基于选择消除分析挖掘豌豆耐冻相关基因

近年来，冬季的低温对豌豆生产造成严重损失。本试验对16 份极端耐冻豌豆和14 份极端冷敏感豌豆的全基因组重测序数据与参考基因组进行比对获得SNP，再基于过滤后的SNP 数据对所有材料进行系统发育树构建、主成分分析、连锁不平衡分析以及选择消除分析等，并依据选择消除分析的群体多样性（θπ）、杂合率（Hp）和群体分化（Fst）三者交集的前5%候选区域，最终筛选获得34 个与豌豆耐冻相关的基因。研究结果为豌豆耐冻品种选育和“冬豆北移”栽培模式提供理论支撑。     

基于SLAF-seq技术的葡萄种质遗传多样性分析

利用简化基因组测序技术(SLAF-seq)对304份葡萄种质进行测序,最终获得466 618个SLAF标签,其中多态性SLAF标签392 374个。通过序列分析,获得481 192个有效单核苷酸(SNP)多态标记,并基于这些SNP分析和构建了304个葡萄种质的群体结构和系统发生树。结果表明,SLAF-seq技术能高效、低廉地开发出大量可用于群体遗传分析的SNP标记。通过构建进化树分析发现,欧亚种、欧美杂种及野生种葡萄彼此分开,其中姊妹系品种及具有亲子代关系的品种各自聚在一起,中国葡萄地方品种与国外古老葡萄品种的亲缘关系最近,且起源及遗传背景不详的古老葡萄品种与野生种的亲缘关系较改良品种更近。该结果可为后期进一步研究葡萄的起源进化提供参考,同时为构建SNP指纹数据库提供了基础数据。     

斑玉蕈栽培菌株遗传变异与生长速率GWAS分析

以38份斑玉蕈(Hypsizygus marmoreus)种质资源为研究对象,采用全基因组重测序获得供试菌株的SNP(single nucleotide polymorphism)数据,结合在不同温度(10、15、20、25、30℃)下的菌丝生长速率测定结果,开展全基因组关联分析(genome wide associa...     

基于SLAF-seq技术的不同类型越橘遗传变异和群体结构研究

【目的】利用越橘属栽培品种及野生资源在全基因组范围内筛选差异SNP分子标记，分析其遗传变异，了解不同类型群体间的遗传变异、基因交流、群体结构，为越橘种质创新提供遗传背景依据。【方法】以越橘属9个种的62份种质资源为材料，利用特异性位点扩增片段测序技术(SLAF-seq)获得的基因组SNP标记比对到品种Draper参考基因组上，进行供试材料遗传研究。【结果】测序获得169.87 Mb reads数据，平均Q₃₀值94.99%，包含172 513个多态性SLAF标签，筛选到高质量SNP标记4 133 595个，均匀分布在越橘12条染色体上。基于SNP标记的系统进化树准确反映了供试野生、北高丛和南高丛类群遗传差异以及品种间系谱遗传关系，反映出野生类型与栽培品种遗传差异显著，供试野生种具有独立的遗传背景且种间无基因交流发生，但野生种到栽培种存在单向的基因流；栽培品种类群存在明显的亚群结构，亚群间存在普遍的基因交流；半高丛品种北陆和南高丛品种军号与北高丛类型紧密聚类，矮丛品种美登、半高丛品种北村、黑珍珠遗传背景倾向于野生种。【结论】栽培品种近亲杂交和骨干亲本高频率使用导致品...     

西瓜果实形状的分子精准鉴定

为了实现西瓜果实形状的分子精准鉴定,利用"国家西瓜甜瓜中期库"的资源和高通量测序平台,利用两个不同的杂交分离群体(F_2和BC_1P_1)分别鉴定到1个159 bp插入缺失和1个非同义SNP导致的果形突变(由圆果形变为长果形),且SNP突变在159 bp插入缺失的基因组区域内。利用这个SNP开发CAPS标记Markersun在两个群体和128份西瓜种质中进行分析,发现标记Markersun在两个群体中与果形表型共分离;在西瓜种质中可同时区分插入缺失和SNP的变异,且与果形表型共分离。同时这两个变异与果形的共分离在196份西瓜核心种质的基因型分型中也得到验证。此外,通过对不同类型西瓜种质的基因型分析发现,SNP变异导致的长果形出现的时间更早且独立遗传,而159 bp插入缺失引起的长果形是栽培西瓜驯化过程中产生的。本研究中首次利用不同类型的西瓜核心种质实现了西瓜果形的分子精准鉴定,还挖掘到两个西瓜果形的功能变异并开发标记,为西瓜果形的分子精准鉴定提供技术支撑,同时为果形性状基因功能验证提供靶标,加速了西瓜果形性状基因的调控机理研究。     

基于SNP和InDel标记的余甘子群体遗传分析

【目的】采用高通量测序技术解析余甘子种质资源的群体遗传结构和遗传多样性，为余甘子系统分类、遗传资源创新利用提供理论基础。【方法】利用ddRADseq技术对112份余甘子种质资源进行高通量简化基因组测序，利用Cutadapt和Trimmomatic软件对原始数据进行过滤，筛选得到高质量测序数据；使用MUNEAK软件进行多态性标记发掘，基于获得的SNP和InDel标记，进行群体结构分析、主成分分析、系统发育分析及遗传多样性分析。【结果】余甘子测序样品共获得8934个SNP和InDel标记，群体结构分析将余甘子种质分为2个类群，类群划分与种质来源地相关，该结果与主成分分析和系统发育分析相一致。余甘子各种质间遗传距离为0.027～0.459，平均遗传距离为0.248；云南地区的余甘子种质的期望杂合度、观测杂合度及多态性信息含量值最高，依次为0.267、0.184及0.218；余甘子群体间的Fst在0.080～0.266之间，群体遗传分化程度中等偏高。【结论】该测序技术可有效地解析余甘子种质的群体结构和遗传多样性，为余甘子种质资源的鉴定评价、系统分类及遗传多样性研究提供参考。     

基于表型性状及SNP标记的豆瓣菜种质资源遗传多样性分析

对保存在国家种质武汉水生蔬菜资源圃内来自国内外不同地区的19份豆瓣菜种质资源的8个农艺性状进行调查分析,并利用SLAF-seq技术对豆瓣菜种质资源进行简化基因组测序,研究其遗传多样性。结果表明:质量性状(叶色、茎色、顶端小叶形状)变异不明显;数量性状(顶端小叶长、顶端小叶宽、株高、茎粗、叶柄长)变异系数较低(7.69%～16.45%),说明数量性状的变异范围较窄,但仍存在具有优良性状的资源,如仰光-2豆瓣菜、大庙场野生豆瓣菜和玉龙雪山豆瓣菜,可用于品种选育。利用SLAF-seq测序技术进行测序,共获得49.21 Mb的读长数据,355?141个高质量的SLAF标签,33?386个多态性SLAF标签,从33?386个多态性SLAF标签上共开发获得102?704个高质量SNP标记。基于豆瓣菜资源8个表型性状的聚类分析,将19份豆瓣菜种质资源划分为2类,与基于SNP的聚类分析结果相类似,群体结构分析以及PCA分析均将19份资源全部分为一组,说明19份资源虽然表型上存在变异,但遗传基础狭窄,遗传多样性不高。地方品种和野生资源的遗传多样性指数π值分别为0.012?1和0.012?2,且地方品种和野生资源之间的遗传分化指数Fst为0.030?2,群体间遗传分化较小,表明豆瓣菜地方品种与野生资源属于同一组。结果说明在我国野外地区发现的大面积疑似野生豆瓣菜可能不是野生资源,而是由栽培品种逃逸形成,所有资源很可能来源于同一个栽培类型。     

小白菜自交不亲和性相关基因的分子标记开发

以自交亲和系WS-199和自交不亲和系WS-85为亲本杂交获得的F_2分离群体为供试材料,采用BSA法结合SNP芯片技术,筛选出与自交不亲和性相关的SNP标记,并将SNP差异位点序列信息与白菜基因组序列进行比对分析,并进一步开发SSR标记,共获得了与自交不亲和性相关的SSR分子标记BrA1-2、BrA1-3和BrA1-14,为分子标记辅助自交不亲和性杂交种生产提供技术支持。     

基于重测序的广西姑婆山野生柑橘资源遗传演化及分类地位分析

对4个广西姑婆山野生柑橘、1个枳、1个金柑以及14个其他柑橘进行全基因组重测序，每个样本测序数据量约为16 Gb，平均测序深度为54×。通过基因组比对、SNP检测、PCA主成分分析、邻接法构建系统发育进化树，分析广西贺州姑婆山野生柑橘资源遗传多样性、群体结构及分类地位。从20份样品中，共检测出6 782 158个高质量SNP位点。基于这些SNP位点，根据PCA主成分分析和系统进化树分析结果，可将20份样本分为3类：广西姑婆山野柑与莽山野柑聚为一类，金柑与其他柑橘聚为一类，枳聚为单独一类。该研究表明姑婆山野生柑橘资源与莽山野柑一样具有原始性和独特性，应该为独立的属或者柑橘属中独立的种。     

菠菜雌雄同株性状的全基因组关联分析

菠菜为典型的雌雄异株植物,少数植株表现为雌雄同株。为了挖掘控制菠菜雌雄同株的基因位点,对82份菠菜高代自交系的性型进行调查分析,同时进行测序深度为10×的重测序。重测序共获得了3 420 496个SNP,过滤后得到1 621 970个多态性高的SNP位点。利用高质量的SNP对菠菜雌雄同株的性状进行了全基因组关联分析(GWAS)。利用压缩混合线性模型(compress mixed linear model,cMLM)在菠菜4号染色体上检测到1个强关联区域。基于强关联信号SNP位点LD值(31.2kb)的大小,将控制菠菜雌雄同株的基因X~m定位在64.6kb的区间内。该范围内存在3个基因:Spo24600、Spo24601和Spo24602。该研究在关联区域内开发了KASP标记,可以有效用于菠菜雌雄同株的鉴定。     

野生马铃薯材料苗期耐冻性鉴定

采用人工冷冻鉴定、聚类分析结合田间自然霜冻鉴定的方法,对马铃薯野生种Solanum acaule的后代无性系材料的耐冻性和耐冻类型进行评价。在冷驯化前有11份材料属于霜冻敏感型,12份属于耐冻型,2份属于强耐冻型;而冷驯化后,霜冻敏感型减少到3份,耐冻型和强耐冻型材料分别增加到12份和10份。试验材料冷驯化前后的LT50和冷驯化能力与田间自然霜冻评价结果的相关性均达极显著水平,相关系数分别为0.50、0.91和-0.55。因此人工冷冻鉴定结果可以在一定程度上预测马铃薯材料在田间的霜冻耐性。     

加工番茄Ve-1、I-2、Mi-1和Pto基因关联变异位点的挖掘

为了开发番茄抗黄萎病、枯萎病、根结线虫和细菌性斑点病基因的高通量分子标记,以189份加工番茄核心种质为试材进行低倍重测序(0.5×),群体结构和主成分分析结果均将材料分为2个大的亚群。利用混合线性模型(Mixed linear model,MLM)对抗病基因Ve-1、I-2、Mi-1和Pto的分子标记检测结果进行全基因组关联分析(Genome-wide association study,GWAS),获得了与抗病基因紧密连锁的变异位点,并获得了Ve-1、I-2、Mi-1和Pto基因内部的单核苷酸多态性位点(Single nucleotide polymorphisms,SNPs),提高了基因检测的准确性。其中与Ve-1关联度最高的位点位于基因内部,与I-2、Mi-1与Pto关联度最高的位点位于基因侧翼,可能与不同材料内等位基因变异及变异频率有关。利用该群体还可以进行加工番茄其他性状的挖掘;通过明确等位基因的变异与材料抗病基因的关系获得的关联位点可以用于通量SNP标记的开发,进行分子辅助番茄育种,提高番茄育种效率。     

基于基因组结构变异构建萝卜种质资源分子身份证

萝卜种质资源类型多样,难以通过表型评价判定其亲缘关系.本试验整合4份萝卜全基因组重测序数据和520份萝卜简化基因组测序数据进行生物信息学分析,鉴定了萝卜群体基因组水平的结构变异,开发了24个通用性的分子标记.使用上述标记对255份萝卜种质进行基因分型,构建了相应的萝卜分子身份证.聚类分析结果表明,在相关系数0.55处可...     

苹果抗炭疽菌叶枯病基因SNP和InDel标记的HRM筛选

以207株‘金冠’与‘富士’苹果的F1杂交分离群体实生树为试材,挑选抗炭疽菌叶枯病基因R_(gls)位点区域内的,第15条染色体上,位于SSR标记S0304673和S0405127之间500 kb物理距离内,由全基因组重测序技术所获得的与抗该病相关的10个SNP及10个InDel标记,通过高分辨率熔解曲线(High Resolution Melting,HRM)技术筛选出与基因R_(gls)位点紧密连锁的2个SNP及4个InDel标记。通过对重组个体的基因型及表型分析,发现标记InDel4227和InDel4254表现出与R_(gls)基因位点共分离,将基因R_(gls)精细定位于标记InDel4199和SNP4299之间100 kb的物理距离内。对该基因位点两侧4.1~4.3Mb距离内的基因进行统计分析,表明在该区段内存在40个有功能注释的基因,涉及到细胞组成、分子功能和生物过程方面共19个GO分类。     

结球甘蓝BoCBF1与BoCBF2基因的CAPS标记及其对耐寒性的影响

以两份具有不同耐寒性的甘蓝自交系341和21-3为试材,根据已有拟南芥CBF1基因序列及甘蓝基因组测序拼接出的Scaffold信息,获得了甘蓝BoCBF1和BoCBF2基因编码区的全长序列。经PCR产物直接测序发现BoCBF1基因在自交系341和21-3间的变异表现为4个单核苷酸多态性（SNP）,而BoCBF2基因则表现为16个SNP及1个18 bp碱基的插入缺失（InDel）。为简便快捷地鉴定两个自交系间BoCBF1和BoCBF2基因序列的变异,开发了BoCBF1和BoCBF2基因的CAPS标记,分别命名为BoCBF1-TaqαⅠ和BoCBF2-BstUⅠ。利用这两个CAPS标记对两个自交系、F1、F2群体的基因型与耐寒性进行相关性分析,发现这两个基因的变异与材料的耐寒性极显著相关,可用该标记进行甘蓝耐寒育种的分子标记辅助选择。     

甜瓜果面茸毛、果面瘤以及果面沟全基因组关联分析

为寻找调控果面茸毛、果面沟以及果面瘤表型变异的位点,调查200份甜瓜种质在2017年和2018年的表型,并对这200份种质进行全基因组重测序,利用全基因组关联分析的方法对其进行关联。结果在3号染色体上找到了一个与果面茸毛显著相关的SNP;在11号染色体上找到了2个与果面沟显著相关的SNP,在5号、7号和11号染色体上各找到了一个与果面沟深显著相关的SNP;在12条染色体上均找到了与果面瘤显著相关的SNP,所有与果面瘤显著相关的SNP标记中有8个标记显著性远远高于其他标记。进一步对果面茸毛的1个显著SNP,果面沟的5个显著SNP和果面瘤的8个SNP进行了基因注释,共计找到了146个基因。研究结果有助于甜瓜果面茸毛、果面瘤以及果面沟性状的快速精细定位,也将为甜瓜果实遗传改良提供重要参考依据。     

辣椒抗炭疽病主效基因的定位及标记开发

以高抗炭疽病的辣椒材料PBC932(Capsicum chinense)为父本,以感病辣椒材料77013(Capsicum annuum)为母本和回交亲本,获得包含220个和129个单株的BC_3S_1和BC_4S_1群体材料,通过对各群体进行尖孢炭疽菌(Colletotrichum acutatum)抗性鉴定和SNP(KASPar)分子标记分析,发现UN27353_1781标记与辣椒绿熟期炭疽病抗性基因AnR_(GO)5紧密连锁,遗传距离为2cM。进一步利用标记UN27353_1781对BC_4S_2群体124个单株进行分子标记分型,选择准确率达92.9%,表明该标记可有效用于辣椒抗炭疽病分子标记辅助育种。     

菜豆花色全基因组关联分析

以124份菜豆为试验材料,分别在2019年和2020年调查花色表型,利用全基因组关联分析(GWAS)的方法对调控花色的基因进行挖掘.结果 表明:2年间供试菜豆花色表型基本一致,仅有1份材料存在差异.对124份菜豆材料进行重测序共获得517.58 Gb的数据量(10×),通过与菜豆参考基因组比对,获得5130030个SN...     

基于super-BSA技术开发甜瓜含糖量和酸度性状的功能性分子标记

为达到选育甜酸味品系、缩短育种周期、提高选择准确率的目的,本研究基于简化基因组测序(SLAF-seq)的选择性基因型鉴定和集群分离分析(Super-BAS),结合生物信息学方法,以‘风味4号’甜瓜F2群体甜味、酸味、不甜不酸3个极端表型群体为试验材料,精细定位甜瓜含糖量、酸度性状相关基因并开发功能性标记。结果显示:(1)将甜瓜含糖量、酸度性状定位在双亲基因组;(2)获得1个含糖量性状相关候选基因,3个酸度性状相关候选基因;(3)针对候选基因开发出1个含糖量性状相关基因功能性分子标记SLAF18745-S01和3个酸度性状相关基因功能性分子标记SLAF36334-S02、SLAF50072-S03和SLAF31212-S04。本研究开发的功能性分子标记为甜瓜品质性状基因的分子标记辅助选择提供了重要的标记基础。     

番茄节间长度基因IL10和IL11的鉴定和功能验证

通过对266份番茄核心种质资源第3穗果实处节间长度进行测定,进行全基因组关联分析,共鉴定7个与节间长度相关的QTL位点。对10和11号染色体中的显著性SNP进行候选基因分析,进一步挖掘控制番茄节间长度的主效基因IL10(Forkhead-associated domain protein)和IL11(Auxin-regulated protein)。以‘Ailsa Craig’番茄为背景材料,通过农杆菌介导的方法进行遗传转化,获得了11株IL10基因沉默、10株IL11基因沉默的株系,其节间长度比野生型短。综上所述,IL10和IL11为控制番茄节间长度的关键基因,对番茄节间长度起正向调控作用。