普通小麦近缘种低分子量麦谷蛋白亚基Glu-A3基因的分离和鉴定

低分子量麦谷蛋白约占小麦种子贮藏蛋白的三分之一,对面团延展性和食品加工品质有重要影响。普通小麦近缘种是小麦遗传改良的重要基因资源。本研究利用Glu-A3位点特异性引物对野生二粒小麦、栽培二粒小麦、硬粒小麦及野生一粒小麦共计9份材料进行Glu A3-1、Glu A3-2、Glu A3-3基因扩增和鉴定,各发现5个等位变异,共计15个单元型;其中,有2个等位变异含有9个半胱氨酸残基,可能属于优良品质亚基。对小麦近缘种中这些Glu-A3位点等位变异的鉴别,进一步完善了小麦低分子量麦谷蛋白亚基的构成,并为小麦品质育种中亲本的选择提供了相应依据。     

基于SSR和InDel标记的海南荔枝种质资源遗传多样性分析

为了解232份主要来自海南的栽培荔枝、半野生荔枝和野生荔枝的遗传多样性及其演化地位,摸清荔枝品种中存在的同名异物和同物异名问题;本研究依据获得的荔枝EST序列和基因组序列开发了一批SSR和InDel标记,利用这些标记对232份荔枝种质资源进行了遗传多样性研究;取6个荔枝品种DNA为模板,筛选出18对SSR引物和12对InDel引物应用于遗传多样性研究,检测到基因位点141个,等位基因变异数范围为2~11个,平均4.70个,多态性位点为139个,多态性位点比率是98.58%。UPGMA聚类分析发现,232份荔枝种质资源的遗传相似系数是0.66~1.00;发现SSR引物的多态性大于InDel引物;在遗传相似系数为0.76处,供试材料分为15类,多数来自海南的荔枝资源能一起聚类,海南11份野生荔枝资源分别聚类在5个类群中,说明海南野生荔枝资源的遗传多样性较丰富。研究将为进一步开展荔枝遗传改良和育种提供依据。     

小麦高亲和性钾转运蛋白基因(HKT1)多样性分析与染色体定位

为了研究HKT1在普通小麦及其野生近缘种中的自然多样性,揭示HKT1结构与功能的关系,采用克隆测序的方法对38份普通小麦和13份小麦野生近缘种HKT1基因组序列进行了分析。在38份普通小麦材料中共发现5种HKT1序列,分别命名为HKT1-1~HKT1-5,其中29份材料仅含有1种类型HKT1。而在13份小麦野生近缘种中发现19种HKT1,其中根据HKT1基因组序列预测13种有完整读码框。普通六倍体小麦的核苷酸多样性仅相当于其野生近缘种的23.8%。这些结果表明,HKT1在小麦基因组中属于多拷贝基因,HKT1在栽培驯化过程中受到了选择,属于驯化基因。利用中国春小麦缺四体和W7984×Opata85作图群体,将HKT1基因定位于7B染色体长臂。     

基于转录组数据的三雌蕊小麦中SNP/InDel位点的挖掘

为了进一步定位Pis1基因,加快小麦的分子标记辅助育种工作,获得高质、高产、稳产的小麦品种。以川麦28(CM28)与其三雌蕊近等基因系CM28TP为研究材料,对CM28和CM28TP幼穗的3个阶段(幼穗长度为0.2～0.5 cm, 0.5～0.7 cm, 0.7～1.0 cm)进行转录组测序,然后通过GO数据库对变异位点所在的基因进行分类分析,并选取4个位于Pis1基因附近的SNP标记进行验证。结果表明,CM28TP和CM28幼穗3个阶段共有的SNP/InDel位点为5 310个,其中SNP位点5 024个,InDel位点286个。SNP位点中转换类型(63.33%)多于颠换类型(31.28%),两者的比值达到了2.02;InDel位点中插入类型(152个)多于缺失类型(134个);SNP/InDel位点在A基因组上分布最多、其次是B基因组、D基因组上最少。对SNP/InDel所在的基因进行GO分类注释表明,生物学进程中基因的占比最高,其次是细胞组分和分子功能。SNP/InDel位点对蛋白质功能的影响预测表明,有36个变异位点会严重影响蛋白质功能,中度影响蛋白质功能的位点有1 279个。从Pis1基因的定位区间附近筛选了4个SNP位点进行PCR扩增和测序验证,发现这4个位点与RNA-Seq分析结果一致,这表明挖掘出的SNP/InDel位点是准确的。本研究丰富了小麦中的SNP/InDel标记,为小麦高密度遗传图谱构建、基因定位和分子标记辅助选择育种奠定了基础,同时开发出的4个位于Pis1基因附近的SNP标记,为图位克隆该基因提供了可能。     

普通小麦rDNA的ITS区及其基因组起源

采用特异引物对普通小麦(Triticum aestivum L.) rDNA的ITS区片段进行PCR扩增并测序,通过邻接法聚类分析, 得到3种类型的扩增产物。结果表明,ITS区序列长度是602 bp,其中ITS1和ITS2分别有8个和20个变异位点,ITS区揭示的遗传分化距离变化范围为0~0.038,平均值为0.021。通过从GenBank搜索并下载普通小麦野生近缘种ITS序列与本研究获得的普通小麦ITS序列进行比对,并用MEGA、PAUP、PHYLIP软件分析,按Kimura-2参考模型计算分化距离,以旱雀麦(Bromus tectorum)为外类群邻接法构建聚类树。根据杂交后代具有亲本的ITS序列遗传特点,认为小麦形成较晚,尚未同步进化完全,从分子水平上为普通小麦是异源六倍体提供了证据。通过与其A、B、D基因组可能供体的ITS区序列进行比对分析发现各自有不同程度的变异,认为普通小麦在多倍体形成过程中发生了序列消除现象,结合我们提出的“同步进化”对于不同的基因或者说不同类型的DNA序列是不同步的假说,解释了无法找到真正供体的原因。综上所述,我们认为A、B、D基因组的原初供体可能分别是乌拉尔图小麦(T. urartu)、山羊草(T. speltoides)和节节麦(T. tauschii)。     

玉米Rubisco活化酶基因ZmRCA1的序列变异分析

Rubisco活化酶(RCA)是一种可激活光合作用关键酶Rubisco的伴侣蛋白,可通过对Rubisco的活性调节决定植物的碳同化效率。为了研究玉米ZmRCA1的多态性,本研究参考GenBank中编码玉米Rubisco活化酶的ZmRCA1基因组序列设计引物对玉米微核心种质的95份自交系的ZmRCA1进行测序,获得长约1 680 bp的基因组序列。多态分析表明,在1 680 bp的区间内共发现22个SNP和8个InDel,其中5个SNP和1个InDel变异产生氨基酸序列改变;频率在0.1以上的13个多态性位点共形成27种单倍型,利用6个多态性位点就可以分辨约90%的单倍型。ZmRCA1基因具有高度序列保守性,基因DNA序列相似性为97.9%,而氨基酸序列的相似性则达99.8%;中性检验表明ZmRCA1基因符合中性进化模型假设,没有发生纯化选择。     

InDel分子标记及其在水稻研究中的应用

InDel (insertion-deletion)分子标记是指根据在近缘物种或同一物种不同个体间基因组同一位点的序列发生不同大小DNA片段的插入或缺失(insertion-deletion)而设计的多态性引物.它具有分布密度大、准确性高,重演性好的特点,已广泛应用于水稻的遗传分析和分子辅助育种研究中.本研究对InDel分子标记的开发利用进行了综述,并着重总结了其在水稻的籼粳分化、遗传多样性分析、基因定位以及功能标记开发等方面的应用进展,旨在为今后更好地开展水稻MAS育种研究提供参考.     

基于Meta分析构建抗玉米粗缩病的染色体单片段代换系

为发掘玉米粗缩病抗性基因,解析其遗传规律。借助IBM2 2008 Neighbors遗传图谱,整合已报道的92个抗玉米粗缩病QTLs(Quantitative trait locus),通过Meta分析获得24个"一致性"抗病区间。利用生物信息分析,确定抗病区段的物理位置信息,在相关区段对郑58和齐319的全基因组重测序序列分析鉴定出7 142个InDel位点,其中546个含有InDel位点的序列可用于引物开发,进一步通过试验筛选出在郑58和齐319第2,4,5,6,7,8,10号染色体上的多态InDel位点158个。以抗粗缩病玉米自交系齐319为供体亲本,感病优良自交系郑58为受体亲本,利用上述InDel标记辅助选择构建整套染色体单片段代换系材料。为抗玉米粗缩病QTL位点的精细定位提供了可能,也为抗病育种提供新的种质资源。     

水稻中以遗传多样性分析为基础的分子标记

一系列分子标记系统的有效性允许我们比较其中两种标记系统在估计不同分类单位相互关系时的效率。本研究的目的是用简单序列重复(SSR)标记和随机扩增多态DNA(RAID)标记来评价40个水稻(Oryza sativa L)栽培品种和5个野生近缘种的遗传多样性。用36个十体引物和38个SSR引物对扩增后评价了这些试样的多态性。在40个栽培品种和5个野生近缘种中产生了总共499个RAPD标记，具有90．0％多态性。在所使用的38个SSR引物对中，仅有1个位点即RM115是多态的。     

小麦抗病基因同源序列(RGAs)的克隆与分析

RGA(抗性基因同源序列)法是克隆植物抗性基因的一种经济有效的方法,成为近年来的研究热点。本实验综合分析了拟南芥,西红柿,水稻,烟草等植物已克隆的抗性基因,并以这些抗性基因的NBS(核酸结合位点),LRR(富含亮氨酸重复),STK(丝氨酸/苏氨酸激酶)保守结构域设计并合成了几十对RGA引物,对小麦抗条锈病材料进行PCR扩增,获得以Xal-NBS为引物的R88RGA片段,经克隆和序列比对分析,发现该片段与逆境条件下植物抗病信号传导相关,与蛋白激酶同源性达到96%。此项研究对抗病机理的研究和基因的发掘有重要的指导意义。     

Localization of a Dwarfing Mutation in Upland Cotton Using InDel Markers Based on Genome Re-Sequencing Data

[Objective] InDel markers that were developed by comparing whole genome re-sequencing data were used to map the AS98 gene of a dwarf mutant of upland cotton (Gossypium hirsutum L.). [Method] An F2 segregation population was constructed from an upland-cotton dwarf mutant (AS98) and its wild type (LHF10), and InDel markers were developed based on genome re-sequencing data from the two parents. The InDel markers and the F2 generation were then used to map the AS98 gene of the dwarf mutant. [Result] A total of 114 InDel markers located in a previous mapping region were screened and used to genotype 223 F2 individuals. Ultimately, phenotypic data and 20 polymorphic primer pairs were used to construct a genetic linkage map. Molecular marker analysis mapped AS98 within a 6.9 cM distance of the marker InDel-50 on chromosome D12. [Conclusion] This study has demonstrated the feasibility of using InDel markers developed from re-sequencing data for gene localization in isolated populations derived from upland cotton dwarf materials. The resulting gene map provides a basis for future fine mapping and molecular-assisted selection breeding.     

水稻InDel和SSR标记多态性的比较分析

为评价插入缺失（InDel）标记在水稻分子育种中的应用价值,本研究用日本晴和9311序列筛选得到遍布每条染色体的20对InDel标记和53对SSR标记,分析46份粳稻和47份籼稻的遗传多样性。研究表明这些InDel标记在籼粳亚种间具有很高的多态性,亚种内多态性较低,平均多态性水平显著小于SSR标记,InDel标记具有数量多,扩增产物稳定和易于检测等优点,将InDel标记应用到遗传图谱构建、基因定位分析和标记辅助选择中可以加速研究进程。     

Development and Application of Cotton InDel Markers Based on High Throughput Sequencing

[Objective] Dimorphic InDel markers can be used for cotton variety identification and purity detection, to improve the accuracy and efficiency of cotton seed testing, and to play a role in molecular breeding of cotton. [Method] Based on the whole genome sequencing of 121 cotton varieties from different sources, the InDel markers with high polymorphism were developed according to polymorphism information content(PIC) and were applied in the genetic distance analysis and cluster analysis by using 66 cotton varieties in China. [Result] Totally 10 967 InDel were identified based on the next generation sequencing data of 121 cotton varieties. Among the 85 pairs of InDel primers synthesized, 64 were selected including 35 from At group and 29 from Dt group. The minimum average allelic frequency(MAF) of At and Dt chromosomes were 0.45 and 0.32, respectively, while the PIC were 0.49 and 0.40, respectively. The genetic distances of the 66 cotton varieties ranged from 0.04 to 0.65 centimorgan (cM), with an average of 0.39 cM. The two varieties with the largest genetic distance were Simian 3 and CCRI 36, and the two varieties with the smallest genetic distance were Xumian 18 and Xuza 3. [Conclusion] The 64 cotton dimorphic InDel markers can effectively reveal the relationships among varieties based on the genetic distance, and distinguish cotton varieties from different sources, which has certain theoretical significance and application value.     

基于高通量测序的大麦In Del标记开发及应用

分子标记是遗传研究的基础工具,广泛应用于遗传多样性研究、种质鉴定、遗传图谱构建和基因定位等领域。本研究基于大麦的全基因组重测序数据鉴定出的二态性SNP位点,开发出遍布全基因组的118对InDel引物。以49份不同地理来源的大麦种质检测其有效性,筛选出2个等位基因的共显性InDel标记72对,进一步对288份大麦种质进行遗传距离分析及构建系统发育树。结果显示,筛选到32个有效性的核心InDel标记,覆盖大麦7条染色体上,平均PIC为0.44,平均MAF为0.34;基于InDel标记位点的供试大麦的系统发育树结果揭示供试大麦具有丰富的遗传多样性,且能够将具有相同地理来源的多数品种聚为一类。表明开发的32个二态性InDel标记可有效地用于鉴定品种间的亲缘关系,且丰富了大麦品种鉴定的分子标记。上述核心InDel标记在大麦品种鉴定、大麦资源亲缘关系分析以及群体划分方面具有一定的理论意义和应用价值。     

利用SSR鉴定普通小麦-多枝赖草二体异附加系 Line24中外源染色体同源群的归属

用227对小麦微卫星引物进行PCR扩增，76对可在多枝赖草和耐黄矮病的普通小麦-多枝赖草二体异附加系Line24的小麦亲本中国春、丰抗13间检测到多态性。和多枝赖草相同而与Line24其他小麦亲本不同的扩增带。在这76对引物中，发现有4对引物能从Line24中扩增出进一步用Line24和普通小麦杂交得到的7个不同的单体异附加系进行验证，也得到同样的结果，说明这4对微卫星引物扩增出的特异带可以作为Line24中多枝赖草染色体的分子标记。根据这4对引物各自对应的微卫星标记位点在小麦染色体上的位置，说明Line24中附加的一对多枝赖草染色体是第3，5，6和7部分同源群多枝赖草染色体相互易位形成的。     

Characterisation of powdery mildew resistant lines derived from crosses between Triticum aestivum and Aegilops speltoides and Ae. mutica

Characterisation of introgressions of powdery mildew resistance into wheat from Aegilops speltoides and Ae. mutica was attempted by the application of cytological analysis of meiotic behaviour and molecular markers, based on isozymes and RAPD (random amplified polymorphic DNA). Cytological results suggest that a chromosome segment of Ae. speltoides has been successfully translocated to a wheat chromosome, while transfers from Ae. mutica appear to consist of whole chromosome substitutions. RAPD analysis detected eight bands in the line Sp1, and six bands in the line Mt1, which may be potential markers for powdery mildew (PM) resistance. In all Mt progenies the Ep-T1 product segregated, suggesting that the resistance gene is associated with the group 7 homoeologue in Ae. mutica. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

小麦微卫星引物对多枝赖草基因组DNA扩增的研究

用227对小麦微卫星引物对多枝赖草基因组DNA进行PCR扩增，共有81对引物有扩增产物，占所用引物的35．7％。这81对小麦微卫星引物涉及101个微卫星位点，覆盖了小麦全部7个部分同源群。其中有76对引物可在多枝赖草和中国春及丰抗13问扩增出多态性标记。这说明多枝赖草虽然和普通小麦亲缘关系较远，但小麦SSR引物还是可以在多枝赖草上应用的，这不仅拓宽了小麦微卫星引物的使用范围，更重要的是为使用小麦微卫星引物对普通小麦与多枝赖草远缘杂交种质材料进行深入研究奠定了基础。     

SSR、SFP、InDel和ILP标记在不同抗瘟性水稻品种中的应用比较

利用SSR、SFP、InDel和ILP标记对水稻品种进行通用性分析,明确其PCR扩增的有效性和多态性,以期为分子标记辅助选择的应用效果评价奠定基础。结果表明:选用1678对标记对TY和CO39进行PCR扩增,有扩增产物的标记为1578对,扩增产物率为94.04%,其中,两亲本间共检测到133对多态标记,多态检出率为10.34%。4种分子标记间比较发现,SSR标记具有数量多、染色体覆盖度广等特点,而ILP标记的多态检出率最高,达28.90%,分别是SSR、SFP和In Del标记的2.79、4.77、1.47倍。因此,在水稻育种实践中,将SSR和ILP标记结合用于基因型筛选,可以提高选择效率,加快育种进程。     

小麦区试品系DUS测试的分子标记

为了确定测试小麦(Triticum aestivum L.)区试品系特异性、一致性、稳定性(DUS)的分子标记,采用156个来自我国不同麦区的品种对SSR、EST-SSR和AFLP-SCAR标记的1334对引物进行筛选,根据在染色体上分布均匀、多态性信息指数较高、带型清晰、不同等位变异的带型易于区分及PCR产物稳定的原则,筛选出105对小麦品种DUS测试的分子标记引物,包括63对SSR引物、21对EST-SSR引物和21对AFLP-SCAR引物,可以检测122个位点的754个等位变异,平均每条染色体上被检测位点5.8个,平均每个位点包含7.2个等位变异。根据DUS测试的需求、引物的染色体分布、PIC值大小和带型特点,将105对引物分为21对核心引物、29对一级备用引物和55对二级备用引物。核心引物分辨力较高,可以完成约80%品系的特异性检测,约95%品系的种子纯度检测和约60%品系的一致性、稳定性检测;备用引物用于确定品系DNA位点纯合率和相似品种(品系)之间的遗传相似系数,以判断DNA指纹相同或相似的品种(品系)之间的相似性和特异性,评价核心标记中具有非纯位点的品系的DNA位点纯合度,同时完成核心引物未能完成的少数品系的种子纯度检测。通过在2006-2007、2007-2008、2008-2009年度对464个冬小麦区试品系DUS测试中的应用,证明105对引物具有很好的代表性和实用性,可以完成90%以上参试品系的DUS检测。