换锦花EST-SSR标记开发及遗传多样性分析

为开发换锦花EST-SSR标记和分析其遗传多样性,本研究利用MISA软件对换锦花转录组信息进行SSR位点检测,再利用Primer3.0设计引物,经PCR扩增和非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测引物的有效性和多态性,并绘制换锦花种质资源的聚类图。结果表明,共检测到9 918个SSR位点,发生频率为18.59%,分布距离为3.729 kb;SSR位点重复单元为1~3个碱基,其中,单碱基重复三碱基重复二碱基重复,分别占SSR总数的61.08%、23.22%和14.23%,四碱基及以上重复单元相对较少。共设计出9 302对SSR引物,随机选取并合成278对引物进行PCR扩增,能够清晰扩增出的引物有185对(66.55%),在石蒜属的七个种中具有多态性的有59对(31.89%),其中11对(18.64%)能够在浙江和江苏种群的30份换锦花种质资源表现出丰富的多态性。综上,本研究开发的EST-SSR标记具有丰富的多态性,在换锦花以及石蒜属植物的遗传多样性分析、杂交种鉴定及遗传图谱的构建应用中具有重要意义。     

山东省46个花生品种SSR指纹图谱构建与遗传多样性分析

为从分子水平上快速鉴别花生品种和选配优良杂交组合,以山东省审定的46个花生品种为材料,利用微卫星(SSR)标记进行DNA指纹图谱的构建和遗传多样性分析。从788对SSR引物中筛选出50对多态性高、稳定性好、谱带清晰的引物,共检测到175个等位位点,其中122个为多态性位点,多态性比率达70.52%;每对SSR引物扩增出的等位位点数为2~7个,多态性信息量变化范围为0.6753~0.8412,平均为0.823。此外,利用14对引物可将46份材料完全区分开。聚类分析表明,在相似系数0.77处,所有供试材料聚为一类,在相似系数0.80处,仍有76%的材料聚在一起。利用SSR标记构建的指纹图谱可为花生种质资源管理及育种实践提供依据。     

铁皮石斛EST-SSR分子标记的开发

为了开发铁皮石斛EST-SSR分子标记,利用SSRIT软件对铁皮石斛近缘物种-金钗石斛的15 383条EST序列进行SSR位点查找,利用Primer 5和Oligo 7软件进行引物设计和评价,之后经PCR扩增和琼脂糖凝胶电泳对引物进行初步筛选,并通过聚丙烯酰氨凝胶电泳对所筛选的引物进行有效性检测。结果表明,SSRIT软件共查找到370条SSR位点序列,共有379个SSR位点,候选SSR位点出现的频率为2.46%。二核苷酸、三核苷酸和六核苷酸重复是最主要的重复类型,分别占41.42%、26.91%和27.44%,其中二核苷酸重复中AG/CT(20.84%)和GA/TC(18.73%)最丰富;三核苷酸重复中TCT/AGA(4.22%)和GA/TC(3.96%)最丰富;而六核苷酸重复基元较多。EST-SSR平均长度为24 bp,平均每8.5条EST序列包含1个SSR位点。设计的106对EST-SSR引物中有50对能扩增出理想的PCR产物,引物有效扩增率为47.17%,其中有43对能够扩增出多态性条带,占可扩增引物的86%。本研究开发的43对引物为铁皮石斛遗传多样性分析、种质鉴定、遗传图谱构建和功能基因研究等提供了重要的参考价值。     

大白菜简单序列重复(SSR)和插入/缺失(InDel)标记的开发及通用性分析

为探讨大白菜基因组序列中SSR位点的分布规律并开发SSR引物,利用SSRHunter软件对大白菜A10(16899818～17299817)的DNA序列进行简单序列重复(SSR)位点查找,共得到394个SSRs,平均每1.02kb出现1个SSR。二核苷酸和三核苷酸重复是最主要的SSR类型,分别占79.44%和18.78%。为了提高SSR标记开发的准确性和通用性,对检索得到的含SSR位点的序列进行了同源比对,选取符合条件的15条SSR序列并设计引物;依据Blast过程中发现的在SSR位点不存在差异而在其侧翼序列中存在插入/缺失(InDel)差异的序列,设计了19条InDel引物。用34对SSR及InDel引物在6个大白菜(Brassica rapassp.pekinesis)材料中进行多态性研究,发现28对引物能扩增出理想的PCR产物,有效扩增率为82.35%,其中27对引物具有多态性,多态性比率为79.41%。为验证SSR引物的真实性,随机对4对SSR引物的部分白菜扩增片段进行了测序,发现100%的片段具有相应的SSR位点。28对SSR和InDel引物在甘蓝(B.oleracea)、油菜(B.napus)和萝卜(Raphanus sativus)品种的有效扩增率分别为85.71%、100%和77.78%,说明新开发的SSR和InDel标记具有较好的多态性和通用性。利用6对引物分析了48份十字花科种质的遗传多样性,结果表明48份材料被明显地区分成白菜和甘蓝组、萝卜组、油菜组3大类群,与传统分类一致。大白菜SSR和InDel标记的开发对于十字花科种质亲缘关系及遗传多样性分析具有重要的应用价值。     

紫楠转录组EST-SSR标记开发及通用性分析

紫楠(Phoebe sheareri)是商品材金丝楠木的原植物种之一,现存野生资源日益减少,为了进一步掌握其遗传多样性和遗传结构特征,大规模开发该种表达序列标签-简单重复序列(expressed sequence tag-simple sequence repeat,EST-SSR)标记迫在眉睫。本研究首次进行紫楠转录组高通量测序,挖掘SSR位点和开发EST-SSR标记,并进行引物的初步验证以及在楠属植物的通用性检测。结果显示,通过Illumina Hiseq 2500测序共获得43 781条Unigene,应用MISA软件鉴定了6 958个SSR位点,分布频率为15.89%,平均每5.31 kb出现1个SSR位点。紫楠SSR位点共包括340种重复基元,以二、三核苷酸为主,其优势重复基元分别为AG/CT(23.99%)和AAG/CCT(12.81%)。基于不同重复基元类型设计合成了94对SSR引物,以10份紫楠及同属4种楠木的基因组DNA为模板对其有效性及通用性进行初步验证,筛选出具有清晰扩增产物的引物41对,其中32对具有多态性,其平均等位基因数2.75个,观察杂合度(heterozygosity,Ho)、期望杂合度(heterozygosity,He)、多态信息含量(polymorphism information content,PIC)分别为0.369、0.563和0.541,且在同属材料中通用性较高。紫楠转录组测序获得的Unigene可作为SSR标记开发的有效来源,所获得的EST-SSR引物可为紫楠及楠属其他树种的遗传结构分析、种质资源利用及遗传图谱构建提供有效的分子标记。     

基于SSR标记的我国主栽日本栗品种(系)遗传结构分析和指纹图谱构建

为解析我国主栽日本栗品种资源的遗传多样性并构建其指纹图谱,本研究通过毛细管电泳和高质量的17个SSR分子标记对日本栗品种资源进行位点检测。结果显示,日本栗与茅栗具有较近的种间亲缘关系。在59份日本栗品种(系)中共检测到131个等位位点,每个标记平均有7.706个等位位点;多态信息含量(PIC)变幅为0.375~0.815,平均值为0.605;供试日本栗品种表现出高的遗传多样性。系统发育树、群体结构和主坐标分析结果一致,支持中国境内的部分日本栗品种(系)独立形成一个分支,且大多品种为杂交资源。此外,本研究根据多位点匹配分析确定了CmSI0922、CmSI00702和CmSI0658为核心引物,并利用这3个核心引物构建了59份日本栗品种(系)的指纹图谱。综上所述,相比其他栗属植物,日本栗分布范围较狭窄,但其具有丰富的遗传多样性,且品种资源间存在广泛的基因流。本研究成功构建了59份日本栗品种(系)资源的具有唯一对应关系的指纹图谱,为栗属植物的资源鉴定和保护利用提供了有力支撑。     

菊花EST-SSR标记开发及其对万寿菊的可转移性研究

为开发菊花EST-SSR标记并用于万春菊资源分析,研究了菊花的EST-SSR特征、标记开发及其在万寿菊上的可转移性。结果表明,菊花EST-SSR出现频率为5.35%,平均每10.64 kb存在1个SSR位点。在这些SSR位点中,共有83种重复基元,2-6核苷酸重复类型分别为10、40、14、5和14种。以14个菊花品种DNA为模板,22对菊花EST-SSR引物中14对可以扩增到清晰且稳定的PCR产物,共检出49个位点,平均每对引物可扩增出3.5条多态性片段,平均多态性信息含量(PIC)为0.751。在14对有效引物中,8对可以在待检万寿菊样品中扩增到清晰稳定的条带,可转移率为57.14%。综上所述,菊花以三核苷酸重复类型占主导,六核苷酸重复类型高于其它植物种类,菊花EST-SSR引物多态性信息含量处于较高水平。本研究可为万寿菊分子标记辅助育种奠定科学基础。     

利用SSR分析小豆种质遗传多样性

摘要：小豆是一类重要的食用豆,本研究利用45对SSR引物对小豆基因组DNA进行了SSR标记的筛选鉴定,共筛选出多态性良好、扩增效果稳定的SSR引物18对。利用筛选出的18个SSR标记,分析了来自我国栽培小豆优异种质53份和日本引进种质27份,旨在阐明其遗传多样性特点,为育种利用提供理论依据。结果表明,在所有参试的80份小豆种质中共鉴定出等位变异92个,平均每个位点为5.1个;其中53份国内小豆和27份日本小豆的等位变异数分别为89个和74个,平均每个位点分别为4.9个和4.1个。所有供试小豆平均每个位点的多态信息含量（PIC）为0.64,变化范围为0.23～0.83,其中国内小豆的平均PIC值为0.63,变化范围为0.23~0.86;日本小豆平均PIC值为0.61,变化范围为0.20~0.81。国内栽培小豆和日本小豆在等位变异数、多态信息含量（PIC）、遗传相似性系数均存在差异,UPGMA聚类分析将参试的80份小豆明显分为五大类,聚类结果与小豆种质地理起源呈现出一定的相关性。试验表明,在小豆遗传育种中,可以通过种质资源相互利用来拓宽育成品种的遗传基础,同时这些SSR标记对于小豆资源DNA指纹图谱构建、遗传作图、基因型鉴定及分子标记辅助育种具有重要意义。     

大白菜硫代葡萄糖甙合成基因SSR标记的开发

硫代葡萄糖甙(glucosinolates,GS)是一种含氮、硫的重要植物次生代谢产物,是十字花科蔬菜风味的主要来源。本研究根据拟南芥(Arabidopsis thaliana)和大白菜(Brassica rapa ssp.pekinensis)基因组序列信息,比对GS生物合成相关基因的序列信息,发现大白菜中与GS含量相关的候选基因102个,分布于10条染色体上。拟南芥GS合成基因在大白菜中的同源基因个数分别为:零拷贝基因8个、单拷贝基因13个、2拷贝基因17个、2个以上多拷贝基因14个。通过FASTPCR6.0软件分析目标基因上下游序列各5kb,共开发出237个简单重复序列(SSR)位点,16个基因没有发现SSR位点,72个基因存在1~4个SSR位点,5个基因存在5个SSR位点,4个基因存在6个SSR位点,4个基因存在7个SSR位点,1个基因存在8个SSR位点。所开发的SSR位点中,共发现4种重复类型:单核苷酸重复最多,共122个,占SSR总数的51.4%;其次是二核苷酸重复类型,共48个,占SSR总数的20.3%;三核苷酸重复类型最少,共7个,占SSR总数的3.0%,另外60个SSR无明显的重复类型。具有SSR位点的86个基因中,77个基因可以设计SSR特异引物,其中49对特异引物在供试的75份大白菜高代自交系中得到有效扩增。其中16对引物具有多态性,占全部引物的20.8%;18对引物无多态性,占全部引物的23.4%;15对引物杂带多,占全部引物的19.5%;另外28对引物无扩增产物,占全部引物的36.4%。最终11对获得了清晰多态性扩增产物,共检测出26个等位基因。本研究为分子标记辅助选择培育高有益GS成分的大白菜新品种提供了基础资料,进而加快大白菜营养品质育种的进程。     

用EST—SSR分子标记技术构建大白菜核心种质及其指纹图谱库

摘要利用EST-SSR分子标记对大白菜种质资源基因库中686份样品所代表的1900份大白菜种质资源进行分析研究。构建大白菜种质资源的核心种质并且形成核心种质的EST—SSR指纹图谱库。结果表明利用4组鉴定白菜品种的EST—SSR的特异性标记组合,获得近158个EST—SSR多态的标记,对大白菜种质资源基因库中686份样品所代表的1900份大白菜种质资源进行核心种质的构建提供了分析数据。形成的核心种质包括168份样品,占库存资源的8．8％,它的多态位点百分率保持了原群体的100％。所构建的核心种质涵盖了原资源的绝大部分区域来源的品种,包含了早、中、晚熟品种中所有典型的大白菜类型和其相关的特征特性。并进一步进行了核心种质资源遗传多样性分析。核心种质的EST—SSR指纹图谱库中,每一份样品的指纹都是唯一的,为登记、评价、整理、分发、繁殖等种质资源库的管理和育种者对其材料的利用提供了重要的有价值的信息。EST-SSR标记组合是构建中国大白菜核心种质及其指纹图谱的经济、高效的方法。     

云南杂交玉米SSR标记核心引物的筛选及多样性分析

为降低合成引物成本,加快杂交玉米品种鉴定进程,筛选适用于云南玉米杂交种SSR标记鉴定的核心引物。本研究用玉米SSR标记鉴定规程中推荐的40对SSR引物对12个杂交玉米品种DNA进行扩增,筛选出多态性高、扩增效果好、稳定性好的20对引物,推荐其作为云南玉米杂交种特异性鉴定的核心引物。并用筛选的核心引物对云南220个杂交玉米材料进行多样性分析及评价。筛选的20对SSR引物在12个杂交玉米品种中共检测到216个等位变异,平均每对引物检测到10.80个。20对SSR核心引物在220个杂交玉米材料中共检测到236个等位变异,平均每对引物检测到11.80个;平均有效等位变异为3.158 8;平均Shannon-Weaver多样性信息指数为3.028 2。聚类分析表明,220个杂交玉米材料间的相似系数为0.62~0.95。以0.62为阈值可将220个杂交玉米材料划分为两大类群,第Ⅰ类群包括10个玉米材料,占4.5%;第Ⅱ类群包括210个玉米材料,占95.5%。本研究筛选的20对SSR引物多态性高、扩增效果好、稳定性好,可作为云南玉米杂交种特异性鉴定的核心引物。     

Development of EST-SSR in foxtail millet (<Emphasis Type="Italic">Setaria italica</Emphasis>)

The development of EST-SSR in foxtail millet (Setaria italica) for polymorphism and transferability study was reported here. From 1213 EST sequences, 30 SSRs were obtained and primers were designed for 26 SSRs. Among them, four pairs of SSR primers amplified polymorphic products in 12 foxtail millet cultivars and one accession of Setaria viridis, a wild relative of foxtail millet, with 10 alleles detected for the four loci and 2.5 alleles per locus. In addition, ten SSR markers could be transferred to other nine Gramineae species. The putative functions of 11 ESTs containing polymorphic and transferable SSRs were also identified.     

Genetic diversity analysis of hulless barley from Shangri-la region revealed by SSR and AFLP markers

For adding the hulless barley resources of Shangri-la region to the global barley resource library, a basic work was done by us to assess their genetic diversity of this region. The genetic diversity of 60 hulless barley samples collected from three counties in Shangri-la region of Yunnan Province, were studied using SSR (simple sequence repeats) and AFLP (amplified fragment length polymorphism) markers. A total of 70 alleles were detected for 19 pairs of SSR primers, and 525 band containing 464 polymorphic bands were revealed for 5 pairs of AFLP primers. The value of polymorphism information content (PIC) ranged from 0.03 to 0.86 for SSR primers. The total numbers of alleles were 51, 55, 43 in three populations and the polymorphic bands were 188, 205 and 141. The genetic distances and genetic identity among the three populations showed their close relationship. The gene diversity among populations relative to the total population diversity (Gst) was 0.13 for SSR markers and 0.02 for AFLP markers and indicated that just 13 and 2% variations were among populations, respectively. The UPGMA cluster analysis revealed that all of the samples grouped randomly rather than clustered into distinct groups corresponding to their populations, row types and spring/fall types. We concluded that there was high genetic diversity in the population of Shangri-la region and the formation of diversity was related to complex environment and inhabitants’ traditional practices.     

甘蓝SSR标记在近缘种青花菜的通用性及其应用

本研究对50条甘蓝SSR引物在其近缘种青花菜中的通用性进行了分析,结果表明,38对引物在青花菜上可有效扩增,扩增产物分子量在100～1500bp,有效扩增比率为76%,其中18%具有较好的多态性,揭示了两种作物基因组间存在一定的相似性。同时利用获得的多态性较好的9对引物对青花菜进行基因型鉴定和遗传多样性分析,20份青花菜基因型中共检测到51个基因位点,平均每个引物组合可扩增出5.67个条带,多态性为66.7%。多引物组合可鉴别出所有青花菜基因型。聚类分析结果表明同一来源的基因型间具有相近的遗传基础,且聚类与熟性具有一定的相关性。本研究为今后青花菜种质资源的收集、利用及分子标记辅助育种提供了新的SSR标记和参考。     

中国96个荔枝种质资源的EST-SSR遗传多样性分析

根据本实验室已获得的荔枝果皮cDNA文库EST序列,通过SSRIT在线检索,从3391条EST序列中,发现305条含有SSR,占整个文库EST的8.99%。利用SSR-ESTs序列共设计100对EST-SSR引物,其中62对在荔枝上有扩增产物,50对有扩增多态性,即具有一定的通用性。接着从96份荔枝种质中选取12个品种的基因组DNA,开展核心引物筛选,共筛选出多态性较好的EST-SSR分子标记30个;这30个EST-SSR分子标记在96份资源共扩出284条带,不同引物的扩增条带在3～18条之间,平均9.47条,其中有282条为多态性带,多态率高达99.30%,每对引物的Nei＇s基因多样度范围为0.186～0.396,香农信息指数范围为0.318～0.558;此外,系统聚类分析结果表明,在相似系数0.5525处,可将96份荔枝种质资源分成了8大类群,该8大类群基本与其生态类型和植物学性状特征相符。在此基础上,还对荔枝的主栽品种和特殊种质进行鉴别,结果表明,该30个EST-SSR分子标记在不同品种间可产生较清晰可辨的多态性差异,为荔枝品种以及种质资源鉴别和鉴定的分子指纹的构建奠定了良好基础。     

南瓜栽培品种的SSR分子标记分析及农艺性状多样性研究

为了研究南瓜栽培品种的遗传多样性,本研究利用43个简单序列重复(SSR)分子标记,对35份南瓜育成品种及地方品种进行了分子标记分析,并调查了农艺性状。结果表明,43个SSR标记均能扩增出多态性条带,共检测到155个等位基因,平均每个标记能检测到3.6个等位基因,多态性信息含量(PIC)为0.130 8~0.775 4,平均值为0.487 2。利用非加权组平均法(UPGMA)进行聚类分析,结果表明35份材料可分为三大类,分别与中国南瓜、印度南瓜和美洲南瓜三个种吻合,且印度南瓜与美洲南瓜之间的亲缘关系较近。农艺性状调查结果表明,不同栽培种之间以及同一栽培种内的不同品种之间,都发现有农艺性状差别明显的情况。本研究为南瓜种质资源的保护、品种指纹图谱的建立及分子育种提供了理论依据。     

利用SSR对60个玉米自交系进行杂种优势群划分初探

用SSR对60个玉米自交系的DNA进行分子标记和杂种优势群划分研究。利用14对SSR引物在供试材料中检测出57个等位基因变异,每对引物检测等位基因2～7个,平均为4．07个,多态信息量变化范围为0．389～0．832,平均为0．692。自交系间遗传相似系数变幅为0．058～0．756,UPGMA聚类分析表明,供试自交系可分为五个类群。利用这14对具有较高多态性信息量的引物,可以对供试材料进行初步鉴定。     

大蒜种质遗传多样性的SSR分析

为了探索中国大蒜种质个体的SSR位点的分布情况,为品种鉴定、保存及遗传改良提供分子生物学依据,利用6对SSR引物对40个大蒜(Allium sativumL.)品种进行聚类分析、主成分分析及遗传多样性评价。共检测到21个多态性位点,平均每对引物可扩增出约3.5条多态性片段,多态性百分率为56.76%;SSR引物组合平均有效等位基因数、Nei基因多样度和Shannon信息指数分别为1.5551、0.3414和0.5188。聚类分析显示,6对SSR引物可把40份大蒜种质资源从0.59相似系数水平上3个类群。第一类群包含28份种质,在相似系数为0.73的水平上进一步又被分成了3个亚类;第二亚类仅包含2份种质;第三亚类包含10份种质,在0.68的相似系数水平上分成了2个亚类。主成分分析和UPGMA的结果基本一致。不同地理来源的大蒜种质的Shannon-Weaver多样性指数的变幅为0.0576~0.4179,说明大蒜种质遗传多样性丰富。本研究利用SSR分子标记技术较准确地解析大蒜不同材料间的亲缘关系及遗传多样性,为中国大蒜SSR分子标记提供基础资料。     

Exploitation of <Emphasis Type="Italic">Malus</Emphasis> EST-SSRs and the utility in evaluation of genetic diversity in <Emphasis Type="Italic">Malus</Emphasis> and <Emphasis Type="Italic">Pyrus</Emphasis>

A total of 8117 suitable SSR-contaning ESTs were acquired by screening from a Malus EST database, among which dinudeotide SSRs were the most abundant repeat motif, within which, CT/TC followed by AG/GA were predominant. Based on the suitable sequences, we developed 147 SSR primer pairs, of which 94 pairs gave amplifications within the expected size range while 65 pairs were found to be polymorphic after a preliminary test. Eighteen primer pairs selected randomly were further used to assess genetic relationship among 20 Malus species or cultivars. As a result, these primers displayed high level of polymorphism with a mean of 6.94 alleles per locus and UPGMA cluster analysis grouped twenty Malus accessions into five groups at the similarity level of 0.6800 that were largely congruent to the traditional taxonomy. Subsequently, all of the 94 primer pairs were tested on four accessions of Pyrus to evaluate the transferability of the markers, and 40 of 72 functional SSRs produced polymorphic amplicons from which 8 SSR loci selected randomly were employed to analyze genetic diversity and relationship among a collection of Pyrus. The 8 primer pairs produced expected bands with the similar size in apples with an average of 7.375 alleles per locus. The observed heterozygosity of different loci ranged from 0.29 (MES₉₆) to 0.83 (MES₁₃₈), with a mean of 0.55 which is lower than 0.63 reported in genome-derived SSR marker analysis in Pyrus. The UPGMA dendrogram was similar to the previous results obtained by using RAPD and AFLP markers. Our results showed that these EST-SSR markers displayed reliable amplification and considerable polymorphism in both Malus and Pyrus, and will contribute to the knowledge of genetic study of Malus and genetically closed genera.