基于基因重测序信息的大豆基因靶向CAPS标记开发

为了开发大豆基因靶向的功能分子标记,本研究采用生物信息学方法分析了大豆基因重测序数据,筛选出酶切位点突变的SNP位点,设计PCR引物163对,选用东北地区主栽品种绥农14的DNA为模板进行PCR扩增,其中139对引物获得大小为400~1 200 bp的特异片段。以大豆绥农14、合丰25、Acher、Evans、Peking、PI209332、固新野生大豆、科丰1号和南农1138-2的DNA为模板,采用筛选的139对引物进行PCR扩增,对扩增产物进行酶切分析,发现73对引物的PCR产物具有酶切多态性,开发出CAPS标记73个。通过功能注释分析发现,这73个CAPS标记靶向的基因主要参与细胞内亚细胞定位过程、蛋白质的结合与催化以及代谢过程等,与大豆重要农艺性状的形成相关,可以用于大豆品种的鉴定和分子系统进化的研究。     

番茄叶霉病抗性基因Cf-5的CAPS标记建立

番茄是世界上最主要的蔬菜作物之一,叶霉病(Cladosporium fulvum Cooke)的发生和蔓延使保护地番茄生产受到严重影响,培育抗叶霉病的番茄品种是控制该病害最经济有效的方法。本研究根据Cf-5的基因序列设计特异扩增引物,以7个含有不同叶霉病抗病基因的品种为试材,扩增Cf-5基因2558～3523bp之间的单拷贝片段,7个材料均获得了约0．96Kb的特异扩增片段。用限制性内切酶TaqⅠ对该片段进行酶切,含Cf-5基因的材料产生了一条256bp的特异片段,而不含Cf—5基因的材料产生一条225bp的特异片段。从而建立了Cf-5基因的共显性CAPS标记。这一研究结果为Cf-5基因的分子标记辅助育种奠定了良好基础。     

瓣化型胡萝卜雄性不育基因atp6的CAPS标记建立

根据atp6的基因序列设计特异扩增引物，以瓣化型胡萝卜核质互作雄性不育系H05A及其保持系H05B为试材，扩增获得了1条约500bp的特异扩增片段。用限制性内切酶BglII对该片段进行酶切，不育系产生1条保持系中没有的特异片段，其分子量约为60bp。建立了atp6基因的CAPS标记，该分子标记可用于胡萝卜雄性不育分子标记辅助育种。     

水稻耐盐基因SKC1特异性CAPS标记的开发与验证

SKC1基因是已经成功克隆的水稻耐盐主效基因,位于水稻1号染色体。为在水稻育种中快速与高效利用SKC1耐盐基因,本研究利用经过TILLING技术检测得到的SKC1基因的SNP突变体为材料,分析突变位点的限制性酶切位点,筛选到特异性的内切酶Msc I,通过酶切PCR产物、琼脂糖电泳、酶切片段分析,开发建立了SKC1突变位点的CAPS标记,命名为CAPS/Msc I。并利用该标记对40份突变群体进行了纯合、杂合和野生型酶切分型,筛选出纯合突变体5份,并对选择结果进行了测序验证。结果表明该CAPS标记准确可靠,可用于耐盐分子标记辅助选择育种。     

CAPS标记开发及其在D8基因功能标记开发中的应用

本研究以我国160份来源于温带、热带与亚热带玉米自交系为材料,根据已经公布的D8基因序列及已鉴定的677功能位点,开发CAPS标记。结果发现限制性内切酶Bss SⅠ可用于该位点酶切分型,15个样品的分型结果与测序结果完全一致;利用开发的CAPS标记,对160份玉米自交系D8基因677位点进行基因分型,结果表明在160份自交系中共有151份能扩增出清晰条带,在9份自交系未扩增到条带;20份自交系D8基因677位点基因型为G型,131份自交系基因型为C型。该结果与Thornsberry等(2001)研究结果中该位点基因型的趋势一致,D8基因677位点开发的CAPS标记可用限制性内切酶快速检测,在玉米分子育种中有潜在的利用价值。     

番茄黄化卷叶病毒病抗病基因Ty-1的CAPS标记建立

本研究旨在筛选获得与番茄黄化卷叶病毒抗病基因Ty-1紧密连锁的分子标记,为番茄抗病育种提供技术支撑。根据与抗病基因Ty-1紧密连锁的RFLP标记序列设计特异引物,以抗病杂合体（Ty-1/ty-1）、抗病纯合体（Ty-1/Ty-1）和感病纯合体（ty-1/ty-1）材料提取的DNA为模板,进行PCR扩增,而后经不同的核酸内切酶酶切处理,筛选获得与Ty-1基因紧密连锁的CAPS标记。结果显示从4个标记中筛选获得了2个稳定可靠的CAPS标记,即TG97和Mi23。TG97标记在抗病杂合体产生398 bp、303 bp和95 bp 3个特异片段,抗病纯合体产生303 bp和95 bp 2个特异片段,感病纯合体产生398 bp一个特异片段。Mi23标记在抗病杂合体产生402 bp和354 bp 2个特异片段,抗病纯合体产生402 bp一个特异片段,感病纯合体产生354 bp一个特异片段。研究结果表明TG97和Mi23这2个CAPS标记均为共显性标记,可用于番茄抗病育种的辅助选择中。     

分子标记在辅助甜瓜"A"基因转育上的研究

对甜瓜雄花两性花同株与雌雄异花同株材料间杂交后代及回交后代的花性型分离研究表明,F2群体中单性花性状呈现单显性基因控制的3：1分离比例,证明供试材料雄花两性花同株与雌雄异花同株的基因型分别为aaGG和AAGG。并运用RAPD技术,在F2群体中采用混合分组分析法对A基因进行了分子标记筛选,找到一个与A基因连锁的大小约为500bp的RAPD标记。     

“上师大5号”巨胚水稻巨胚基因分子标记的建立

巨胚水稻"上师大5号"的巨胚基因(gec)编码链与正常胚水稻相比,在+125处有一个单碱基突变。根据这个单核苷酸的差异,本研究建立了一个CAPS(AluⅠ)分子标记及检测方法。研究显示:"上师大5号"巨胚基因PCR产物经AluⅠ酶切产生4个片段,分别是18 bp、76 bp、91 bp和273 bp;正常胚水稻巨胚基因PCR产物经AluⅠ酶切产生3个片段,分别是18 bp、76 bp和364 bp。两者之间主要差异在于273 bp和364 bp两条带;"上师大5号"与正常胚水稻杂交的F1代植株巨胚基因PCR产物经AluⅠ酶切能产生5条带,大小分别是18 bp、76 bp、91 bp、273 bp和364 bp,同时具有273 bp和364 bp两个特征性条带。开展本研究可为今后以"上师大5号"巨胚水稻为亲本,采用分子标记辅助选育巨胚水稻新品种奠定了重要的基础。     

多重PCR技术鉴定番茄Ty-1和Mi基因

利用同一PCR反应体系,对分别与番茄(Lycopersion esculentum)抗黄化曲叶病毒(Tomato YellowLeaf Curl virus)病的Ty-1基因和番茄抗根结线虫(root-knot nematode)的Mi基因紧密连锁的SCAR标记进行同时扩增筛选,扩增的特异性片段与单引物扩增片段完全吻合.与Ty-1基因紧密连锁的SCAR1标记为共显性标记,抗感材料均产生398 bp的特异片段,纯合和杂合抗病基因型存在TaqⅠ酶切位点,酶切后分别产生了303 bp和95 bp以及398 bp、303 bp和95 bp的特异性片段,而感病基因型无此酶切位点.与Mi基因紧密连锁的SCAR2标记也为共显性标记,抗感材料均产生750 bp的特异片段,纯合和杂合抗病基因型存在TaqⅠ酶切位点,酶切后分别产生了570bp和180bp以及750bp、570bp和180bp的特异性片段,而感病基因型无此酶切位点.酶切结果仍为750 bp的产物.经反复验证,结果准确可靠,可以用于在同一PCR反应体系中对两个抗病基因进行同时筛选鉴定.     

木薯块根肉质颜色基因CAPS标记的开发与验证

木薯块根肉质颜色是选育木薯品种尤其是食用木薯品种最重要的性状之一。前人研究表明木薯块根肉质的黄色与白色是由八氢番茄红素基因PSY2中的一个单核苷酸多态性(SNP)位点变异决定。本研究根据木薯PSY2的不同等位基因的DNA序列,开发了一个酶切扩增多态性序列(CAPS)标记,可在黄肉木薯中扩增出194 bp+66 bp的条带,在浅黄色木薯中扩增出194 bp+172 bp+66 bp的条带,在白色木薯中扩增出172 bp+66 bp的条带。利用该标记对木薯品种"新选048"的自交系后代单株进行验证,结合测序结果和田间块根肉质颜色,表明该标记的选择准确率高达100%。该CAPS标记的获得对于木薯分子标记辅助育种,加速木薯品种尤其是食用型品种的选育具有重要意义。     

基于SNP位点快速鉴定药用、斑点野生稻的dCAPS标记体系的建立

为防止野生稻重要基因资源流失,便于口岸准确快速鉴定,探讨了基于SNP位点建立dCAPS分子标记体系。采用生物信息学软件寻找了药用野生稻和斑点野生稻上7个基因碱基序列上适合设计错配引物的SNP位点,设计合成适当的错配引物进行PCR扩增,选择相应的限制性内切酶进行酶切。在这2种野生稻DNA的matk基因上分别找到1个合适的SNP位点,设计了3对错配引物,PCR后3种相应的限切酶都可以特异性地切开PCR产物,将药用野生稻或斑点野生稻与栽培稻和其它野生稻区分开来。本结果证明了dCAPS分子标记可以在口岸查验上应用。     

基于atpF-atpH序列鉴定稻属植物

为从分子水平上鉴定稻属,对稻属9种32份植物材料DNA条形码基因atpF-atpH进行PCR扩增并对PCR扩增产物测序,以近缘种植物为外类群建立系统进化树及序列差异分析,设计了鉴定稻属的特异性引物。结果表明,应用该特异性引物对稻属材料进行扩增,均获得与预期大小一致的113bp特异性目的片段,而对非稻属材料的扩增结果均呈阴性。系统进化树也显示出atpF-atpH基因可以很好将稻属区分开。这说明在条码基因差异位点分析的基础上,设计特异分子标记可用于稻属的鉴定,为珍贵物种的口岸鉴定提供了检测方法。     

山西冬小麦品种Waxy蛋白分析及分子标记研究

利用聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)法分析了山西100份小麦品种(系)Waxy蛋白的缺失类型,筛选出缺失Wx-B1蛋白亚基的材料8份。利用2个STS标记和1个SSR标记对不同Waxy蛋白缺失类型进行鉴定,验证其在分子标记辅助育种中的有效性,结果表明:Wx-7A位点的STS引物在野生型中扩增出1条450 bp的特异带,而在缺失Wx-A1蛋白亚基的突变材料中扩增出1条327 bp的特异带;Wx-4A位点的STS引物在野生型中扩增出1条440 bp的特异带,缺失Wx-B1蛋白亚基的突变材料中没有该扩增片段;Wx-7A,Wx-7D位点的SSR引物在野生型中分别扩增出1条265 bp和1条204 bp的特异带,在缺失Wx-A1和Wx-D1蛋白亚基的突变材料中没有扩增出该特异带。这3个标记可以用于分子标记辅助育种。     

糜子GBSSI基因功能标记的开发与验证

根据糜子胚乳直链淀粉合成调控基因Waxy(GBSSI)上已知功能位点的核苷酸差异设计功能分子标记,并对山西省270份糜子资源进行基因型检测和基因分型。通过对粳糯性状的鉴定,将表型与基因型结合对分子标记进行验证。对46份不同基因型糜子资源进行直链淀粉含量测定,分析该基因的遗传效应,评估其育种利用价值。GBSSI基因在糜子中以2种形式(L和S)存在,针对S型基因15 bp的InDel位点设计了一个功能标记(RYW214),该标记能有效区分126 bp、141 bp和杂合(126/141 bp) 3种带型,粳糯性鉴定显示该标记结果与表型鉴定结果吻合度高,达93.30%,Pearson相关性指数r为0.745。针对L型基因上的一个单核苷酸插入位点和一个SNP位点,设计了2个CAPS标记(RYW215、RYW216),该标记可对L基因准确分型。270份资源中,共有11种基因型。其中,基因型S_-15/L_F最多,有84份(31.10%),其次是S₀/S_-15/L_F (22.96%),S     

大豆EST-SNP的挖掘、鉴定及其CAPS标记的开发

采用生物信息学方法将大豆EST序列联配到大豆基因组序列上,挖掘到大豆EST-SNP位点537个。对其靶向基因进行功能注释分析,发现他们主要参与亚细胞定位、蛋白质结合与催化以及代谢等与大豆重要农艺性状形成相关的生物过程。同时开发了简便易行的SNP检测方法,利用EMBOSS软件筛选导致酶切位点改变的EST-SNP,分别以大豆绥农14、合丰25、Acher、Evans、Peking、PI209332、固新野生大豆、科丰1号、南农1138-2的DNA及其混合的DNA为模板,设计引物进行PCR扩增,发现44个PCR产物中有36个测序峰图在预期的EST-SNP位点表现出多态性。酶切分析发现26个PCR产物具有酶切多态性,可以作为CAPS标记。结果表明该EST-SNP挖掘体系及其CAPS标记转化系统具有高效率、低成本等优点,有利于促进大豆的遗传育种研究。     

番茄育种种质对南方根结线虫抗性评价及Mi-1基因检测

本研究以自育的26份番茄育种种质和抗南方根结线虫番茄品种‘仙客1号’及感南方根结线虫品种‘阿乃兹’为试验材料,采用病土盘栽自然发病鉴定、苗期二龄幼虫人工接种鉴定和PCR扩增及CAPS检测相结合的方法,研究供试材料对南方根结线虫的抗性水平及基因型。鉴定结果表明,供试的28份番茄材料中,高抗17份、抗病6份(包括抗病对照‘仙客1号’)、感病2份、高感3份(包括感病对照‘阿乃兹’),无免疫材料,且病土盘栽鉴定与苗期接种鉴定的结果一致。PCR扩增结果表明,27份番茄材料均能检测到一条750 bp的特异条带;TaqⅠ酶切结果显示,具有酶切位点的22份试材中有15份含纯合显性Mi-1/Mi-1基因、5份含杂合显性Mi-1/mi-1基因、2份含180 bp+250 bp+300 bp三条特异性片段,并且这22份试材对南方根结线虫表现高抗或抗,而其余5份不含显性Mi-1基因的试材则表现高感或感,证明Mi-1是具有抗南方根结线虫能力的基因,分子检测结果与病土盘栽鉴定和苗期接种鉴定的结果吻合率达92.6%;含有180 bp+250 bp+300 bp三条特异性片段的高抗材料可能含有其它抗根结线虫基因。分子检测与抗性鉴定相结合,能为创制抗南方根结线虫新种质提供一种更加省时、省力且经济有效的科学育种方法,可为番茄抗南方根结线虫育种提供理论依据和实践经验。     

番茄Ty-1、Ty-3和Mi基因的多重PCR体系建立及应用

本研究利用10份番茄材料,筛选出能够鉴定番茄抗黄化曲叶病基因Ty-1的双SNP标记,Ty-3基因的SCAR1标记和抗根结线虫病Mi基因的SCAR2标记。应用以上分子标记构建出同时检测番茄Ty-1、Ty-3和Mi基因的多重PCR体系。结果表明,多重PCR扩增结果与单引物PCR扩增结果一致,使用该体系只需1次PCR反应及琼脂糖凝胶电泳便可快速、准确地对番茄3种基因的基因型进行检测。对96份番茄材料的分子检测结果与田间鉴定结果吻合度达到94%以上。使用该体系无需PCR产物酶切反应,可大大缩短分子检测的时间,节省检测成本,检测结果能够有效地辅助番茄抗病育种工作。     

结球甘蓝(Brassica oleracea var. capitata)迟抽薹基因SCAR标记转CAPS标记

为了更加精确结球甘蓝迟抽薹基因标记。本研究以结球甘蓝冬性强的迟抽薹材料‘P02’和冬性弱的易抽薹材料‘A21’杂交得F1代,F1代自交至F3代为试验材料,并以课题组所设计的特定序列扩增(sequence characterized amplified regions, SCAR)标记的SCN1/248为引物。在F3代的785株结球甘蓝中有711株扩增出目的条带,有74株未能扩增出目的条带。经测序,该序列长度为248 bp,运用该序列共设计3对酶切扩增多态性序列(cleaved amplified polymorphic sequence, CAPS)引物,其中1对引物均扩增出目的条带,多态性消失,另外两对分别命名为SC01和SC02。结合田间127株结球甘蓝抽薹性状调查,有65株表现为迟抽薹,59株表现为易抽薹,3株表现为中间型,与SCAR扩增检测结果基本一致,将SCAR标记转换成CAPS标记,建立CAPS标记体系。本研究进一步精化了分子标记辅助选择,为做精确定位功能基因,选育优良的迟抽薹结球甘蓝品种提供了理论依据。     

基于PCR标记的陕西省部分地方小麦品种(系)糯蛋白基因的多样性分析

利用3个优化的STS标记对陕西省1960年以来引进和自育的99份小麦品种(系)的Waxy蛋白基因的变异情况进行了鉴定.结果表明,Wx-A1位点的标记在Wx-A1a和Wx-A1b基因型内分别扩增出336 bp和317 bp特异片段；Wx-B1a基因型内扩增出425 bp特异产物,Wx-B1b基因型内不扩增出此产物；Wx-...     

两种筛选水稻badh2-E2类型香味基因分子标记的建立

本研究根据香味基因(badh2-E2)与非香基因(Badh2)在第2外显子7个脱氧核苷酸序列缺失差异,建立了一个新的STS分子标记和检测方法;并根据badh2-E2与Badh2+310 bp位点脱氧核苷酸的差异性,建立一个新的CAPS(EheⅠ)分子标记和检测方法。结果显示:建立的STS分子标记与前人的报道相比扩增的条带更小,只有100 bp左右,能够更加清晰地鉴别出香与非香基因型之间的差异;而建立的CAPS(EheⅠ)分子标记,纯合非香稻可获得长度为292 bp和375 bp两条带,纯合香稻可获得长度为667 bp一条带,杂合F1植株可获得长度为292 bp、375 bp和667 bp3条带,对于不同基因型检测结果的判断效果更明显。采用本研究建立的方法能够提高水稻badh2-E2类型香味基因选择效率。