基于SLAF-seq技术鉴定苹果砧木耐涝候选基因

【背景】苹果（Malus×domestica Borkh）是我国主要栽培果树树种之一,但部分苹果产区由于夏、秋季的大量集中降雨和排水不良等造成果园涝害频繁发生,导致苹果树叶片黄化、脱落,果实品质和产量下降。【目的】鉴定苹果耐涝相关基因,为苹果耐涝分子标记辅助育种和优质高产栽培提供依据。【方法】以耐涝苹果砧木G41和不耐涝苹果砧木新疆野苹果（M. sieverii (Ledeb) Roem.）及其构建的包含495个F₁杂交后代为材料,从F₁杂交群体中挑选出耐涝和不耐涝株系各50株,构建两个极端性状DNA混池,采用简化基因组测序（SLAF-seq）技术,开发SLAF标签和SNP标记,结合苹果基因组信息和遗传关联性分析,对苹果耐涝基因进行定位及候选基因预测,并对候选基因在耐涝差异的株系中进行淹水胁迫下的表达分析。【结果】以‘金冠’苹果为参考基因组,共开发119 072个SLAF标签,其中多态性SLAF有11 133个。通过序列分析和检测SNP位点,共获得6 237 071个SNP,其中高质量SNP有170 617个。通过ED和SNP-index方法关联分析,获得一个与耐涝性状紧密关联的候选区域,位于苹果第10号染色体1.94—3.25 Mb,关联区域大小为1.31 Mb,关联区域内包含120个基因。对该区域内基因进行功能注释,发现一个与呼吸代谢相关的基因—乙醇脱氢酶基因ADH1（MD10G1014500）,在淹水处理后1、2、4和6 d,该基因在耐涝植株中的表达量显著高于不耐涝植株。【结论】将苹果耐涝基因定位于第10号染色体1.94—3.25 Mb处,筛选到可能与苹果耐涝相关的候选基因MD10G1014500,可用于苹果耐涝基因的克隆和功能解析。     

玉米SLAF标记的开发及其在玉米果皮纤维素含量BSA分析中的应用

【目的】降低果皮纤维素是甜玉米品质改良的重要目标,然而玉米果皮纤维素含量调控的研究甚少,相关调控基因尚未定位。利用纤维素含量差异的重组自交系（RILs）群体,通过特异位点扩增片段（specific-locus amplified fragment-sequencing,SLAF）测序和分离混池分析（bulked segregant analysis,BSA）定位控制玉米果皮纤维素含量的染色体区段,鉴定调控玉米果皮纤维素含量的候选基因。【方法】以果皮纤维素含量显著差异的E327和G5-1为亲本,构建重组自交系（RILs）。对RILs群体进行果皮纤维素含量的测定,并根据纤维素含量的结果选择纤维素含量高、低的样本进行混池,用于SLAF标签的鉴定和BSA分析。在BSA分析中,首先对两混池和2个亲本DNA用HaeⅢ和Hpy166Ⅱ进行酶切,回收414-464 bp的酶切片段进行Illumina建库,并进行SLAF测序,然后根据多态性SLAF标签开发SNP标记,利用SNP标记对玉米果皮纤维素含量进行关联分析,鉴定调控甜玉米果皮纤维素含量的染色体区段。分析这些区段所包含的玉米基因,并找到它们对应的拟南芥同源基因,通过查阅拟南芥相关基因功能研究的文献,进一步鉴定控制玉米果皮纤维素含量的候选基因。【结果】两亲本和2个混池SLAF建库测序得到的SLAF符合预期,基于SLAF测序数据,鉴定了73 786个多态性SLAF标签,这些SLAF标签均匀分布在玉米的10条染色体上。在这些多态性标签中得到了523 395 SNP位点信息。通过关联分析,调控果皮纤维素变异的基因被定位到玉米基因组的6个染色区段,都位于玉米的第5染色体上。在这些区段上,一共有47个玉米基因。通过进一步的研究分析,在这些关联的染色体区段最终确定了9个候选基因。【结论】定位到调控玉米果皮纤维素的含量的基因,表明此方法可以用于基因定位。     

基于SLAF-seq技术的甘薯SNP位点开发

【目的】单核苷酸多态性（SNP）是基因组中最普遍的遗传变异,是构建遗传图谱、完成分子标记辅助育种的一种非常重要的遗传标记。新一代高通量测序平台为SNP位点的检测提供了强有力的技术支持。多倍体作物通常表现为基因组序列大且重复比例高,一直以来多倍体作物的SNP位点挖掘面临巨大的挑战。【方法】共收集300份甘薯种质资源,利用SLAF-seq测序技术进行测序。首先以马铃薯基因组为参照,通过生物信息学分析进行实验方案的系统设计,筛选特异长度的DNA片断,构建SLAF-seq文库。后通过高通量测序的方式获得海量序列,进而通过软件分析比对,获得多态性SLAF标签,最后在多态性SLAF标签上开发大量特异性SNP位点。【结果】对照拟南芥的测序数据与其参考基因组进行比对的结果表明,双端比对效率在本试验中为87.71%,酶切效率为93.22%,说明本试验SLAF建库正常。通过测序共产生498.14 Mb的读长数据,测序后各样品所获得的读长数目在441 595-2 731 920范围内,其中,冀薯4号获得的数据量最大,共计获得2 731 920个读长,对照拟南芥数据量最小,共计获得441 595个读长。测序质量值Q30的范围在88.37%-90.67%,样品3043 Q30测序值仅为87.31%,样品鄂紫1号Q30测序值为91.31%,所有样品Q30值均在80%以上。测序获得GC含量的范围在37.23%-38.09%,样品苏薯9号和浙薯2号存在极端值,样品苏薯9号的GC含量在39.80%,样品浙薯2号GC含量在37.10%,所有样品GC含量均值为37.64%,GC含量普遍不高,说明达到测序要求。本研究共计获得597 094 个SLAF标签,样品的平均测序深度为11.77×,其中多态性SLAF标签260 000个,占SLAF标签总数的43.54%。根据所获得的260 000个多态性SLAF标签来统计SNP位点信息,共计获得795 794个群体SNP位点。【结论】共获得498.14 Mb的读长数据,597 094个高质量的SLAF标签,260 000个多态性SLAF标签,从260 000个多态性SLAF标签上共计开发获得795 794个高质量SNP位点。表明SLAF-seq技术可以很好地应用于甘薯SNP位点的开发,其效率远远高于SSR、AFLP、RAPD等分子标记技术。从全基因组范围获得的SNP位点可以进一步的用来完成后续群体进化分析和特异性SNP标记的开发。     

基于SLAF-seq技术的乔木柳SNP位点开发

【研究意义】采用SLAF-seq测序技术开发乔木柳SNP位点对乔木柳育种发展有重大意义。【方法】本研究根据两亲本和杂交的F1代遗传群体经亲本鉴定195株为研究对象,利用SLAF-seq测序技术进行测序。选择同科基因组大小相似的三角叶杨的基因组作为参考基因组,通过电子酶切预测,最终选择Hae III和Hpy166 II两种酶进行酶切试验,长度在314~364 bp之间的酶切片段序列定义为SLAF标签,预测可得SLAF标签126 008个,位于重复序列区的SLAF标签比例为1.60%。为进一步评估酶切方案的有效性与酶切效率,以水稻的测序数据为对照,通过SOAP软件比对水稻基因组(大小为382M)的测序reads与三角叶杨的基因组。【结果】通过研究得到双端比对效率为96.67%,酶切效率为92.06%,SLAF建库正常。采用本次研究中开发得到的SLAF标签277 333个,按照等位基因数和基因序列之间的差异,共获得99 526个多态性SLAF标签,比例达到35.89%。按照遗传学通用等位编码规则,成功编码了58 763个多态性SLAF标签。为构建遗传图谱进一步对SLAF标签进行过滤,最终获得6744个SLAF标签,进一步进行SNP位点的开发,在各连锁群上共开发得到9488个SNP位点。【结论】SLAF-seq技术可以很好地应用于乔木柳SNP位点的开发,可利用所开发的SNP标记,联系群体中不同个体的表型,关联定位与某性状紧密连锁的分子标记,进而可以实现优良基因的精细定位。     

利用SLAF-Seq-BSA定位矮秆波兰小麦矮化基因Rht-dp

【目的】为了显著地缩小矮秆波兰小麦矮化基因Rht-dp的候选区域。【方法】借助SLAF-Seq-BSA(specific-locus amplified fragment sequencing and bulked segregant analysis)技术进行Rht-dp的关联分析。【结果】通过对亲本、极高和极矮池的SLAF-Seq分析,SLAF标签均匀分布在A和B基因组上,但仍有部分标签分布在D基因组或没有绑定在中国春基因组上。同时将Rht-dp定位在4B基因组上的154 766 751-343 858 300区域;结合前期SSR标记分析结果(99 826 939-250 584 662),最终将Rht-dp缩小在4B基因组上的154 766 751-250 584 662区域。【结论】矮秆波兰小麦与中国春具有一定的遗传差异。SLAF-Seq-BSA能有效地用于矮秆波兰小麦矮化基因Rht-dp的定位,为后期建立其他分子标记快速缩小目的区域奠定了物质基础。     

基于BSA分析技术对陆地棉抗旱基因的鉴定

【目的】研究抗旱相关的候选基因，为棉花抗旱性鉴定与评价和抗旱基因的挖掘提供理论依据。【方法】以陆地棉石远321和奎85-174为亲本构建重组自交系中选取的20份极端抗旱和旱敏感材料，将筛选的极端材料分别构建极端抗旱池、极端敏旱池，与亲本进行BSA测序分析，以陆地棉基因组为参考，通过BSA测序分析，挖掘抗旱相关的候选基因。【结果】关联到3个相关的候选区域，候选区域的总长度为6.12 Mb,其中共包含86个基因。结合GO注释、KEGG通路和前期筛选出的5个关键指标，共筛选出5个候选基因。【结论】5个基因在叶片中的表达量显著高于根和茎，并且在抗旱性强材料中的表达量均高于抗旱性弱的材料，且总体呈先上升后下降的趋势。     

基于高密度SNP标记的苹果属15种植物资源的亲缘关系与遗传结构分析

【目的】基于高通量简化基因组测序技术在全基因组开发的SNP标记,对中国原产苹果属植物种内和种间的亲缘关系和群体遗传结构解析,为苹果属植物的起源演化以及系统分类提供理论依据。【方法】对427份15种中国原产苹果属植物种质资源进行高通量简化基因组测序（SLAF-seq）,基于获得的SLAF标签,利用BWA软件将其通过比对定位到参考基因组上并获得多态性SLAF标签;利用GATK和SAMtools两种方法在多态性SLAF中开发多态性单核苷酸（SNP）,筛选两种方法共同得到的SNP作为开发的SNP标记数据集。根据完整度>0.94、次要等位基因频率（MAF）>0.05过滤筛选获得多态性的SNP。基于筛选多态性SNP,使用MEGA7的NJ（neighbor-joining）算法,构建苹果属不同种的系统进化树。利用Admixture软件进行群体遗传结构分析,假设样品的分群数（K）为1—15进行聚类,根据交叉验证错误率确定最佳K值,解析苹果属不同种间和种内的遗传结构。【结果】通过SLAF-seq技术对427份苹果属植物种质进行测序,最终获得586 454个SLAF标签,其中多态性SLAF标签463 612个。经过序列比对分析和筛选得到46 460个SNP位点,基于这些SNP位点构建苹果属植物不同种的系统发生树并分析群体结构。系统发育分析将15种苹果属植物分成4个类群,群体遗传结构在K=5和K=14为两个分群关键点。综合两种分析方法的结果,15种苹果属植物可分为4个基本的类群,分别为山荆子类群,新疆野苹果和少数中国苹果类群,变叶海棠、花叶海棠、陇东海棠、山楂海棠、滇池海棠和沧江海棠类群,4个苹果属植物栽培种中国苹果、八棱海棠、花红和楸子类群。中国苹果的部分种质中有新疆野苹果和山荆子的基因背景,但其中还有一部分种质可以独立代表类群基因库,其基因库中并没有新疆野苹果的参与,而与山荆子、花红、楸子和八棱海棠密切相关。【结论】利用SLAF技术快速发掘覆盖全基因组的46 460个多态性SNP标记可有效地对中国原产苹果属植物种内和种间的亲缘关系及遗传结构进行研究,为苹果属植物种质资源的鉴定评价、遗传多样性、系统分类和起源演化提供参考。15种苹果属植物分为4个基本类群,苹果属植物野生种和栽培种分类群明显,中国苹果与其他栽培种的亲缘关系密切。     

基于BSA-seq技术的马铃薯块茎蛋白含量基因定位与分子标记开发

【目的】开发与四倍体马铃薯蛋白含量相关的分子标记，加快选育高蛋白的马铃薯品种，提高马铃薯品种竞争力。【方法】以高蛋白马铃薯品种‘大西洋’为母本、低蛋白品种‘定薯1号’为父本构建分离群体，利用混池和高通量简化基因组测序技术相结合的方法(BSA-seq)对马铃薯块茎蛋白含量进行QTL定位，在定位区间开发与马铃薯块茎蛋白含量紧密连锁的SSR标记，并使用分离群体及四倍体马铃薯品种进行筛选验证。【结果】在2号、4号染色体共定位到3个控制马铃薯块茎蛋白含量的主效位点，分别位于2号染色体18.88～21.59 Mb,区间大小为2.71 Mb; 4号染色体8.3～12.84 Mb,区间大小为4.54 Mb; 4号染色体65.12～66.39 Mb,区间大小为1.27 Mb。根据定位区域、基因位置及参考基因组信息，使用NR、 Tr EMBL、 KEGG、 GO、 KOG、 swissprot、 PFAM共7个功能数据库对候选基因进行功能注释，共注释到719个候选基因，注释基因显著富集在玉米素合成代谢通路，该代谢通路可阻止蛋白质降解。在2号染色体18.88～21.59 Mb区间内开发分子标记pChr2-4...     

厚皮甜瓜心部果肉蔗糖含量QTL定位及候选基因分析

【目的】运用QTL分析厚皮甜瓜心部果肉蔗糖含量,挖掘影响该性状的候选基因,为厚皮甜瓜甜味性状的遗传改良奠定理论基础。【方法】以高糖材料VZX(V醉仙)为母本和低糖材料HP(高代自交系)为父本杂交衍生的F₂群体为研究对象,利用高效液相色谱仪测定果实赤道位置心部果肉蔗糖含量,从F₂群体中挑选蔗糖含量极端高和极端低的单株各20个,分别构建高蔗糖池和低蔗糖池,对双亲及混合池均进行全基因组重测序(约20×覆盖深度),定位蔗糖性状的关联区间,并结合生物信息学分析候选基因。【结果】厚皮甜瓜心部果肉蔗糖含量在F₂群体中基本呈正态分布,符合典型的数量性状遗传特征;对双亲及混池进行全基因组重测序,共获得有效数据32.62 G,Q20在95%以上,平均覆盖深度为17.76,比对到参考基因组上的总reads数目比例在98.72%~99.02%,测序数据质量高,参考基因组选择合理有效;在8号染色体定位到1个3.29 Mb的区间,共注释到108个基因;在初定位区间内获得1个参与糖酵解和糖异生生化过程的候选基因EVM0000647,在高糖和低糖亲本间编码区无非同义突变,但启动子区域具有大量差异位点,且表达量具有明显差异。【结论】极端混池测序(BSA)方法,在8号染色体上定位到1个影响厚皮甜瓜心部果肉蔗糖含量的QTL,大小为3.29 Mb,共注释到108个基因,其中候选基因EVM0000647,通过差异表达负调控厚皮甜瓜心部果肉蔗糖的积累。     

基于高密度SNP标记的苹果属15种植物资源的亲缘关系与遗传结构分析

【目的】基于高通量简化基因组测序技术在全基因组开发的SNP标记,对中国原产苹果属植物种内和种间的亲缘关系和群体遗传结构解析,为苹果属植物的起源演化以及系统分类提供理论依据。【方法】对427份15种中国原产苹果属植物种质资源进行高通量简化基因组测序(SLAF-seq),基于获得的SLAF标签,利用BWA软件将其通过比对定位到参考基因组上并获得多态性SLAF标签;利用GATK和SAMtools两种方法在多态性SLAF中开发多态性单核苷酸(SNP),筛选两种方法共同得到的SNP作为开发的SNP标记数据集。根据完整度0.94、次要等位基因频率(MAF)0.05过滤筛选获得多态性的SNP。基于筛选多态性SNP,使用MEGA7的NJ(neighbor-joining)算法,构建苹果属不同种的系统进化树。利用Admixture软件进行群体遗传结构分析,假设样品的分群数(K)为1—15进行聚类,根据交叉验证错误率确定最佳K值,解析苹果属不同种间和种内的遗传结构。【结果】通过SLAF-seq技术对427份苹果属植物种质进行测序,最终获得586 454个SLAF标签,其中多态性SLAF标签463 612个。经过序列比对分析和筛选得到46 460个SNP位点,基于这些SNP位点构建苹果属植物不同种的系统发生树并分析群体结构。系统发育分析将15种苹果属植物分成4个类群,群体遗传结构在K=5和K=14为两个分群关键点。综合两种分析方法的结果,15种苹果属植物可分为4个基本的类群,分别为山荆子类群,新疆野苹果和少数中国苹果类群,变叶海棠、花叶海棠、陇东海棠、山楂海棠、滇池海棠和沧江海棠类群,4个苹果属植物栽培种中国苹果、八棱海棠、花红和楸子类群。中国苹果的部分种质中有新疆野苹果和山荆子的基因背景,但其中还有一部分种质可以独立代表类群基因库,其基因库中并没有新疆野苹果的参与,而与山荆子、花红、楸子和八棱海棠密切相关。【结论】利用SLAF技术快速发掘覆盖全基因组的46 460个多态性SNP标记可有效地对中国原产苹果属植物种内和种间的亲缘关系及遗传结构进行研究,为苹果属植物种质资源的鉴定评价、遗传多样性、系统分类和起源演化提供参考。15种苹果属植物分为4个基本类群,苹果属植物野生种和栽培种分类群明显,中国苹果与其他栽培种的亲缘关系密切。     

番茄雄性不育基因的SRAP分子标记定位

为了获得番茄雄性不育基因的分子标记,提高番茄雄性不育性状选择的准确性和科学性。本研究利用一个与苗期绿茎基因紧密连锁的花粉败育型材料为母本,以一个苗期紫茎可育系为父本,构建F2分离群体。通过BSA法建立不育、可育DNA池,筛选多态性的SRAP分子标记。结果从544对SRAP引物组合中获得了4对呈多态性的引物组合,此4对引物组合在两DNA池间共有12个多态性位点标记。利用这些多态性的位点标记对60个F2群体进行遗传鉴定及连锁分析;最终获得1张雄性不育基因的连锁遗传图,与不育基因连锁的特异位点标记共5个,分别是C10B9_1、C10B9_2、C10B9_4、C10B9_3和C10B8_2,其与不育基因的连锁距离分别为3.3 cM、3.3 cM、3.3 cM、3.3 cM和13.7 cM。同时,获得1张雄性不育等位基因的连锁遗传图,与不育等位基因连锁的位点标记共7个,分别是C10B8_4、C10B8_8、C10B8_9、C10B8_6、C10B8_7、C9E6_2和C9K6_2,其与不育等位基因的连锁距离分别为17.3 cM、1.7 cM、1.7 cM、0.0 cM、0.0 cM、13.7 cM和21.2 cM。     

大白菜细胞核显性雄性不育基因连锁标记的筛选

【目的】筛选出大白菜细胞核显性雄性不育基因的连锁标记,利用该标记对显性不育基因跟踪、鉴定,提高选择效率,缩短转育周期,加快育种进程。【方法】以大白菜细胞核显性雄性不育基因的分离群体B00160（[938A ×太NB]-2X3-1X2）的115个单株为试材,采用BSA方法和RAPD技术,对400个随机引物进行筛选。【结果】获得了一个与核基因显性雄性不育基因连锁距离为1.74 cM的RAPD标记M264300。将该多态性片段克隆、测序和序列分析,设计了一对长20 bp的特异性引物,成功地将RAPD标记转化成为SCAR标记SM264300。该标记与雄性不育基因的遗传连锁距离为2.61 cM。利用该SCAR标记对另外2份育性分离群体的不育基因进行检测,准确率达到100%。【结论】该标记可用于大白菜核显性不育基因转育过程中的辅助选择。     

玉米籽粒长度的全基因组关联分析

【目的】筛选与玉米粒长紧密关联的SNP标记和候选基因,为分子标记辅助选择籽粒较长的玉米材料及克隆相关的功能基因奠定基础。【方法】以80个核心玉米自交系作为关联群体,在2014年和2015年分别将其种植在吉林省长春市和梅河口市,收获后考种。同时采用Illumina Hiseq PE150高通量测序仪对关联群体进行全基因组重测序,将获得的高质量SNP标记用于后续玉米粒长的全基因组关联分析。【结果】不同玉米自交系的籽粒长度遗传变异较大,广义遗传力为83.67%,说明该性状主要受到遗传因素的控制。经过全基因组关联分析,在4个环境下共检测到16个与玉米粒长显著关联(P10-6)的SNP标记,解释的表型变异率在1.68%~27.61%。其中7个标记位于前人已定位的粒长QTL置信区间内,1个标记在2015年的2个环境中都被检测到。在显著性SNP标记的LD范围内共发掘出GRMZM2G018607、GRMZM2G034882和GRMZM2G322641等3个候选基因,其分别编码ABCF4转运蛋白、WIP2互作蛋白和一个含DUF2346结构域的蛋白质,可能与玉米粒长的发育形成密切相关。【结论】筛选出16个与玉米粒长紧密关联的显著性SNP标记和3个候选基因。     

基于二代测序的甘蓝型油菜白花基因候选区间定位及连锁标记验证

【目的】近几年随着观光农业的兴起,花色的选育和改良已成为甘蓝型油菜种质资源鉴定和材料创制的重要研究方向。以甘蓝型油菜黄白花分离F2群体为研究对象,通过二代测序技术,对白花性状基因候选区间定位,开发与白花性状连锁的分子标记,为定位白花候选基因和选育白花新材料提供新思路。【方法】以甘蓝型油菜DH纯系黄花Y05和甘蓝型油菜纯系白花W01杂交,观察F1和F2群体的花色分离,分析白花性状遗传模式。在F2群体中选取30株纯白花和30株纯黄花构建DNA叶片子代池和RNA花瓣子代池,对亲本和DNA叶片子代池进行30×重测序,对RNA花瓣子代池进行5×测序。以法国甘蓝型油菜Darmor-bzh、中双11、Darmor、Tapidor为参考序列,重测序QTL-seq分析流程计算2个DNA子代池的SNP-index和delta(SNP-index)。利用R包画出SNP-index和delta(SNP-index)滑窗分析图,鉴定候选区间。转录组MMAPPR分析流程以法国甘蓝型油菜Darmor-bzh为参考序列,计算SNP频率,ED4(Loess fit)检测峰值和鉴定候选区间。利用MISA进行重复序列鉴定,使用Prime3在候选区间进行SSR引物设计,在F2群体中采用聚丙烯酰胺凝胶电泳方法对SSR引物进行筛选。【结果】甘蓝型油菜黄花与白花杂交F2群体中,白花和黄花性状分离比符合3﹕1,暗示白花性状受1对显性主效基因控制。全基因组重测序区间定位结果显示,白花性状基因候选区间在Darmor-bzh C03染色体52—55 Mb。同时以甘蓝型油菜中双11、Darmor、Tapidor分别为参考序列,均鉴定出白花基因候选区间在C03染色体上的一致性和稳定性。转录组测序定位白花性状基因位于Darmor-bzh C03染色体54—55 Mb。转录组测序和重测序定位染色体结果高度一致。在此区间内MISA和Primer3结合设计SSR引物,聚丙烯酰胺凝胶电泳筛选到6个与白花性状紧密连锁共分离的SSR标记。6个SSR标记区间范围在760 kb(52.81—53.57 Mb)。此候选区间与甘蓝、白菜共线性分析,对应白菜A02染色体56.76—57.40 Mb区间,对应甘蓝C03染色体10.99—11.28 Mb区间。【结论】甘蓝型油菜白花性状由1对显性主效基因控制。白花性状基因候选区间在法国甘蓝型油菜Darmor-bzh C03染色体52—55 Mb区间内。此区间760 kb范围内筛选出6个与白花性状基因紧密连锁共分离的SSR标记。     

基于极端混合池(BSA)全基因组重测序的甘蓝型油菜有限花序基因定位

【目的】适合机械化收获是当今油菜育种改良和遗传研究的重要目标。该研究以一个自然变异产生的油菜有限花序(denterminate inflorescence 1,di1)突变体为研究对象,通过分析有限花序的遗传模式,开展有限花序性状的基因定位和克隆,以期发掘候选基因,为培育适合机械化收获的油菜新品种提供新思路和新材料,为揭示油菜有限花序遗传机制奠定基础。【方法】以一个稳定遗传的有限花序突变株系FM8与野生型自交系FM7开展正反交,观察F1和F2后代的花序形态,分析有限花序性状的遗传模式。在F2群体中挑选20个有限花序单株和20个野生类型单株构建混合池,对混合池和亲本开展20×和10×覆盖度的全基因组重测序,定位有限花序性状的关联区间。根据关联区间对应到拟南芥基因组的共线性区段和基因注释信息,预测候选基因,并对候选基因进行同源克隆,发掘序列变异,筛选关键基因。【结果】油菜有限花序突变性状表现为初花期主花序和侧枝花序顶部形成一个或若干个顶生花,花序无限生长受阻,导致结角期主枝和侧枝有封顶特征即有限花序。有限花序突变株系与野生型正反交F1均表现为野生型,F2代无限花序与有限花序的分离比符合13﹕3,说明有限花序的遗传受2对隐性基因和1对隐性上位抑制基因互作控制。对混合池及亲本开展全基因组重测序,得到30 123个单核苷酸多态性(SNPs)标记和107 636个插入缺失标记(In Dels)标记,用于有限花序性状的全基因组定位。定位结果共检测获得7个显著关联区间,分布于油菜A08、A09、A10、C08和C09共5条染色体。其中,A10染色体上的关联区间峰值最高,是控制有限花序性状的主效位点。并且,A10染色体关联区间内的14.36—15.07 Mb的区域与C09染色体2个关联区间显示高度同源性。候选基因预测发现位于A08、A09、A10、C08和C09的5个关联区间包含有8个候选基因,包括TERMINAL FLOWER 1(TFL1)、FLOWERING LOCUS C(FLC)、ATBZIP14(FD)、MULTICOPY SUPPRESSOR OF IRA1 4(FVE)和SCHLAFMUTZE(SMZ)。基因序列分析表明di1突变体TFL1、FVE和SMZ的基因编码区存在序列变异,并导致蛋白序列变异。【结论】油菜有限花序突变由2对隐性基因和1对隐性上位抑制基因互作控制。与有限花序性状显著关联的区间有7个,其中,位于染色体A10和C09的关联区间具有高度同源性。TFL1、FVE和SMZ被推断为有限花序性状的候选基因。     

甜瓜叶绿素含量全基因组关联分析及候选基因预测

【目的】挖掘与叶绿素含量显著关联的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点和候选基因，为甜瓜叶绿素含量改良提供分子靶点和基因资源。【方法】以118份具有广泛变异的甜瓜种质为自然群体，采用2 531 449个高质量SNP标记对叶片叶绿素含量进行全基因组关联分析，挖掘优异等位变异，并预测候选基因。【结果】甜瓜自然群体叶绿素含量趋向正态分布，包含5个明显的亚群。利用Q模型对2次试验的叶绿素含量及其最佳线性无偏预测(best linear unbiased prediction, BLUP)值进行关联分析，共检测到15个显著位点，分布在甜瓜第1、2、4、8、11、12号染色体上，表型贡献解释率为5.62%～6.69%。其中，8个位点的不同基因型之间存在显著表型差异。结合关联位点的候选区域和转录组数据，共鉴定到28个差异表达基因，其中MELO3C018513.2和MELO3C003666.2是改良甜瓜叶绿素含量的潜在候选基因。【结论】通过高质量SNP标记Q模型的全基因组关联分析，共检测到15个与叶绿素含量显著关联的位点，筛选出2个可能与叶绿素含...     

基于SLAF-seq技术的山西省地方梨品种的SNP分析

利用简化基因组测序技术 SLAF-seq 测序对30个山西省地方梨品种群体结构与亲缘关系进行分析，旨在为梨育种及其资源利用提供参考。通过序列分析，获得603 177个SLAF标签，其中多态性的SLAF标签302 703个，共得到2 140 079个群体SNP。利用这些SNP标签分析可得30个梨品种可以分为两大类。通过构建进化树发现，‘金梨’与‘大黄梨’虽田间性状比较相似，但在进化树上显示两者亲缘关系较远，可以断定二者为不同梨品种。     

基于SLAF-BSA技术的蝴蝶兰花底色关联SNP分子标记开发与验证

为筛选与蝴蝶兰花黄白底色相关的单核苷酸多态性(Single-nucleotide polymorphism,SNP)位点,以'黄金豹'蝴蝶兰(♀)和'白天使'蝴蝶兰(♂)及其杂交后代为实验材料,选择33个分布在5个不同颜色分布类型组群中的黄色底色杂交后代和仅有的2个纯黄色个体作为黄色底色群体,35个分布在对应5个颜色分布类型组群中的白色底色杂交后代作为白色底色群体,分别提取DNA并等量混合后构建2个不同底色DNA混池,采用特异位点扩增片段测序(SLAF-seq)结合BSA技术,对与花底色密切相关的候选标记进行鉴定。结果表明:共获得164 874个SLAF标签,其中含21 031个多态性SLAF标签,多态率为12.76%。SLAF标记在亲本中的平均序列深度为42×,在子代中的平均序列深度为46×。关联分析表明,在阈值0.745 5时,筛选得到15个与花底色相关的SLAF候选标记,具27个SNP位点。采用SNaPshot测序技术在2个亲本、11个子代和4个不同的种质资源中验证SNP位点,筛选发现,Marker35886和Marker70907的2个SNP位点与相关SLAF序列中的SNP位点一致,对花底色的鉴定准确率分别为66.67%和73.33%,组合准确率达93.33%。本研究筛选到的2个SNP位点可作为有效的分子标记位点在蝴蝶兰育种早期进行辅助选择。     

林麝FSHβ、LHβ基因多态位点与产香性能关联分析

【目的】为加快高产香林麝群体的选育,本文通过分析FSHβ和LHβ基因多态性位点与产香性能的关联性,以期从遗传水平上寻找林麝产香性能标记位点。【方法】研究利用新一代测序技术,采用DNA混池测序方法对100个林麝血液样本进行SNP扫描,重点关注2个候选基因的基因区或上下游2 kb区域;运用质谱分析,对74只林麝的20个候选SNP位点进行定位分析;再结合生产实际,利用产香数据与这些SNP位点进行关联分析。【结果】位于FSHβ的2个SNP和LHβ的1个SNP位点与林麝泌香性能高度相关(P0.05);这3个SNP均位于基因的非编码区,提示这些突变位点可能与顺式调控作用有关。【结论】3个突变位点的发现可作为分子标记运用于林麝的人工选育,并为高产香林麝群体培育选种提供辅助依据。     

基于二代测序的甘蓝型油菜白花基因候选区间定位及连锁标记验证

【目的】近几年随着观光农业的兴起,花色的选育和改良已成为甘蓝型油菜种质资源鉴定和材料创制的重要研究方向。以甘蓝型油菜黄白花分离F₂群体为研究对象,通过二代测序技术,对白花性状基因候选区间定位,开发与白花性状连锁的分子标记,为定位白花候选基因和选育白花新材料提供新思路。【方法】以甘蓝型油菜DH纯系黄花Y05和甘蓝型油菜纯系白花W01杂交,观察F₁和F₂群体的花色分离,分析白花性状遗传模式。在F₂群体中选取30株纯白花和30株纯黄花构建DNA叶片子代池和RNA花瓣子代池,对亲本和DNA叶片子代池进行30×重测序,对RNA花瓣子代池进行5×测序。以法国甘蓝型油菜Darmor-bzh、中双11、Darmor、Tapidor为参考序列,重测序QTL-seq分析流程计算2个DNA子代池的SNP-index和delta（SNP-index）。利用R包画出SNP-index和delta（SNP-index）滑窗分析图,鉴定候选区间。转录组MMAPPR分析流程以法国甘蓝型油菜Darmor-bzh为参考序列,计算SNP频率,ED ⁴（Loess fit）检测峰值和鉴定候选区间。利用MISA进行重复序列鉴定,使用Prime3在候选区间进行SSR引物设计,在F₂群体中采用聚丙烯酰胺凝胶电泳方法对SSR引物进行筛选。【结果】甘蓝型油菜黄花与白花杂交F₂群体中,白花和黄花性状分离比符合3﹕1,暗示白花性状受1对显性主效基因控制。全基因组重测序区间定位结果显示,白花性状基因候选区间在Darmor-bzh C03染色体52—55 Mb。同时以甘蓝型油菜中双11、Darmor、Tapidor分别为参考序列,均鉴定出白花基因候选区间在C03染色体上的一致性和稳定性。转录组测序定位白花性状基因位于Darmor-bzh C03染色体54—55 Mb。转录组测序和重测序定位染色体结果高度一致。在此区间内MISA和Primer3结合设计SSR引物,聚丙烯酰胺凝胶电泳筛选到6个与白花性状紧密连锁共分离的SSR标记。6个SSR标记区间范围在760 kb（52.81—53.57 Mb）。此候选区间与甘蓝、白菜共线性分析,对应白菜A02染色体56.76—57.40 Mb区间,对应甘蓝C03染色体10.99—11.28 Mb区间。【结论】甘蓝型油菜白花性状由1对显性主效基因控制。白花性状基因候选区间在法国甘蓝型油菜Darmor-bzh C03染色体52—55 Mb区间内。此区间760 kb范围内筛选出6个与白花性状基因紧密连锁共分离的SSR标记。