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。     

陆地棉遗传图谱构建及产量和纤维品质性状QTL定位

利用3 458对SSR引物筛选陆地棉中棉所35和渝棉1号间的多态性引物, 获得173对。以多态性引物检测(渝棉1号×中棉所35)F₂群体180个单株的标记基因型, 共获得178个标记位点。构建的遗传连锁图谱包括148个标记, 36个连锁群, 总长1 309.2 cM, 标记间平均距离8.8 cM, 覆盖棉花基因组的29.5%。36个连锁群中的28个分别被定位于20条染色体, 8个连锁群未定位于染色体。以渝棉1号×中棉所35的F₂、F_2:3群体的产量、纤维品质性状鉴定结果, 利用区间作图方法, 检测到4个产量性状QTL, 即2个衣分(LP)、1个铃重(BW)、1个籽指(SD); 5个纤维品质性状QTL, 即1个纤维长度(FL)、2个纤维比强度(FS)和2个纤维细度(FF)。LP1、BW、SD、FL和FS1被定位于第7染色体, LP2、FS2、FF1和FF2被分别位于第15、21、9和20染色体。5个纤维品质QTL的有利等位基因均来源于渝棉1号。     

陆地棉优质纤维QTL的分子标记筛选及优质来源分析

利用陆地棉优质品系7235、渝棉1号做亲本, 以7235 × 渝棉1号的F2与F2:3分离群体为材料, 开展不同来源棉花高强纤维QTL微卫星标记筛选, 为进一步进行优质纤维QTL聚合育种提供基础。通过5 514对SSR引物对亲本进行多态性筛选, 获得117个多态性标记, 用其中80个标记构建了总长为1 147.8 cM的遗传图谱; 应用复合区间作图法分析了该组合的F2单株和F2:3家系纤维品质性状, 共检测到36个纤维品质数量性状基因座(QTL), 其中与纤维长度、比强度、细度、伸长率及整齐度相关的QTL各6、8、7、8和7个, 分别解释各性状表型变异的3.4%~14.4%、5.0%~42.4%、6.5%~11.7%、5.1%~19.4%和6.9%~14.0%。通过分析来源于7235和渝棉1号高强QTL的染色体分布, 表明两亲本在D7、D8、D9染色体上都存在控制纤维比强度的QTL, 其中存在于D7和D8染色体上来自双亲的QTL紧密连锁, 成簇分布在染色体上的一定区间内。而在D7和D9染色体上也发现双亲完全相同的优质QTL, 其优质供体可能来自陆地棉优质品系PD4381。进一步分析了获得的QTL在聚合育种中的应用潜力。     

草棉EST-SSRs的遗传评价

根据GenBank中公布的247条草棉EST序列,搜索SSR并进行引物设计。其中的25条序列含有27个SSR,1~6碱基重复类型都存在,二碱基和三碱基重复的频率较高。为了明确在A、D和AD基因组中的可转移性,依据25条序列共设计25对EST-SSR引物,其中22对引物扩增出清晰可辨的DNA条带,产生92个多态性片段,平均每对引物产生3.64个多态性片段。引物的多态性信息含量(PIC)在0.49~0.91之间,平均为0.81。6对引物在BC₁种间作图群体[(鄂棉22 × Pima3-79) ×鄂棉22]中表现多态性,产生7个多态性位点,其中5个为共显性,2个为显性。除HAU230b标记在BC₁分离群体中不符合孟德尔式分离比例,其余引物表现正常分离。6个位点被整合到陆地棉和海岛棉种间BC₁遗传连锁图谱上的6条染色体：有4个位于A亚基因组的4条染色体上(Chr.6、10、11和12),2个位于D亚基因组的2条染色体(Chr.19和20)。     

陆地棉多标记基因系SSR分析

对陆地棉品种T582和T586两个多标记基因系及其杂交后代F1进行了SSR分析。结果表明,从50对SSR引物中筛选出6对引物具有多态性,占总引物数的12%。SSR序列位点多数呈共显性标记,少数为显性标记。SSR序列的扩增与两端设计引物有很大关系。     

山羊GH基因5'侧翼序列多态及生物信息学分析

试验采用PCR-SSCP方法,分析了黄淮山羊、长江三角洲白山羊以及波尔山羊168只个体GH基因5'侧翼区两个位点的遗传多态性,同时分析了三个群体是否为平衡群体.结果如下在GH基因的两个位点上均发现了多态性,其中第1对引物出现6种基因型,存在2处突变;第2对引物出现3种基因型,存在3处突变.群体分析表明,第1个位点三个群体都处于非平衡状态,说明该位点有经过人工选择的可能;而第2个位点三个群体则都处于平衡状态.进一步利用生物信息学软件分析GH基因的5'侧翼序列,发现在其多态位点处存在IA-1、PIT-1、Gsh-2、C/EBP等多个分值较高的转录因子结合位点,其中264位T→C的突变导致PIT-1和Gsh-2结合位点的消失,至于这些位点是否会影响到GH基因的表达,进而影响到山羊个体的生长发育还需作进一步的研究.     

山羊GH基因5′侧翼序列多态及生物信息学分析

本试验采用PCR-SSCP方法,分析了黄淮山羊、长江三角洲白山羊以及波尔山羊168只个体GH基因5′侧翼区两个位点的遗传多态性,同时分析了三个群体是否为平衡群体。结果如下：在GH基因的两个位点上均发现了多态性,其中第1对引物出现6种基因型,存在2处突变;第2对引物出现3种基因型,存在3处突变。群体分析表明,第1个位点三个群体都处于非平衡状态,说明该位点有经过人工选择的可能;而第2个位点三个群体则都处于平衡状态。进一步利用生物信息学软件分析GH基因的5′侧翼序列,发现在其多态位点处存在IA-1、PIT-1、Gsh-2、C/EBP等多个分值较高的转录因子结合位点,其中264位T→C的突变导致PIT-1和Gsh-2结合位点的消失,至于这些位点是否会影响到GH基因的表达,进而影响到山羊个体的生长发育还需作进一步的研究。     

利用SSR分析四倍体棉种多态性

利用SSR标记对60份四倍体棉种材料进行遗传多样性分析,其中包括42份陆地棉野生种系。结果显示, 从1 050对SSR引物筛选出的95对SSR引物均能在60份材料间扩增出稳定明显的多态性条带,共检测出660个片段,其中多态性片段584个,占88.5%。每个位点的等位基因为2~12个,平均每对引物6.1个。UPGMA聚类分析显示, 42份材料的相似性系数(GS)在0.306~1.000之间,平均成对相似系数为0.493。95对引物的多态信息含量(PIC)的变幅为0.278~0.905,基因多样性(H¢)的变幅为0.451~2.451, 有效等位基因数(Ne)在1.385~10.490之间变动。SSR标记在陆地棉野生种系及四倍体棉种间均可反映丰富的遗传多样性信息,其中陆地棉与陆地棉野生种系中阔叶棉的亲缘关系最近,海岛棉和达尔文棉的亲缘关系非常相近,黄褐棉和毛棉相对较近,陆地棉与其他4个棉种的亲缘关系最远。     

具通用性芸薹属SSR标记在菜心RIL群体中的偏分离分析

为了研究菜心的偏分离遗传特性,以菜心材料"四九-19号菜心"和"3T6"杂交得到的F6重组自交系(RIL)群体为材料,利用从133对芸薹属SSR引物中筛选出的40对SSR引物对RIL群体进行基因分型,结果显示重组自交系中具有78个SSR标记多态性位点,其中46个位点定位在建立的含有10个连锁群的菜心遗传图谱中。偏分离分析发现,遗传图谱中有31个位点表现偏分离,占定位于图谱中位点的67.39%。其中偏向母本"四九-19号菜心"的位点12个,占总偏分离位点数的38.71%;偏向父本"3T6"的偏分离位点19个,占总偏离位点数的61.29%。检测到4个偏分离热点区域,分别位于连锁群LG3、LG4、LG5和LG6上,其中3个偏向父本"3T6"、1个偏向双亲,推测配子体选择可能是产生偏分离的因素。     

首批海岛棉基因组来源的微卫星标记的分离、评价和定位

海岛棉(Gossypium barbadense)是世界上最重要的栽培棉种之一。海岛棉纤维品质优良,是优质棉的重要产源。为了研究海岛棉的遗传多样性,为海岛棉育种提供参考依据,从海岛棉遗传标准系中分离基因组来源的微卫星标记用于海岛棉遗传评价。采用两种方法分离微卫星标记,一是用ISSR (inter simple sequence repeat) 引物扩增Pima3-79,克隆测序后从中开发微卫星标记;二是利用简并引物扩增Pima3-79,克隆测序后从中开发微卫星标记。共挑选1 447个克隆,筛选出239个独立克隆。测序后得到214个单一序列,其中包含微卫星并可用于引物设计的序列70个,获得86对引物。86对引物用于扩增56个海岛棉材料和4个陆地棉材料,16对引物没有扩增,43对引物在所有材料中没有多态性;27对引物在海岛棉和陆地棉之间有多态性,19对引物在海岛棉中表现多态性。利用Jaccard相似系数和UPGMA方法进行聚类分析可以明显区分陆地棉和海岛棉,并且将海岛棉分为4类。14对引物在BC₁群体中表现多态性,产生14个位点。9个位点整合到BC₁连锁图的7个染色体上,4个位于A亚基因组,5个位于D亚基因组。海岛棉微卫星标记扩展了棉花微卫星标记,有助于海岛棉遗传多样性的研究,有利于棉花遗传图谱的进一步丰富。     

中棉所70分离群体农艺性状相关QTL定位

【目的】定位棉花产量相关性状的数量性状基因座(Quantitative trait locus,QTL)。【方法】以中棉所70的F_2分离群体为遗传作图群体,利用从14 820对简单序列重复(Simple sequence repeat,SSR)引物中筛选出的267对两亲本间的多态性引物检测F_2群体250个单株的标记基因型,利用Joinmap 4.0进行连锁分析,并通过WinQTLCart 2.5复合区间作图法对F_(2:3)群体的株高、单株结铃数和单株果枝数性状进行QTL定位。【结果】在F_2群体中共获得342个SSR标记位点,并构建了包括312个标记、35个连锁群,总长1 929.9 cM的遗传连锁图谱(标记间平均距离为9.2 cM,覆盖棉花基因组的43.4%)。经QTL定位,共检测到19个QTL,其中涉及株高的7个、单株果枝数4个、单株结铃数8个,这些QTL分布在8条染色体上,解释0.25%~11.28%的表型变异。【结论】这些与农艺性状相关的QTL有助于棉花产量分子标记辅助选择。     

AB-QTL法定位陆海杂种棉花产量相关性状

本研究利用中棉所36和海1配制杂交组合,并用中棉所36为轮回亲本构建高代回交群体。利用3223对SSR引物筛选亲本和F1,筛选到294对含有海1显性带的引物,占筛选引物总数的9.12%。最终对其中的267对引物进行了群体扩增,获得277个SSR标记差异位点。其中,217个标记位点连锁,构建44个连锁群,平均每个连锁群包含4.93个标记位点。图谱覆盖1908.67cM,占棉花基因组的42.89%,平均每个连锁群覆盖43.38cM,标记间平均相距8.80cM。利用陆海杂种BC1F1、BC2F1和BC1S1的表型数据,通过复合区间作图,共检测到9个QTL,解释表型变异6.90%-19.17%。其中3个增效基因来自海岛棉亲本海1,6个增效基因来自陆地棉亲本中棉所36。此外,控制衣分的2个QTL在3个世代都能够检测到,分别解释6.90%和19.17%的表型变异,效应稳定,为进一步分子标记辅助选择奠定了基础。     

DNA Fingerprint Construction and Genetic Diversity Analysis Based on SSR Markers for Upland Cotton in Xinjiang

[Objective] The aim of this study was to construct a DNA fingerprinting database of 120 upland cotton cultivars from Xinjiang and to analyze their genetic diversity based on SSR markers. [Methods] Seventy-eight evenly distributed SSR primer pairs with high polymorphism and good repeatability were successfully screened out from 586 candidates to construct the fingerprinting database. [Result] A total of 392 alleles from 120 varieties were screened using 78 pairs of core primers, 324 of which were polymorphic loci with a polymorphism rate of 82.7%. Seventeen cultivars had specific genotypes determined using 24 primer pairs and 120 upland cotton cultivars could be identified by only 12 primer combinations. Cluster analysis indicated that genetic similarity coefficient for the 120 upland cotton cultivars ranged from 0.50 to 0.96, with an average of 0.73, indicating that upland cotton resources possess high genetic similarity and have an accordingly narrow genetic basis. [Conclusion] The primer combination method is one of the most effective methods for constructing DNA fingerprinting. The 120 upland cotton varieties were divided into three types with the genetic similarity coefficient matrix; these groups were strongly consistent with their pedigrees.     

短季棉早熟性的分子标记及QTL定位

以两个陆地棉品种中棉所36×TM-1的207个F2单株为作图群体,筛选出73个多态性引物,25个SSR标记、35个RAPD标记和13个SRAP标记,构建了第一张以研究短季棉为主的包含43个标记,标记间的最小遗传距离为11.8 cM,最大遗传距离为48.9 cM,总长1174.0 cM的遗传连锁图谱,覆盖棉花基因组总长度的23.48%。检测到与短季棉早熟性状相关的12个QTLs,其中有8个QTLs呈簇分布在LG1连锁群上,找到对表型变异的贡献率在30%以上与全生育期、霜前花率和开花期有关的QTL各1个。     

不同遗传背景下陆地棉衣分和子指性状QTL定位

为陆地棉产量性状有关的分子标记辅助育种奠定理论基础,以高品质中长绒棉品种‘新陆早24号’为父本,转基因抗虫棉常规品种‘鲁棉研28号’和高产、优质棉花新品种‘冀棉516’为母本,构建F2和F2:3分离群体;利用7638对SSR引物对‘鲁棉研28号’和‘新陆早24号’进行多态性进行筛选,共获得225对多态性引物,对238个F2单株DNA扩增获得238个多态性标记位点,其中185个构建了包括44个连锁群,总长为1509.38 cM的遗传连锁图谱,标记间的平均距离为8.16 cM,覆盖棉花总基因组的33.91%。根据已有图谱的定位结果,40个连锁群与染色体建立联系。利用复合区间作图法定位‘鲁棉研28号’与‘新陆早24号’分离群体F2单株和F2:3家系的衣分和子指性状QTL,其中得到3个衣分和5个子指的QTL;根据定位结果,选择了14对SSR引物,分析‘冀棉516’与‘新陆早24号’的多态性,其中6个标记构建了两个连锁群。1个衣分和1个子指的QTL在两个群体中均检测到,这些共同QTLs为分子标记辅助育种奠定了基础。     

用于区别不同棉花品种基因组特征的微卫星位点筛选

保守性强、重复性好、多态性高的微卫星位点可被有效用于构建作物DNA条形码。选取目前生产上主要推广种植、代表不同来源系统的12个棉花品种作为微卫星位点筛选材料,参考我室构建的四倍体栽培棉种种间高密度遗传图谱信息,从376对覆盖全基因组的SSR引物中,筛选出51对引物可扩增出带型清晰且多态性高的微卫星位点。这些引物在12个供试品种中共产生155个等位位点,每对引物揭示的等位基因位点在2~7之间,平均值为3.04。参照微卫星位点的染色体定位和多态信息,在每条染色体上选择一个多态性相对高的SSR位点,其相应的26对SSR引物被推荐为构建棉花品种DNA条形码的一套首选引物,并初步应用于12个品种的DNA条形码编制。其余25对引物作为候选引物。使用该套引物扩增出的微卫星位点可用于大量棉花品种DNA条形码构建,为棉花品种真实性和纯度的分子鉴定奠定基础。     

T1 locus in cotton is the candidate gene affecting lint percentage, fiber quality and spiny bollworm (Earias spp.) resistance

A genetic linkage map of chromosome 6 was constructed by using 270 recombinant inbred lines originated from an upland cotton cross (Yumian 1 × T586) F₂ population. The genetic map included one morphological (T₁) and 18 SSR loci, covering 96.2 cM with an average distance of 5.34 cM between two markers. Based on composite interval mapping (CIM), QTL(s) affecting lint percentage, fiber length, fiber length uniformity, fiber strength and spiny bollworm resistance (Earias spp.) were identified in the t₁ locus region on chromosome 6. The allele(s) originating from T586 of QTLs controlling lint percentage increased the trait phenotypic value while the alleles originating from Yumian 1 of QTLs affecting fiber length, fiber length uniformity, fiber strength and spiny bollworm resistance increased the trait phenotypic value.