基于BSA和SLAF-Seq技术对大豆主茎节数QTL精细定位

为了加速大豆主茎节数候选基因的的克隆和功能验证,并为大豆主茎节数分子标记辅助育种提供分子基础,本研究通过高通量测序检测与大豆主茎节数相关数量性状区间(QTL),结合双亲重测序信息开发QTL区间InDel分子标记,实现了大豆主茎节数相关主效QTL区间的精细定位。本研究以少主茎节数C025材料为母本,多主茎节数中119为父本杂交衍生的重组自交系(RIL)102个株系为试验材料,取自交系中极端少主茎节数30株和极端多主茎节数30株,构建两个极端混池,利用传统分群分析法(BSA)和全基因组特异性位点扩增片段测序手段(SLAF-Seq)相结合的方法在4号染色体检测到与大豆主茎节数相关的5个QTL。为了进一步缩小QTL区间,依据双亲材料的高通量重测序信息,获取QTL区间的插入缺失位点(InDel)信息,并开发InDel标记。首先利用InDel标记在F₂群体进行基因型分析,结果主效位点落在第3个QTL区间。其次在主效区间开发8个共显性InDel标记,结合RIL群体全部株系进行表型鉴定,最终获得9个交换单株,将主效区间分为6种交换类型,结合表型分析最终将大豆主茎节数位点精细定位到InDel标记Chr04-38和Chr04-46之间,其区间只有171.9 kb,包含候选基因6个,实现了大豆主茎节数的精细定位。本研究通过高通量测序与极端混池相结合的方法可以高效快速地检测与大豆主茎节数相关区间,并结合双亲重测序信息开发关联区间InDel分子标记,精细定位大豆主茎节数。本研究开发的Indel标记Chr04-38和Chr04-46与大豆主茎节数紧密连锁,有利于后期大豆主茎节数分子标记辅助育种。     

中国南瓜果皮颜色基因连锁的SNP分子标记的开发及应用

为了解中国南瓜(Cucurbita moschata Duch.)果皮颜色性状的遗传规律,筛选与皮色性状紧密连锁的SNP分子标记,本试验以中国南瓜墨绿无斑果皮自交系CMO-1(P1)和浅绿有斑果皮自交系CMO-97(P2)为试验材料构建F_2遗传群体,对果皮颜色pc(pericarp color)基因进行遗传分析和基因定位研究,将定位区间内的SNP分子标记转化为dCAPS分子标记进行开发及应用。结果表明,浅绿有斑果皮对墨绿无斑果皮表现为显性,由1个显性单基因控制。此外,利用前期构建的高密度遗传图谱,在8号连锁群上检测到了1个与中国南瓜果皮颜色性状和斑纹性状连锁的基因位点,2个性状可能由同1个基因控制。将此基因定位在具有最高表型解释概率的标记R1_47757附近,两侧翼标记为R2_47028和R2_63809,遗传距离为1.86 c M,物理距离为145.13 kb。生物信息学分析表明,该区段存在32个预测候选基因。同时,根据检测到的与皮色性状相关基因位点内的SNP分子标记信息,设计dCAPS分子标记引物,经过PCR扩增及酶切验证,开发出2个扩增效率高、稳定性好的dCAPS分子标记,根据酶切带型可以准确的将F_2群体中的墨绿无斑表型和浅绿有斑表型区分开,且可以用于鉴定中国南瓜自交系材料的果皮颜色。本研究结果为南瓜果皮颜色的形成机理及开展南瓜分子标记辅助育种奠定了一定的理论基础。     

GENETIC ANALYSIS AND GENE FINE MAPPING FOR MUTATION OF YELLOW-GREEN LEAF IN RICE

通过甲基磺酸乙酯（EMS）诱变晚粳稻品种秀水09,获得了1个稳定遗传的全生育期黄绿叶突变体Ygl,遗传分析表明该突变性状由1对隐性核基因控制。利用突变体与籼稻品种珍汕97杂交,构建F2群体对突变基因进行定位,发现目的基因与第11号染色体上的SSR标记RM2459连锁,在该标记附近发展了14对InDel标记,将突变基因定位在约82kb区间内。通过在线最新水稻注释系统的基因功能预测分析,寻找候选基因,经测序发现突变体发生单碱基突变。     

基于InDel标记的谷子株高QTL定位

插入/缺失（InDel）标记在植物基因组中广泛分布,然而谷子中InDel标记的数量十分有限。为挖掘InDel位点和开发分子标记,本研究基于衡谷12号和长农35号的深度重测序结果,分析其单核苷酸多态性（SNP）、InDel和结构变异（SV）。利用JoinMap 4软件构建连锁遗传图谱,利用WinQTLCart 2.5软件定位株高数量性状位点（QTL）,利用生物信息学、测序和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)进行候选基因分析。研究表明,3种变异类型数量由多到少排序为SNP>InDel>SV;获得1 392个在衡谷12号和长农35号中具有多态性的InDel标记,多态性率为35.14%,这些标记在谷子9条染色体上分布不均;获得一张包含467个InDel标记的谷子遗传连锁图谱,该图谱总图距448.45 cM,平均图距0.96 cM;利用F2群体定位了4个株高QTL(qPH5-1、qPH5-2、qPH9-1和qPH9-2),进一步利用重组自交系（RIL）群体对其中2个效应值较大的QTL(qPH5-1和qPH9-2)进行验证,结果重新检测到qPH9-2,似然比的自然对数（LOD）值为9...     

黄瓜果实苦味(Bt)基因的插入缺失(Indel)标记

为了筛选与黄瓜果实苦味(Bt)基因紧密连锁的插入缺失(Indel)标记,本研究以黄瓜(Cucumis sativusL.)果实苦味和果实不苦的高代纯合自交系46GBt和931为亲本构建的F2分离群体为试材,明确了黄瓜果实苦味性状遗传是符合单显性基因控制的质量性状.同时在完成Bt基因初步定位和双亲重测序的基础上,利用生物信息学分析双亲在初步定位区域的序列差异,设计了7对InDel标记.通过对含有184个单株的F2群体分析,获得了与Bt基因连锁距离为0.8 cM的Indel标记Bt-InDel-1.利用不同于本研究且包含58个单株的黄瓜F2群体材料对Bt-InDel-1的验证分析表明,该标记检测的正确率达到94.8％.本研究结果可用于无苦味黄瓜的分子标记辅助选择(MAS)育种及Bt基因精细定位.     

黄瓜叶面积主效QTL小叶2基因(ll2)的遗传定位

叶片面积影响光合作用效率,是农作物产量的重要构成性状之一。野生黄瓜(Cucumis sativus var.hardwickii)的叶片较小,经过人工驯化后的栽培黄瓜(Cucumis sativus var.sativus)的叶片面积扩大了2~3倍。前人研究已经将控制黄瓜叶面积的主效基因之一ll(little leaf)定位在第6号染色体上。本研究以黄瓜小叶品系XF-24(P1)、大叶品系DF-32(P2)杂交产生的205个单株的F2群体为研究材料,用SAS软件对成熟期调查的各单株相同节位的叶面积进行正态性检验,结果服从正态分布,符合数量性状的遗传特征。为了有效地加快研究进程,在双亲测序情况下,采用插入缺失位点(insertion and deletion,InDel)标记进行基因定位。研究结合双亲全基因组测序数据,生物信息学分析得出双亲序列之间的InDel位点,用Primer Premier 5.0软件在所有染色体上均匀设计88对InDel标记引物,扩增采用分离群体分组混合分析法(bulked segregant analysis,BSA)组建大叶、小叶基因池,池间有多态的引物再进一步扩增F2群体DNA,筛选到7个与黄瓜叶面积基因ll2连锁的分子标记,位于黄瓜第7号染色体上,分别是InDel-1、InDel-2、InDel-3、InDel-4、InDel-5、InDel-6、InDel-7。建立遗传连锁图谱并进行区间作图寻找QTL位点,结果显示,遗传连锁图谱包含以上7个InDel标记,连锁区间为22.1 cM,包括1个控制黄瓜叶片大小的主效QTL位点ll2(little leaf 2),位于标记InDel-2与InDel-4之间,这两个标记之间物理距离为1.24 Mb。与前人的研究结果相比,定位区间更小且是7号染色体上首次发现的黄瓜叶面积QTL位点。截止目前,在黄瓜6号、7号染色体共发现了2个黄瓜叶面积主效QTL位点,分别是ll和ll2,表明黄瓜叶面积遗传机制复杂。叶面积主效QTL ll2的遗传定位,对于控制黄瓜叶片面积的遗传机制和分子机理研究以及分子标记辅助育种具有重要的意义。     

短季棉早熟及相关性状的QTL定位北大核心CSCD

短季棉育种是缓解我国当前粮棉争地矛盾、实现粮棉双丰收的有效途径。研究短季棉早熟及相关性状的遗传,寻找与其相关基因紧密连锁的分子标记对于短季棉育种具有重要意义。以百棉2号×TM-1组合构建的F2为作图群体,利用SSR标记构建遗传连锁图,采用复合区间作图法对短季棉早熟及相关性状在F2群体中进行QTL定位,构建了一张含152个SSR标记、40个连锁群、总长1010.3cM、覆盖棉花基因组的22.6%、标记间平均距离为5.91cM的短季棉分子标记遗传连锁图谱,得到的40个连锁群已定位到相应的21条染色体上,为短季棉分子遗传图谱进一步饱和奠定了良好的基础;检测出22个控制早熟及相关性状的QTL,其中检测到的主效QTL可用于短季棉标记辅助选择育种。     

水稻光叶性状基因gl1的精细定位与候选基因分析北大核心CSCD

光叶水稻是一类在叶片和谷粒等表面都光滑无毛的水稻,是美国南部和非洲一些国家的主栽品种。已有研究表明水稻的光叶性状受一对位于第5染色体上的隐性基因gl1控制。本试验旨在对gl1进行精细定位,分析候选基因,为最终克隆gl1基因、研究毛状体形态建成的调控奠定基础。首先根据与gl1连锁的RFLP标记在第5染色体上的大致位置,有选择地用第5染色体上的部分微卫星(SSR)标记研究热带光叶粳稻(AP9)与毛叶籼稻(浙恢7954)的杂交分离群体中与光叶性状的共分离,获得了与gl1连锁的SSR标记RM17990。在此基础上,采用与RM17990相邻的更多SSR标记以及插入/缺失(InDel)标记将gl1定位在RM17759～RM17831之间(物理区间为538kb～1.649Mb)。为进一步缩小范围,发展了毛细管电泳方法和能够识别单碱基多态性(SNP)的四引物扩增受阻突变体系-PCR(Tetra-primer amplification refractory mutation system PCR,ASPCR)标记,将gl1的区间缩至770.5～977.1kb之间。结合其他实验室有关gl1定位的最新结果,本研究将gl1定位在971～977.1kb之间,并对其中的全部4个注释基因进行测序分析,发现只有LOC_Os05g02750的5’端非翻译区在光叶水稻和毛叶水稻之间存在一个碱基差异,该差异可能是造成光叶突变的原因。     

牙鲆微卫星标记遗传连锁图谱的构建

为了实现分子标记或基因辅助育种在牙鲆养殖中成功运用,并快速提高牙鲆产量,使用微卫星标记首次构建了国内第一张牙鲆遗传连锁图谱。采用基因组测序的方法,筛选出大量微卫星序列,从中随机挑选1 000条序列设计合成引物,利用2009年建立的第10号家系为作图群体,使用JoinMap4.0软件,构建了牙鲆(Paralichthys olivaceus)SSR标记遗传连锁图谱。雌雄图谱分别由24个连锁群组成,其中雌性图谱标记212个,总长度1 320.4 cM,覆盖率为77.7%;雄性图谱标记198个,总长度1 361 cM,覆盖率为76.1%。每个连锁群长度变动在9.3～116.1 cM之间,连锁群上的标记数在3～21个之间。各连锁群上的SSR标记并不是均匀分布的,其中1、3和8号连锁群存在标记密集区。该图谱能够进行初步的QTL定位分析和基因定位相关研究,为开展牙鲆基因和QTL的精细定位及分子标记辅助育种(MAS)等提供更有效的依据。     

大白菜InDels标记开发及其在剩余杂合体鉴定中的应用

大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)参考基因组序列的公布及测序成本的降低为大规模开发插入/缺失(Insertion/Deletion,InDel)标记提供了可能.本研究以性状差异明显的大白菜自交系He102与06-247为亲本,开展了全基因组重测序、标记开发和验证工作.二者测序深度分别为10×和8×,经筛选共获得330 218个InDels差异位点,出现频率为1.2个/kb,其中有11 238个差异位点位于编码区,包括5 184个差异基因,每个基因平均包含2.2个差异位点.分别以He102与06-247测序数据中筛选出的多态性InDels位点为参照,从10条染色体上随机选择933个位点进行了PCR扩增及电泳检测验证.结果表明,测序深度对假阳性率有直接影响,以测序较深的材料中筛选到的差异位点为参照,其验证结果的假阳性率亦较高,反之则较低.本研究中以He102与06-247为参照选择InDels位点验证的平均假阳性率分别是51.9％和22.5％.从933个位点中共筛选出593个在亲本之间实际表现为多态性的位点,这些差异位点中有375个位于编码区,是潜在的功能性标记.利用上述差异位点,检测了He102与06-247衍生的F7代重组自交系群体,明确了F7代各株系在593个位点的纯/杂合状态,为利用剩余杂合株系精细解析和精准定位大白菜耐抽薹、抗病毒、抗干烧心等重要农艺性状奠定了基础.     

花生栽培种InDel有效标记筛选与评估

为获得花生栽培种中有效的InDel标记,本研究基于花生简化基因组检测到的InDel信息,经PCR扩增以及电泳检测验证引物的有效性与多态性,利用生物统计学软件检测InDel标记的多态性水平。结果表明,在花生基因组上设计的39对引物在覆盖4个植物学类型的21份花生中均可获得扩增产物,其中14对引物具有多态性,为总引物数的35.9%,有3对引物位于基因编码区;Shannon指数为0.191 4~1.295 1,均值为0.579 4;多态性信息量(PIC)为0.090 7~0.674 6,均值为0.349 6。本研究筛选获得的InDeI标记可为花生栽培种遗传图谱构建和分子标记辅助育种提供有效的遗传标记。     

水稻光叶性状基因gl1的精细定位与候选基因分析

光叶水稻是一类在叶片和谷粒等表面都光滑无毛的水稻,是美国南部和非洲一些国家的主栽品种。已有研究表明水稻的光叶性状受一对位于第5染色体上的隐性基因gl1控制。本试验旨在对gl1进行精细定位,分析候选基因,为最终克隆gl1基因、研究毛状体形态建成的调控奠定基础。首先根据与gl1连锁的RFLP标记在第5染色体上的大致位置,有...     

Genetic diversity of some accessions of Cucurbita maxima from Spain using RAPD and SBAP markers

Increasing the knowledge of the molecular diversity of a crop is essential for extending its genetic base, identifying cultivars and selecting parental varieties for breeding programs. In this sense, Cucurbita maxima Duch. is poorly characterised. Nineteen accessions of this species and 8 related Cucurbita accessions were included in a genetic diversity analysis. For this purpose, Random Amplified Polymorphic DNA markers (RAPDs), which analyse neutral variability, and Sequence-Based Amplified Polymorphism (SBAPs), which preferentially amplify coding regions of the genome, were used. While the UPGMA cluster and the principal coordinates analysis obtained using RAPDs did not group the different accessions according either to fruit morphological criteria or to passport data (origin and agro-climatic conditions), the principal coordinates analysis obtained using SBAPs grouped the different pumpkin accessions fundamentally according to the type of use (human consumption, animal fodder or ornamental). This passport trait is reported to be associated with agronomic breeding characters of interest. The usefulness of both types of markers for discriminating accessions of breeding interest is discussed.     

昼夜温差对番茄果实品质动态变化的影响及模拟

为了研究昼夜温差对番茄果实膨大-成熟期各阶段果实品质动态变化的影响,并构建昼夜温差对果实品质影响的模拟模型,以番茄品种"金冠5号"为试验材料,在人工气候箱对坐果后的番茄植株进行昼夜温差处理,设置25℃日平均温度下5个昼夜温差(DIF)水平,即-18℃(16℃/34℃,昼温/夜温)、-12℃(19℃/31℃)、0℃(25℃/25℃)、+12℃(31℃/19℃)、+18℃(34℃/16℃),测定各处理下番茄果实品质指标。结果表明:正昼夜温差可提高番茄果实营养成分含量和品质,而负昼夜温差使其降低。正昼夜温差使可溶性糖、糖酸比、可溶性蛋白、Vc含量增加,+12℃DIF处理下各营养品质含量高于+18℃DIF下,而负昼夜温差使其降低,且随负昼夜温差的增大而降低。有机酸含量在正昼夜温差下减少,而在负昼夜温差下增加。番茄红素含量在+12℃DIF下上升,而在+18℃DIF和负昼夜温差下降低。不同昼夜温差处理下,可溶性糖、可溶性蛋白含量均与辐热积呈Logistic模型关系,通过拟合昼夜温差值与Logistic模型参数的数量关系,得到昼夜温差对可溶性糖、可溶性蛋白动态变化影响的模拟模型。有机酸、Vc含量均与辐热积呈二次多项式关系,通过拟合昼夜温差与二次多项式模型参数的数量关系,得到昼夜温差对有机酸、Vc动态变化影响的模拟模型。检验结果表明,模型模拟效果良好。     

番木瓜酸性转化酶基因家族预测及生物信息学初步分析

酸性转化酶参与了番木瓜果实中蔗糖的韧皮部卸载,调控果实中糖类的积累。本文利用番木瓜基因组数据库信息,发现了番木瓜基因组中含有6个酸性转化酶基因,分别为细胞壁转化酶基因（CpCWINV1-3）和液泡转化酶基因（CpVINV1-3）。这些基因由3-7个外显子组成,其中CpCWINV1、CpVINV1和CpVINV2的N端均具有一个跨膜区域。蛋白质3D结构预测分析表明,CpCWINV1、CpVINV1和CpVINV2具有典型的N端β-螺旋桨模块（β-propeller module）和C端β-三明治模块（β-sandwich module）,而CpCWINV3和CpVINV3的桨叶I上,均没有保守区NDPNG/A;CpCWINV2和CpVINV3均缺失了β-三明治模块。推测番木瓜细胞壁转化酶CpCWINV1、液泡转化酶CpVINV1和CpVINV2能正确履行催化蔗糖分解的功能。本研究有助于我们进一步揭示酸性转化酶在番木瓜果实发育及糖类积累过程中的作用。     

利用生物信息学方法进行基于表达序列标签的玉 米单核苷酸多态性标记的开发

针对简单重复序列（SSR）标记密度不足、单核苷酸多态性（SNP）标记开发一般只基于2种基因型的序列差异,用以检测其他基因型的材料时多态性不高,不能满足玉米基因精细定位需要的现状,本研究从公共数据库下载来自不同遗传背景的玉米表达序列标签（EST）,结合运用各种生物信息学软件,开发基于EST序列的高多态性SNP标记。通过对2018530条EST序列的比对分析,拼接发掘出遍布全基因组的80363个SNP位点。在SNP位点两侧保守序列上设计PCR引物,开发出12388 个SNP标记（www.sicau.edu.cn/web/yms/snp/snp.html）,包含34721个SNP位点。其中,6008个标记只含单一SNP位点,12762个位点的多态性信息含量（PIC）大于04,具有高度多态性。     

Haplotype analysis of molecular markers linked to stem rust resistance genes in Ethiopian improved durum wheat varieties and tetraploid wheat landraces

The recent emergence of wheat stem rust race Ug99 (TTKSK) and related strains threaten Ethiopian as well as world wheat production because they overcome widely used resistance genes that had been effective for many years. The major cause which aggravates the ineffectiveness of Ethiopian wheat varieties against stem rust is the narrow genetic base on which the breeding for resistance has been founded, however, little is known about the resistance genotypes of Ethiopian durum wheat varieties and tetraploid wheat landraces. The objective of the study was to identify stem rust resistance genes that are present in the Ethiopian tetraploid wheat landraces and improved durum wheat varieties using molecular markers and assess which genes are effective for current Ethiopian stem rust races of Puccinia graminis f. sp. tritici including Ug99. The investigated 58 tetraploid wheat accessions consisted of 32 (Triticum durum s.l. incl. Triticum aethiopicum Jakubz., Triticum polonicum) landraces and 22 registered T. durum varieties released in Ethiopia between 1966 and 2009 and four T. durum varieties from ICARDA. A total of 17 molecular markers (SSR, EST and InDel) linked or diagnostic for stem rust resistance genes Sr2, Sr13, Sr22 and Sr35 were used for genotyping. Haplotype analysis indicated that only few of the Ethiopian durum wheat varieties carried Sr13. The resistant variety ‘Sebatel’ showed a haplotype for Sr2 and Sr22 and variety ‘Boohai’ for Sr22, however further evaluation is needed for the diagnostic value of these haplotypes. This study is the first report on the presence of stem rust resistance (Sr) genes in Ethiopian durum wheat varieties and tetraploid wheat landraces based on linked or associated molecular markers. Thus it might help in the identification of varieties carrying resistant alleles that provide valuable genetic material for the development of new improved varieties in further breeding programmes.     

以灌溉定额为参数的葡萄果实含糖量和果型指数的数学模型

在极端干旱条件下,以成龄无核白葡萄为研究材料,采用深层坑渗灌灌水技术,研究了不同灌溉定额对葡萄含糖量和果型指数的影响。结果表明:葡萄果粒的果型指数和含糖量服从正态分布规律;采用模糊聚类分析法将果型指数和含糖量分为6类,对各类取其平均值后发现二者之间存在很好的模糊关系;建立了以灌溉定额为参数的果型指数和含糖量模型,根据灌溉定额可明晰果型指数和含糖量的关系;初步探明了灌溉定额对葡萄含糖量和果型指数的影响规律。     

芸薹属A基因组DNA封阻下的C染色体组核型分析

为了探索一种高效可靠的芸薹属植物核型分析方法,本文以甘蓝和白菜为实验材料,分别提取甘蓝基因组DNA用地高辛标记为探针,提取白菜基因组DNA作为封阻剂,对甘蓝有丝分裂中期染色体进行原位杂交,每对同源染色体上显示出了特定的原位杂交信号,将甘蓝的9对染色体进行了精细的分型。为区分像甘蓝这样的小型染色体提高了一条可行且精确的方法,并为研究甘蓝自交不亲和性信号传导相关基因在染色体上的定位奠定重要基础。