在历史进化过程中较早地从祖先种中独立出来,相对于蔷薇、月季为原始类群;而3个物种中蔷薇为最近演化,是最为进化的类群.matk基因序列能够提供足够的变异位点用于玫瑰、蔷薇、月季等易混植物的准确鉴定.     

北京山区3种栎属植物居群遗传结构与基因渐渗研究

  目的  栎属植物种间经常发生种间杂交和基因渐渗现象，特别是同域分布的同组内栎树之间，这种情况会更加频繁。本文通过对北京山区3种栎属植物居群遗传结构遗传变异与遗传结构进行研究，为了解北京地区自然分布的栎属植物种间基因渐渗情况、种质资源现状以及经营管理提供有效数据。  方法  本文使用6对SSR引物对云蒙山、上方山和北农林场同域分布的304个蒙古栎、槲树、槲栎的居群遗传多样性、遗传结构和种间基因渐渗进行了研究。  结果  共检测到等位标记105个，每个位点的平均等位标记数（Na）为17.5个，期望杂合度（He）为0.660 ~ 0.911，平均为0.838，多态性信息含量指数（PIC）为0.632 ~ 0.903，平均为0.822，3种栎树在总体水平上具有较高的遗传多样性。在种的水平上，3种栎树的平均等位标记数（Na）为12.667 ~ 14.167，期望杂合度（He）为0.743 ~ 0.849，多态性信息含量指数（PIC）为0.725 ~ 0.826，3种栎属植物的遗传多样性水平为蒙古栎 > 槲树 > 槲栎。对7个栎树居群的遗传结构分析表明，遗传变异大部分发生在居群内。通过Structure软件对3种栎树种间基因渐渗进行分析，发现槲树?槲栎、槲树?蒙古栎和槲栎?蒙古栎这3个种对间均有基因渐渗发生。  结论  在北京山区分布的蒙古栎、槲树和槲栎这3种栎属植物之间存在普遍的、复杂的渐渗杂交现象。      

云南39个野生蔷薇种间遗传多样性的SSR分析

利用简单重复序列SSR(Simple Sequence Repeat)标记技术对蔷薇属39份野生材料的遗传多样性进行了研究.用筛选出的20对SSR引物对39份材料DNA进行PCR扩增,在20个位点上共检测到249个等位基因,每一位点的等位基因变幅为6～19个,平均12.5个.材料间遗传相似系数变化范围为0.142～0.800,表明39个云南野生蔷薇种间具有丰富的遗传多样性.本研究发现,在相似系数为0.34时,基于SSR标记进行UPGMA的聚类分析将39份蔷薇野生种分为10个组,与植物形态学分类结果大体一致.

Abstract：

The genetic diversity of 39 Rosa wild species was studied by SSR (Simple Sequence Repeat).Twenty pairs of primers were used in PCR amplification with genomic DNA as template. A total of 249 alleles were detected at 20 loci. The number of alleles per locus ranged from 6 to 19, with an average of 12.5. The genetic similar coefficient ranged from 0. 142 to 0. 800, which showed that great genetic diversity existed among the 39 Rosa wild species in Yunnan based on SSR molecular markers. UPGMA cluster analysis distinctly classified the 39 wild Rosa species into ten groups at the similar coefficient 0.34, which is consistent with botanical morphological classification.     

蔷薇属植物的胞核学研究及其展望

对蔷薇属植物的胞核学研究历史、基于染色体的分类、系统研究及现代月季的形成过程进行了概述,总结了蔷薇属植物的染色体数目、核型研究现状及荧光原位杂交技术在蔷薇属植物胞核学研究中的应用。对蔷薇属的胞核学研究进行了展望。     

DNA分子标记在月季中的应用

遗传标记的发展促进了植物遗传育种的研究,DNA分子标记是继形态标记、细胞学标记、生化标记之后发展起来的一种新的更为理想的遗传标记,它在月季遗传育种研究方面发挥了重要作用。DNA分子标记包括限制性片断长度多态性(RFLP)、随机扩增多态性DNA(RAPD)、扩增片断长度多态性(AFLP)、简单重复序列(SSR)、单核苷酸多态性(SNP)等。对DNA分子标记的分类、原理、特点及其在月季亲缘关系分析、基因定位、品种鉴定和遗传图谱的构建等方面的研究进行概述。     

苹果属海棠亲缘关系的AFLP分析

【目的】在分子水平上探究苹果属海棠野生种、栽培种及相近属植物之间的亲缘关系,为分类学研究、海棠育种提供参考。【方法】选用4对AFLP引物(M-CTC/E-AGC,M-CTA/E-ACG,M-CAT/E-ACT和MCAA/E-ACG),分析苹果属海棠9个野生种、8个栽培种以及4个山楂属植物和2个梨属植物的遗传多样性。【结果】(1)共扩增出条带114条,其中多态性条带108条,多态位点百分率达94.7%,供试材料表现出丰富的遗传多样性。(2)供试材料在相似系数为0.73时被分为3组,分别为苹果属组、山楂属组和梨属组,因此AFLP分子标记的方法可以将苹果属与梨属、山楂属完全区分开。(3)秦巴山区野生苹果属海棠在相似性系数为0.80时被聚为4组,聚类结果支持Rehder将湖北海棠和垂丝海棠列入山荆子系的分类方法,不支持Langenfelds建立独立的湖北海棠系的分类方法。【结论】基于遗传相似性系数的聚类结果与形态学分类结果基本一致,既验证了形态学分类的正确性,又解决了各分类系统间存在的分歧。     

我国部分百合野生资源的亲缘关系及其分布特点

目的分析我国部分野生百合资源的遗传相似性及其地域分布特点,对其亲缘关系进行评价,为百合分子标记辅助育种提供依据。方法以25个百合野生种及其不同种源地的2个变种,共计69份样品为材料,利用11对SSR引物,对69份样品进行荧光毛细管电泳检测,通过Powermarker 3.25软件对SSR位点基因型数据进行处理,通过NTsys 2.11构建遗传相似性矩阵及系统发育树,对其进行聚类分析,并进行主坐标分析。结果对SSR分子标记的遗传学参数进行分析,发现百合SSR位点多态性较高。69份样品的遗传相似性系数变化范围为0.289 7 ~ 0.981 3:不同种之间,淡黄花百合和泸定百合的遗传相似性系数最大,平均值是0.953 3;而卷丹和玫红百合、卷丹和大理百合之间的相似性系数最小,平均值是0.289 7。聚类分析表明,69份供试材料主要分为5类,第I类包括大百合属的大百合,第II类主要由卷瓣组和喇叭组组成,同时也包括轮叶组和钟花组,第III、IV、V类主要由卷瓣组组成,其中包括豹子花属的滇蜀豹子花。主坐标分析表明种源地位于四川、重庆、云南地区的百合大多聚在一起,位于陕西、湖北、湖南、河南地区的百合大多聚在一起,位于辽宁、内蒙古地区的百合大多聚在一起。结论本研究表明喇叭组a亚组与b亚组亲缘关系较远,a亚组的麝香百合、台湾百合明显与卷瓣组亲缘关系较近;属外种大百合与百合属亲缘关系较远,滇蜀豹子花与野生百合资源的亲缘关系较近,因此本研究支持豹子花属并入百合属这一观点;从地域上证明,不同种源地的同种百合随地域差异变大导致遗传相似系数降低,进而导致其在进化上产生分歧,不同种野生百合空间地理分布较近的因生境相似而对环境有相同的反应,有趋同进化的趋势。      

油料树种千年桐的SSR标记开发、遗传多样性与群体结构分析

  目的  千年桐是大戟科油桐属的一种重要的工业油料树种，较同属的油桐具有更强的抗枯萎病能力，近年来受到了广泛关注。然而，因千年桐栽培历史短及种质管理的不足，目前对其分子遗传方面的研究还非常有限。本研究旨在开发千年桐的基因组SSR标记，进而开展其种质的鉴定、遗传多样性与群体结构分析。  方法  采用RAD测序技术获得千年桐简化基因组以开发SSR标记，基于SSR标记利用分子变异分析（AMOVA）、非加权组平均法（UPGMA）聚类、主坐标（PCoA）与群体结构分析等方法对来自3个不同地理分布的共105份千年桐种质资源进行研究。  结果  17个多态性的三核苷酸基因组SSR标记被开发，并能够很好地鉴别所有收集的105份千年桐种质。在其中62份种质中检测到85个私有等位基因，涉及15个SSR位点。AMOVA分析发现，千年桐群体间呈现出中等程度的遗传分化，但群体内的遗传变异远高于群体间的遗传变异。群体结构分析显示，3个来自不同地理分布的千年桐群体中存在4个不同的基因库，群体间既有进化独立性，又有较高程度的遗传混合，这一结果与UPGMA和PCoA分析的结果基本一致。  结论  新开发的17个SSR标记有效鉴定了105份千年桐种质，揭示了其遗传多样性和群体遗传结构，对千年桐种质保存和育种计划具有非常重要的参考价值。      

基于石榴全基因组序列的SSR标记开发及鉴定

目的利用cDNA文库筛选的石榴SSR多态性标记数量有限,为进一步推动石榴遗传多样性分析、遗传图谱构建、品种鉴定等研究,有必要系统开发高效稳定的分子标记位点。方法本研究根据已发表的石榴基因组测序数据利用MISA软件对1 ~ 6核苷酸重复的SSR位点进行了查找,分析了不同类型SSR位点的序列特征,进而设计引物并检测了引物的有效性和多态性。结果（1）石榴基因组中共检测到146 445个SSR位点,其中以单核苷酸重复型SSR最多（占51.95%）,六核苷酸重复型最少（仅占0.38%）;SSR序列以A/T碱基占主导,具有偏向性。（2）石榴基因组SSR序列长度变化范围为10 ~ 252 bp,平均长度15.48 bp。不同长度重复单元类型的SSR序列长度存在丰富变异,呈现随着重复次数增多,SSR序列丰度减少的趋势。（3）根据不同类型SSR位点设计并合成引物140对,其中119对在12份石榴种质中可扩增出有效条带,41对可产生多态性条带,PIC值在0.007 ~ 0.566之间;从中筛选出多态性较高、稳定性好的引物15对,共检测到等位基因44个,平均每个SSR位点检测到2.933 3个等位基因。结论利用石榴全基因组序列可实现SSR标记的大规模开发,并可鉴定出大量适用于石榴遗传多样性分析、遗传图谱构建、品种鉴定等研究的SSR引物。相关研究为石榴的遗传育种研究提供了丰富的SSR序列信息和标记资源。      

基于matK序列的木犀属植物系统发育初步研究

以流苏树属的流苏树,女贞属的女贞和木犀榄属的木犀榄作为外类群,利用叶绿体matK基因序列,对木犀属19个种进行种间亲缘关系及系统分类学研究。结果表明:①木犀属植物叶绿体matK基因序列较为保守,特别表现在3′端;②木犀属植物是一单系类群;③19种木犀属植物可以分为3个分支:香花木犀和华东木犀各单独聚为一个分支;其余聚为一个分支;其中美洲木犀、牛矢果和厚边木犀聚为一个亚分支,都属于圆锥花序组;木犀组的红柄木犀、毛木犀、石山桂、狭叶木犀和管花木犀组的山桂花5种植物聚为一个亚分支;其余的9种木犀组植物聚为一个亚分支;④经典的基于形态学的P.S.Green分类系统没有得到分子数据的支持,圆锥花序组聚在一起,而木犀组和管花木犀组之间的亲缘关系是交叉的。因此作者认为matK序列需要结合其他分子序列以及形态学指标进行综合分析,才能获得科学合理的木犀属分类系统。      

基于cytb和rag2基因探讨叶须鱼属分子系统进化关系

【目的】探究叶须鱼属的分子系统进化关系,筛选种间鉴定分子标记。【方法】构建叶须鱼属的cytb(5个种)和rag2(修长叶须鱼和裸腹叶须鱼)基因序列的NJ及贝叶斯系统进化树,并结合核苷酸多态位点、单倍型、核酸多态性、遗传距离、遗传分化系数和基因流等,分析种间进化关系和种内遗传多样性。【结果】叶须鱼属每个种的cytb序列单独聚为一支,表明cytb基因序列能将叶须鱼属5个种区分开;种间高度遗传分化(F_st>0.25),物种之间基因流较弱(N_m<1);修长叶须鱼遗传多样性水平最高,锥吻叶须鱼遗传多样性水平最低。基于rag2基因序列的分子系统发育进化树显示,修长叶须鱼和裸腹叶须鱼均单独聚为一支,为独立的种。【结论】cytb和rag2可作为叶须鱼属种间鉴定的分子标记基因,这为叶须鱼属物种的鉴定和系统分类奠定了基础,也为叶须鱼属鱼类保护措施的制定提供了遗传学依据。     

蔷薇属植物响应蔷薇盘二孢侵染内参基因的筛选及茉莉酸相关基因表达分析

【目的】为研究蔷薇属植物响应黑斑病侵染的稳定表达的最适内参基因，解析茉莉酸在蔷薇属植物响应蔷薇盘二孢侵染过程中的作用。【方法】以黑斑病病原菌蔷薇盘二孢侵染的6个蔷薇属种/品种不同时间的离体叶片为材料，利用qRT-PCR技术及geNorm、NormFinder、BestKeeper软件对9个候选内参基因（ACT、GAPDH、PP2A、Rcl2、SAND、TIP、TUA、TUB、UBC）的表达量进行测定和分析，利用筛选出的内参基因，对蔷薇属植物茉莉酸（JA）抗病途径相关基因（COI1、OPR3、MYC2、JAR1）的表达水平进行定量分析。【结果】（1）UBC可作为6种蔷薇属植物共同适用的内参基因，可用于后续分析JA抗病途径相关基因的表达水平。（2）内源JA含量在6种蔷薇属植物响应蔷薇盘二孢侵染的过程中存在差异。在黑斑病高抗植物受侵染0～4 d间JA含量下调，4～8 d间上调。在黑斑病易感植物受侵染0～8 d间，内源JA含量呈下调趋势。（3）JA合成相关基因OPR3及JAR1表达量在受侵染初期表达量趋势存在差异。在除荷花蔷薇外的其余5种植物中，OPR3在侵染初期（0～0.5 d）表达下调，J...     

泡核桃SSR标记开发及在遗传多样性研究中的应用

在泡核桃转录组数据分析的基础上开发SSR标记,从中筛选多态性高、稳定性好的标记,对泡核桃、北方核桃及两者的杂交品种(核桃、美国引进核桃以及泡核桃和核桃的杂交品种)共15个品种(系)进行遗传多样性分析。结果表明,开发的11对引物对15个样本扩增结果多态性较高,稳定性较好,多态性信息量PIC平均为0.302 3;基于遗传相似性系数聚类显示15个样本在相似性系数为0.33处聚为3组。可为进一步遗传图谱构建、基因定位及分子辅助育种等研究提供科学依据。     

柚类种质资源AFLP与SSR遗传多样性分析

 结合SSR引物和AFLP分子标记对110份柚类基因型、12份野生近缘种进行遗传多样性研究。结果表明，SSR标记的335个位点中99.1%为多态性位点，每个位点可检测到9.85个等位基因，基因多样度 （GD）变幅为0.1939～0.9073，获得了46个特异性SSR标记；AFLP标记的343个位点中72%为多态性位点，3对引物平均期望杂合度变幅为0.21863～0.28445,平均每对引物组合能产生82个多态位点，获得了44个AFLP特异性标记。UPGMA聚类结果显示，122份基因型在相似系数0.61时，分成8个组群，其中柚类主要由沙田柚品种群、文旦品种群与庞大的杂种柚品种群组成。分类结果将有利于更好地利用这些丰富的育种资源。     

基于SSR标记的山西省油松山脉地理种群遗传结构与地理系统

目的分析油松种源区的遗传结构能够为油松起源探索和引种地人工林种群溯源等提供理论依据。方法本文利用SSR分子标记分析了山西油松5个山脉地理种群的遗传结构和地理系统。试验方法分别用了8对多态性较高引物和4对卡方检测差异显著性引物进行分析。结果结果显示:关帝山遗传变异最丰富,中条山遗传变异最低;8对引物分析显示5个山脉地理种群分化较小(F_ST=0.0328),4对引物分析显示5个山脉种群存在中等程度分化(F_ST=0.0519);5个山脉种群遗传距离和地理距离存在显著相关性;遗传多样性参数与1月均温有负相关趋势,年均降水与1月均温比值和遗传多样性参数有正相关趋势。结论研究发现山西省主要山脉油松地理种群间有相对较小的遗传分化和种群内有丰富的遗传多样性;SSR标记可以有效显示各种群的遗传结构特点,而筛选得到的有限差异显著标记能更有效的用于油松的种群遗传分析;生境气象因子的水热相对水平对种群遗传多样性有主导影响,相对较高的水热比利于种群保持较高的遗传多样性。