ET-ISJ标记的开发及陆地棉遗传图谱构建

根据植物结构基因外显子拼接位点的保守序列,设计扩增外显子的ET-ISJ (exon targeted intron-exon splice junction)标记引物。利用1 280对ET-ISJ引物组合,在陆地棉品种渝棉1号和T586中,筛选获得69对多态性引物组合,占引物组合的5.4%。用多态性ET-ISJ引物组合检测(渝棉1号×T586)F_2:7重组近交系群体,得到70个位点。以70个ET-ISJ标记位点与523个SSR、59个IT-ISJ、29个SRAP和8个形态标记进行连锁分析,构建的遗传连锁图谱包括59个连锁群和673个位点(68个ET-ISJ、510个SSR、58个IT-ISJ、29个SRAP和8个形态标记)。连锁图覆盖3 216.7 cM,占棉花基因组的72.3%,标记间平均长度为4.8 cM。68个ET-ISJ标记分布于20条染色体。研究表明ET-ISJ标记多态性较高、稳定性好,可有效用于棉花与其他植物遗传连锁图谱构建。     

棉花第14染色体分子标记连锁群的构建及其应用

 利用置换系CSB14Sh与TM-1产生F₂分离群体,以SSR标记构建连锁图对置换系进行分子鉴定。利用从覆盖全基因组的3800对引物筛选出的15对多态性引物对群体进行扩增,产生23个分子标记位点。其中,21个分子标记进入了同1个连锁群。通过与前人的分子图谱比较,把该连锁群定位在第14染色体上。表明TM-1与CSB14Sh在第14条染色体上有差异,而在其它染色体上没有差异。再结合染色体置换系构建的过程,可以认为CSB14Sh确实为第14条染色体短臂的置换系。     

陆地棉抗黄萎病性状的遗传及分子标记研究

 以陆地棉抗黄萎病品系常96和感病品种军棉1号为研究材料,构建了一个含有138个F₂单株的作图群体。利用强致病力菌株VD8对P₁、P₂、F₁、F_2：3群体进行营养钵接种,估算各世代的相对病指。应用主基因 多基因混合遗传模型分析得出该组合的最适遗传模型为C-0模型,即加性-显性-上位性多基因模型。对1998对SSR引物和230对SRAP引物进行筛选,获得148个SSR和6个SRAP多态性标记位点,进一步利用MAPMAKER作图软件,构建了一张含122个标记位点的陆陆杂种遗传连锁图。利用复合区间作图法在第9染色体NAU462-JESPR114区间内,检测到1个抗黄萎病QTL,可解释的表型变异为13.8%。     

鲁棉研15号纤维品质性状QTL定位研究

 以陆地棉（Gossypium hirsutum L.）杂交种鲁棉研15号的F₂群体为作图群体,利用SSR标记和JoinMap3.0软件构建遗传连锁图谱;利用复合区间作图法分别对随机组成的3个鲁棉研15号的F_2:3家系亚群体进行纤维品质性状QTL定位。构建的遗传连锁图谱包含116个多态位点,25个连锁群,全长892.25 cM,覆盖棉花总基因组的20.05%,平均每个连锁群4.64个标记,标记间平均距离7.76 cM;根据已有图谱的定位结果,19个连锁群与染色体建立了联系。在3个F_2:3家系亚群体中共检测到46个QTL,其中16个为纤维长度（FL）QTL、7个为纤维强度（FS）、12个为麦克隆值（FM）、6个为伸长率（FE）,5个为整齐度指数（FU）。发现在A_h05、A_h08、A_h09、D_h02染色体上QTL有成簇分布的现象,并在3个亚群体中检测到一些受环境影响较小、稳定遗传的QTL。这些QTL可以在今后应用于分子标记辅助选择。     

陆海高代回交群体抗黄萎病QTL定位

【目的】定位棉花抗黄萎病数量性状位点(Quantitative trait loci, QTL)。【方法】以海7124和TM-1配制抗感组合F1,再以鲁棉研28为轮回亲本构建的137个BC4F1家系为作图群体,筛选出多态性重复序列(Simple sequence repeat, SSR)标记,并与已发表的整合高密度遗传连锁图谱相比对,构建遗传图谱。采用复合区间作图法(Composite interval mapping,CIM)进行大田和病圃两个环境下抗黄萎病QTL定位。【结果】216个多态性SSR位点分布在26条染色体上,可覆盖棉花基因组3 380 cM(centi Morgan),标记间平均距离15.77 cM。定位到6个QTLs,分布在6条染色体上,可解释表型变异8.56%～20.26%,其中5个QTLs与前人研究结果相一致,在第1染色体上新定位到一个QTL。本研究可为分子标记辅助选择抗病育种提供帮助。【结论】定位到6个黄萎病相关QTLs,其中1个是在第1染色体上新发现的QTL。     

小麦分子遗传图谱的加密

高密度的分子标记遗传图谱是QTL定位、图位克隆和分子标记辅助选择等研究的基础。以小麦品种“京花1号/小白冬麦”的双单倍体(DH)群体和“农大015/复壮30”的重组自交系(RIL)群体为作图群体,选用在DH群体双亲间的339个多态性标记和在RIL群体双亲间的343个多态性标记分析作图群体各个株系的基因型,对本中心近年开发的SCAR、EST-SSR标记以及他人开发的SSR、EST-SSR标记进行了染色体定位,并利用连锁分析软件Joinmap 4.0将2个作图群体的结果整合,最终构建了10个连锁群,将217个SSR、EST-SSR和SCAR位点定位在9条染色体上,进一步提高了小麦遗传图谱的密度。     

棉属野生种克劳茨基棉(Gossypium klotzschianum)基因组向陆地棉的渐渗

 棉花远缘种质是改良栽培种的丰富资源,野生种遗传变异的有效利用依赖于鉴定并渐渗理想的野生种DNA进入栽培种的能力。为了检测二倍体野生种克劳茨基棉染色质在陆地棉中的渐渗情况,构建了一个来自于（陆地棉×克劳茨基棉）×陆地棉的BC₁ F₂群体,并用320个覆盖棉花基因组的SSR标记来监测外源种质的转入;只有38个标记在BC₁F₂群体中显示了分离,这些标记分布于14条染色体,组成了18个渐渗片段;通过比较发表的棉花遗传图谱,这18条渐渗片段的总长为595 cM;同时两个形态性状（黄色花瓣和开放花蕾）被定位于13号染色体。通过分子和形态鉴定,结果证实克劳茨基棉染色质已被渐渗进陆地棉遗传背景中。利用这种特异的标记将会促进理想的外源基因转入栽培棉。     

利用染色体片段代换系定位棉花抗黄萎病QTL

通过陆地棉与海岛棉杂交并与陆地棉回交,获得1个染色体片段代换系苏VR043,抗江苏非落叶型黄萎病菌系BP2。分子检测表明,苏VR043兼有陆地棉苏棉8号的遗传背景和海7124的D4染色体片段。以苏VR043和苏棉8号为亲本构建包含176个单株的F2群体,通过标记分析和F2:3家系抗病鉴定,发现抗病性状与标记NAU3392连锁,p值为2.3×10-12。根据棉花D组染色体测序结果,参照置换区段的基因组序列,合成92对SSR引物;PCR扩增分析发现,有5对引物在苏棉8号和苏VR043之间表现多态性,并将抗病主效QTL定位在标记ZHX32和NAU3392之间,标记间遗传距离为3.2 c M,QTL解释表型变异64.8%。同时参照棉花D组测序结果,提取对应的置换区段序列,预测包含63个基因,基因聚类分析表明7个基因参与抗逆反应,其中1个基因与抗病相关。     

大豆对大豆花叶病毒株系SC6和SC17抗病基因的精细定位

针对我国北方和长江流域大豆产区广泛分布的SMV株系SC6和SC17,利用2个抗病大豆品种Q0926和中豆35分别与感病品种南农1138-2和南农菜豆5号配制2个抗感杂交组合Q0926×南农1138-2和中豆35×南农菜豆5号以及一个抗抗组合Q0926×中豆35,研究3个组合的F₁、F₂、F_2:3抗性遗传规律,探讨Q0926对SC6和中豆35对SC17及2个抗病品种对同一SMV株系抗性基因的等位关系,并对大豆对2个株系的抗病基因进行了标记定位。结果显示,Q0926×南农1138-2和中豆35×南农菜豆5号2个抗感杂交组合在分别接种SC6和SC17后,F₁表现抗病,F₂呈3抗∶1感分离比例,F_2:3家系呈1抗∶2分离∶1感病的分离比率,表明Q0926对SC6和中豆35对SC17的抗病性分别由1对显性基因控制;抗抗组合Q0926×中豆35的F₁和F₂在接种2个株系后均未发现感病单株,表明Q0926与中豆35对SC6和SC17株系的抗病基因分别是等位或紧密连锁的。分别利用2个抗感组合的F₂和F_2:3群体对2个抗病基因的定位结果显示,第2染色体上的25个SSR标记与抗SC6的基因R_SC6连锁,最近的2个标记与抗性基因R_SC6的排列次序和遗传距离为BARCSOYSSR_02_0617(0.775 cM)-R_SC6-BARCSOYSSR_02_0621(0.519 cM);第2染色体上的38个SSR标记与抗SC17的基因R_SC17连锁。最近的2个标记与抗性基因R_SC17的排列次序和遗传距离为BARCSOYSSR_02_0622(0.264 cM)-R_SC17-BARCSOYSSR_02_0627(0.262 cM),其对应的物理区间分别为52 kb和60 kb。抗性遗传研究为抗大豆花叶病毒育种的亲本选配、后代选择提供了理论指导,抗性基因的标记定位研究为抗性基因的分子标记辅助选择和抗病基因的图位克隆奠定了基础。     

绿豆遗传连锁图谱的整合

利用绿豆及其近缘种的701对SSR引物,对现有绿豆遗传连锁图谱进行补充,结果在高感豆象绿豆栽培种Berken和高抗豆象绿豆野生种ACC41两亲本间筛选到多态性SSR引物104对。群体分析后,结合其他分子数据,使用作图软件Mapmaker/Exp 3.0b,获得一张含有179个遗传标记和12个连锁群,总长1831.8cM、平均图距10.2cM的新遗传连锁图谱,包括97个SSR标记,91个来自绿豆近缘种;RFLP标记76个;RAPD标记4个;STS标记2个。对32个绿豆、小豆共用SSR标记在遗传连锁图谱的分布分析发现,二个基因组间有一定程度的同源性,共用标记在连锁群上的排列顺序基本上一致,只有部分标记显示绿豆和小豆基因组在进化过程中发生了染色体重排;利用新图谱对ACC41的抗绿豆象主效基因重新定位,仍定位于I(9)连锁群,与其相邻分子标记的距离均小于8cM,其中与右翼SSR标记C220的距离约2.7cM。与原图谱比较,新定位的抗性基因与其相邻标记的连锁更加紧密。     

Mapping of Verticillium Wilt Resistance QTL with Interspecific Advanced Backcross Population between Upland Cotton (Gossypium hirsutum L.) and Sea-Island Cotton (G. barbadense L.)

[Objective] The aim of this study was to map quantitative trait loci (QTLs) of Verticillium wilt resistance in cotton. [Method]In this study, with the cultivar Lumianyan 28(Gossypium hirsutumL.) as the recipient parent and the F₁generation obtained from the cross Hai7124 (G. barbadense) and TM-1(G. hirsutumL.) as the donor parent, an interspecific advanced backcross population was constructed. Compared with the integrated high density genetic linkage map published, simple sequence repeat(SSR) markers of polymorphism were used to construct genetic linkage map. QTLs detection was conducted by composite interval mapping method in field and disease nursery. [Result] 216 simple sequence repeated (SSR) markers of polymorphism were assigned to 26 Chromosomes with a total map distance of 3 380 cM and an average distance of about 15.77 cM between two adjacent markers. Six QTLs located on 6 chromosomes had been detected and could explain phenotypic variance with 8.56%～20.26%. Five of Six QTLs were consistent with the previous study. Moreover, one novel QTL which located on Chromosome 1 was detected in this study. These results maybe helpful for the marker-assisted development of new cultivars which were resistant to Verticillium wilt. [Conclusion] Six QTLs were detected, one of them is a new QTL on chromosome 1.     

棉花抗黄萎病相关基因的序列和表达分析

黄萎病是棉花生产的主要病害,克隆抗病基因是培育棉花抗黄萎病品种的关键。本文根据前期的定位结果,结合棉花基因组测序信息,提取定位区段内基因组序列,预测获得63个基因。Gene Ontology分析表明63个基因参加多种生物进程,其中6个基因参与植物抗逆进程。根据Gene Ontology分析和前人研究结果,选择15个基因进行序列分析。启动子序列分析表明启动子区域包含各种抗逆的调控元件,其中6个基因包含了W-box元件。对海7124和苏棉8号棉花幼苗进行黄萎病菌处理,取病菌处理后不同时期的根,选择14个基因进行表达分析,结果表明在黄萎病菌处理后,有8个基因表达出现变化,其中在海7124和苏棉8号之间表达差异最大的基因是跨膜蛋白(Transmembrane protein 214-a isoform 1)、细胞色素P450(Cytochrome p450)和Udp-糖基转移酶UGT89A2(Udp-glycosyl transferase 89a2-like)基因。本研究为抗病基因克隆提供了候选基因。     

陆地棉极短纤维突变体基因Li_2的遗传与定位

Li2突变体是在纤维伸长发育阶段纤维极端缩短类型的突变体,其控制极短纤维表型的基因被命名为Li2。本文以(Li2×海7124)F2及(Li2×sub18)F2作为标记群体,结合本实验室最新的海陆种间分子遗传图谱上染色体18的标记信息,对陆地棉纤维突变体Li2的极短纤维性状进行基因定位。在(Li2×海7124)F2分离群体中,纤维性状分离比符合孟德尔3∶1的分离,证明Li2突变体的极短纤维性状是由一对完全显性单基因控制。而在(Li2×sub18)F2分离群体中,纤维性状分离比出现异常,不符合3∶1的分离比,这可能与Li2突变体的温敏特性有关。利用JoinMap 3.0连锁分析软件,使用含623个单株的(Li2×海7124)F2群体将Li2基因定位在18染色体的端部,与最近标记Z08的遗传距离为6.051 cM;使用含651个单株的(Li2×sub18)F2群体将Li2基因也定位在了18染色体的端部,与最近标记Z08的遗传距离为9.266 cM。研究结果为进一步精细定位与图位克隆该基因提供了基础。     

用相互嫁接和定量PCR分析棉花对棉花黄萎病的抗性

为了研究棉花对棉花黄萎病的抗性机制, 本文选用对棉花黄萎病表现抗病的海岛棉(Gossypium barbadense)材料海7124和Pima 90及感病的陆地棉(G. hirsutum)材料冀棉11, 通过相互嫁接的方法构建试验系统, 用棉花黄萎菌对其人工接种, 利用Real-time quantitative PCR (qPCR)技术分析其在感病和抗病棉花中侵染的差别。相互嫁接试验中感/抗和抗/感组合的病情指数介于感/感和抗/抗对照之间, 且相互嫁接棉株各个部位的IC值(侵染系数)也多介于其对照相应部位之间; 并且病情指数与不同部位IC值显著相关, 说明棉花黄萎菌可以通过接口在抗-感之间扩展。感/抗嫁接组合试验说明抗病材料的茎基部在抑制病原菌扩展中起重要的作用, 而抗/感类型试验说明抗病材料接口以上部分也具有抑制病原菌增殖的作用。总之, 抗病海岛棉无论作为砧木还是接穗, 都能有效抑制病原菌的扩展, 说明抗病海岛棉对棉花黄萎菌具全株抗性, 但茎基部在抑制病原菌扩展中起重要的作用; 同样, 感/抗和抗/感组合试验也说明感病材料的各个部位均不能抑制病原菌的定殖和扩展。     

Molecular mapping and characterization of an RGA locus RGAPtokin1-2 171 in chickpea

Resistance gene analog polymorphism (RGAP)is a targeted homology based method, which has been used in different crops to identify tightly linked markers for disease resistance genes and also to enrich the map with a different class of markers. In chickpea, using the RGA primers, which are designed based on the conserved motifs present in characterized R-genes, Bulk Segregant Analysis (BSA) was performed on a resistant bulk and a susceptible bulk along with parents for ascochyta blight resistance. Of all available RGAs and their48 different combinations, only one RGA showed polymorphism during BSA. This marker was evaluated in an F_7:8 population of142 RILs from an interspecific cross ofC. arietinum (FLIP 84-92C) × C. reticulatum (PI 599072) and was mapped toCicer linkage map. The genomic location of chickpea RGA was compared with the locations of mapped chickpea R-genes. This is the first RGA marker mapped to chickpea linkage map. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

User‐friendly markers linked to Fusarium wilt race 1 resistance Fw gene for marker‐assisted selection in pea

Fusarium wilt is one of the most widespread diseases of pea. Resistance to Fusarium wilt race 1 was reported as a single gene, Fw, located on linkage group III. The previously reported AFLP and RAPD markers linked to Fw have limited usage in marker‐assisted selection due to their map distance and linkage phase. Using 80 F₈ recombinant inbred lines (RILs) derived from the cross of Green Arrow × PI 179449, we amplified 72 polymorphic markers between resistant and susceptible lines with the target region amplified polymorphism (TRAP) technique. Marker–trait association analysis revealed a significant association. Five candidate markers were identified and three were converted into user‐friendly dominant SCAR markers. Forty‐eight pea cultivars with known resistant or susceptible phenotypes to Fusarium wilt race 1 verified the marker–trait association. These three markers, Fw_Trap_480, Fw_Trap_340 and Fw_Trap_220, are tightly linked to and only 1.2 cM away from the Fw locus and are therefore ideal for marker‐assisted selection. These newly identified markers are useful to assist in the isolation of the Fusarium wilt race 1 resistance gene in pea.     

中植棉2号抗黄萎病的主基因+多基因遗传特性分析

以感病品种861为父本、抗病品种中植棉2号为母本配制杂交组合,构建6个世代群体(P_1、P_2、F_1、B_1、B_2和F_2),并在田间病圃进行抗病性鉴定,利用主基因￣多基因混合遗传模型的多世代联合分析法研究陆地棉抗黄萎病遗传特性。结果表明,中植棉2号抗性遗传符合E-1遗传模型,即2对加性￣显性￣上位性主基因+加性￣显性多基因遗传模型。2对主基因遗传以显性效应为主,且第2对主基因的显性效应比第1对主基因的显性效应大,多基因遗传以加性效应为主。B_1、B_2和F_2的主基因遗传率分别为68.24%、30.71%和82.09%,多基因遗传率分别为0、24.96%和0,环境方差占总表型方差的17.01%~44.33%。     

小麦–中间偃麦草渗入系抗白粉病基因PmCH7124的分子定位

小麦新种质CH7124由八倍体小偃麦TAI8335与高感白粉病小麦品种晋麦33杂交后代衍生而来,在苗期对白粉病菌株E09、E20、E21、E23、E26、Bg1和Bg2表现免疫或高抗,抗病表现与TAI8335及其野生亲本中间偃麦草相似。基因组原位杂交未检测到CH7124含有外源染色体信号。利用CH7124与感病亲本SY95-71和绵阳11的杂交群体接种鉴定和遗传分析证实,CH7124成株期对E09的抗性由1对显性核基因控制,暂命名为Pm CH7124。采用分离群体分组分析法(bulked segregant analysis,BSA)对SY95-71/CH7124的F6群体进行SSR标记扫描,发现抗性基因Pm CH7124与5对SSR标记连锁,与两翼邻近标记Xgwm501和Xbarc101的遗传距离分别为1.7 c M和4.5 c M。利用中国春缺体–四体和双端体材料,将Pm CH7124及其连锁标记定位在小麦2B染色体长臂上。通过分析2BL上其他抗白粉病基因的抗谱、抗性来源、物理图谱位置以及连锁标记在Pm CH7124作图群体中的多态性,认为Pm CH7124不同于2BL上已知的抗白粉病基因Pm6、Pm33、Pm JM22、Ml Zec1、Ml AB10和Ml LX99。