芸薹属B基因组异附加系材料高效鉴定体系的创建

芸薹属B基因组包含许多在育种中有用的性状和基因,然而它的研究却非常有限。为了创建全套甘蓝-黑芥单体异附加系来解析B基因组,在本研究中我们针对芸薹属B基因组染色体创建了一套以SSR分子标记和FISH技术为核心的高效、快速、准确地鉴定和筛选体系。利用该体系,我们在以异源三倍体杂种(2n=26,CC.B)作为母本,用亲本甘蓝(2n=18,CC)作轮回亲本的回交后代中进行异附加系的鉴定和筛选。结果表明,采用该体系能够准确的鉴定和筛选出在C基因组上附加的每一条B基因组染色体的单体异附加系(2n=19,CC+1B1-8);并且效率很高,仅回交3代我们就获得了7个不同的单体异附加系。创建的甘蓝-黑芥单体异附加系对于黑芥基因组结构和进化的研究以及优良性状的应用都具有重要价值。     

大白菜和黑芥种间杂种的获得及鉴定

为丰富大白菜的抗病基因类型,特别是培育根肿病抗性种质,以品质优良的大白菜(Brassica campestris L.pekinensis)自交系为母本,具有黑腐、根肿病抗性的野生黑芥(B.nigra)为父本,通过种间杂交,获得了13株杂种植株.利用形态学、细胞学和分子标记3种方法对杂种进行了鉴定,并分析了杂种的花粉活力及其育性.结果表明:杂种表型介于白菜和黑芥双亲之间,SRAP分子标记结果的聚类分析表明杂种在DNA水平上更趋向于白菜母本.F1雄蕊发育不好,花粉育性低,13株杂种中,仅获得杂种H4的回交后代.杂种H4的部分细胞染色体数目超过18条,约48%的细胞染色体数目为26条,超过了预期杂种染色体的数目.不育F1植株染色体数目等于和少于18条,结果提示杂种育性和细胞染色体数目有一定关系,染色体数目的增加提高了杂种的育性.     

斑茅割手密杂种后代真实性鉴定及遗传分析

以斑茅GXA87-36(♀)与割手密GXS79-9(♂)杂交获得的经形态鉴别为真杂种的后代材料GXAS07-6-1 (斑茅割手密杂合体)及其双亲为材料,利用体细胞染色体计数以及SSR、SRAP分子标记对杂种进行真实性鉴定,并利用SRAP分子标记对斑茅GXA87-36、割手密GXS79-9及其杂种后代遗传位点的传递进行分析。结果表明, GXA87-36体细胞染色体数为2n=60,GXS79-9体细胞染色体数为2n=64,其杂种GXAS07-6-1染色体2n=62,其杂交的染色体遗传方式为n+n;筛选出3对SSR引物和5对SRAP引物可分辨后代的真伪;利用71对SRAP引物扩增后代和双亲,检测到1 095个遗传位点,多态性位点数为800;母本有279个位点,其中有 79 %传递给其后代;父本有439个位点,其中有73%传递给后代;用NTSYS-pc2.10e软件计算Jaccard遗传相似系数,双亲间为0.474,后代与母本、父本间分别为0.696、0.752,表明后代GXAS07-6-1偏向父本遗传。     

SSR标记与形态学方法鉴定杂交油菜纯度的比较研究

为了探讨SSR标记技术在油菜杂交种纯度鉴定中应用的可行性,本文采用SSR标记技术和形态学方法鉴定油菜杂交种纯度以比较两者的差异,用406对微卫星引物分别对杂交油菜品种"蜀杂六号"核不育系156AB的可育株及不育株、恢复系86Y17和杂种1代各自的形态学正常植株及杂株,进行了鉴定.首先从406对SSR引物中筛选出了多态性强且易识别的14对SSR引物.采用选出的14对引物能稳定扩增出蜀杂六号父母本的多态性,能够鉴定油菜杂种中的杂株,但结果表明SSR标记鉴定的杂株与形态学方法鉴定的杂株存在较大差异.     

利用SSR标记检测杂交玉米种子纯度的研究

以玉米杂交种垦玉6和龙单13及其亲本为试验材料,提取基因组DNA,利用SSR标记进行玉米杂交种子的纯度鉴定。结果表明,本试验提取方法获得的DNA质量高,可进行正常的SSR扩增,并且从20对玉米SSR引物中筛选出4对扩增谱带呈双亲互补型的引物,扩增谱带清晰,可以对垦玉6、龙单13杂交种子的纯度进行鉴定。     

基于琼脂糖凝胶电泳的小麦SSR扩增体系优化

以小麦基因组DNA为试验材料,探索SSR扩增反应中5种反应组分(模板DNA、dNTPs、引物、Mg~(2+)和Taq DNA聚合酶)对SSR扩增结果的影响.研究发现,引物、Mg~(2+)和Taq DNA聚合酶对PCR扩增结果的影响最显著,其次是模板DNA,dNTP对PCR扩增结果的影响不明显.此外,借助该优化的SSR反应体系,对小麦7B染色体上的多对SSR引物进行了多态性筛选.试验结果表明,优化的SSR扩增体系结合高浓度琼脂糖凝胶能够对显性或差异显著的共显性标记进行高效分离.     

红花大金元特异性SCAR引物筛选

建立快速准确的特色烤烟品种红花大金元的分子标记鉴定方法。通过引物设计软件Primer Premier 5设计出SCAR引物,通过SCAR-PCR及凝胶电泳结果筛选出对红花大金元具有特异性的引物。结果表明,设计出的12对SCAR引物分别对红花大金元、云烟85、云烟87和K326基因组DNA进行扩增,其中引物H1、H2和H4只有以红花大金元DNA为模板进行扩增时能获得约220 bp的片段,而非红花大金元则未扩增出该片段。     

基于ISSR和AFLP标记开发甜菜 SSR 引物的研究

本研究以ISSR-PCR和AFLP标记原理为基础,介绍一种新的分离甜菜基因组微卫星引物的方法。首先对甜菜基因组DNA进行酶切并连接已知序列的接头,构建基因组DNA酶切文库,同时用一个或两个ISSR引物,扩增文库中两端含微卫星序列片段并进行克隆测序,根据测序结果设计微卫星序列间的IP1引物和IP1与微卫星序列间IP2 引物;再根据侧翼序列克隆原理,采用巢式PCR进行基因组步移,扩增IP2引物下游序列,根据巢式PCR产物测序结果,设计微卫星序列另一侧的引物IP3 ,IP2和IP3即为SSR标记引物,对获得的SSR引物进行PCR验证,结果表明SSR引物产率为16%,本研究获得的SSR引物具有较高的多态性,对于后续的遗传多样性检测和遗传连锁图构建具有重要意义。     

棉花SSR分子标记在香蕉中通用性的研究

香蕉栽培品种是由尖叶蕉(Musa acuminata Colla,记为A基因组)和长梗蕉(Musa bilbisiana Colla,记为B基因组)这两个原始野生蕉种内或种间杂交后代进化而成的.目前,香蕉SSR分子标记开发的数量和应用研究非常有限,需要开展其它物种SSR分子标记在香蕉中的通用性研究.棉花(Gossypium spp.)是重要的经济作物,已经从基因组和EST开发了大量SSR分子标记.本研究应用1595对棉花SSR引物首先对A基因组的代表品种贡蕉和B基因组的代表品种野蕉进行转移扩增,得到183对有效扩增的引物.然后以20个香蕉栽培品种和4个野蕉品种对183对有效扩增的引物进行多态性筛选,最后得到111对多态性引物,共扩增到797个等位基因,平均每对引物的等位基因数为7.2.引物多态信息含量(PIC)在0.61～0.91之间.应用非加权类平均聚类方法,在相似系数0.61处将24个品种分为两大类群,类群Ⅰ是以A基因组为主的品种群,类群Ⅱ是以B基因组和A基因组与B基因组杂交的品种群.     

苦荞麦不同部位干燥后DNA提取效果的比较及薄壳性状关联SSR引物筛选研究

旨在为扩大苦荞麦DNA提取材料范围提供依据,筛选与薄壳性状相关联SSR引物,为苦荞麦特异性状分子标记奠定基础。分别以苦荞麦植株的子叶、嫩茎、嫩叶、老叶、老茎、叶柄为材料,40℃烘箱烘干后,采用植物DNA提取试剂盒,分别提取苦荞麦6个部位的基因组DNA,并进行DNA质量、浓度和纯度检测,利用700对SSR引物进行PCR扩增,筛选与苦荞麦薄壳性状相关联引物。结果表明：子叶提取的DNA浓度最高,为70.6 ng/μL;嫩茎次之,为69.6 ng/μL;老茎和叶柄获得的NDA浓度偏低,分别为20.0 ng/μL和7.2 ng/μL。采用子叶、嫩茎、嫩叶、老叶提取的DNA凝胶电泳条带清晰,采用老茎和叶柄提取的DNA凝胶电泳条带暗。SSR扩增效果除叶柄不能达到扩增要求外,其他没有明显差异都能达到扩增要求,可用于后续的分子实验。采用烘干组织提取DNA浓度虽然没有新鲜组织高,但除叶柄外都不影响后续分子试验。初步筛选出在薄壳和厚壳苦荞麦中具有多样性的SSR引物1对。     

Improving Fiber Quality Traits of Xinluzao 45 Using Gossypium barbadense Chromosome Segment Substitution Lines

Gossypium barbadense chromosome segment substitution lines could be used as an important germplasm resource for improving fiber quality traits of upland cotton. In this study, we used TM-1 background substitution lines CSSL-122, the Xinjiang upland cotton Xinluzao 45 and hybrid, backcross progeny BC₂F₁ populations comprising 120 individual plants as test materials. Nineteen SSR markers located in Gossypium barbadense chromosomes land inked with fiber length and strength were used to screen out obvious polymorphic primers between the parents. We then traced and detected chromosome segments of Gossypium barbadense in the BC₂F₁ populations. Simultaneously, we compared fiber quality traits of positive plants that contained Gossypium barbadense chromosome segments with non-positive plants in the BC₂F₁ populations. The results showed that two markers, NAU2987 and BNL3145, which were linked with fiber length, could accurately identify the positive plants. In addition, compared with non-positive plants, the increased fiber length and strength of the positive plants were very significant (P < 0.01). Our research suggested that alien Gossypium barbadense chromosome segments significantly improved the fiber quality traits of Xinluzao 45. Thus, the Gossypium barbadense chromosome segment substitution lines will provide a vital theoretical basis and practical reference for improving Upland Cotton fiber quality traits.     

Cytogenetic analysis of F1, F2 and BC1 plants from intergeneric sexual hybridization between Sinapis alba and Brassica oleracea by genomic in situ hybridization

By intergeneric sexual hybridization between Sinapis alba and Brassica oleracea , F₁, F₂ and BC₁ progeny plants were produced. S. alba plants (genome SS, 2n = 24) were pollinated with B. oleracea (genome CC, 2n = 18), and the fertile F₁ plants were pollinated with B. oleracea to obtain BC₁ plants. GISH analysis showed that 10 out of 12 F₁ plants had 12 S. alba chromosomes (one full S chromosome set) and nine B. oleracea chromosomes (one C chromosome sets), representing the expected hybrids. However, two F₁ plants had 12 S chromosomes and 18 C chromosomes (two C chromosome sets), indicating unexpected hybrids. A maximum of three trivalents between C and S chromosomes were identified at metaphase I of semi-fertile F₁ pollen mother cells (PMCs), which indicates homology and chromosome pairing between these two genomes. The C genome had obviously been doubled in two F₂ plants from selfed semi-fertile F₁ plants. BC₁ plants consisted of 18 C chromosomes and different numbers of one, five and six additional S chromosomes, respectively. Monosomic alien addition lines developed in the present study can be used for B. oleracea breeding and Sinapis alba gene mapping.     

小麦新种质CH1357抗白粉病遗传分析及染色体定位

白粉病是影响小麦产量和品质的一种主要病害。小偃麦衍生品系CH1357对白粉病具有较好的成株抗性,苗期对27个菌株表现为免疫或高抗,是一个高抗白粉病的优异抗源。为了明确其抗白粉病基因在染色体上的位置,对台长29/CH1357和绵阳11/CH1357的F_1、BC_1及F_(2:3)家系进行了遗传分析,并利用分离群体分组分析法(bulked segregantanalysis,BSA)将其初步定位。CH1357的白粉病抗性受1对显性核基因控制,位于染色体5DS,暂命名为PmCH1357。其侧翼连锁标记为Xcfd81和Xbwm8,在2个作图群体台长29/CH1357和绵阳11/CH1357中的遗传距离分别为2.0 cM/11.3 cM和1.5 cM/8.9 cM。PmCH1357与5DS染色体上已报道的其他抗白粉病基因抗谱不同,可能是一个新的抗源。     

甘蔗栽培种单倍体基因组SSR位点的发掘与应用

甘蔗是世界上最重要的糖料作物之一,由于尚未完全破译栽培种基因组,导致SSR标记匮乏,难以覆盖全基因组,限制了甘蔗遗传研究的进展。本研究以栽培种R570的4660个BAC文库片段序列(累计总长为382 Mb,预测到25,316个编码蛋白基因)组装成的一套甘蔗单倍体基因组的模板,利用MISA (Microsatellite identification tool)软件,发掘SSR位点;并综合分析其与4种禾本科植物(高粱、玉米、水稻和二岁短柄草)SSR位点的分布特征;选取50对以TG和AG重复基序的SSR引物,分别利用4个甘蔗属材料(R570、ROC1、LA purple和SES208)和24个重要甘蔗亲本,对SSR引物进行扩增效率验证和多态性分析。共发掘到27,241个SSR位点,平均每个BAC片段有6.29个SSR位点,平均密度为71.33个SSR Mb?1,远低于高粱的平均密度(350.00个SSR Mb?1)。在重复基序中,占比前2位的分别为单核苷酸基序(11,079个)和三核苷酸重复基序(6447个),合计占总SSR位点数的64.33%。与甘蔗不同的是, 4种禾本科植物中的三核苷酸基序类型数量最多、占比最大。此外,在单核苷酸重复基序中, A/T所占比例最高,为84.8%, C/G所占比例最低,为15.2%;在三核苷酸重复基序中, TGT/ACA所占比例最高,为16.04%。总之,禾本科植物基因组富含A/T的基序。在50对SSR引物(TG基序41对和AG基序9对)的多态性验证中,共有45对(90%)能够扩增出清晰的条带,其中35对(70%)在4个甘蔗材料上呈现多态性。进一步利用20对多态性较高的SSR引物对24个甘蔗重要亲本材料进行分析,共扩增到95个等位基因,平均每对引物扩增4.75个,验证了这些引物应用于甘蔗遗传多样性研究的可行性。本研究鉴定的甘蔗栽培种单倍体基因组SSR标记,有效增加了甘蔗遗传研究中可用的分子标记数量,可直接用于甘蔗群体遗传多样性分析和重要性状遗传机制的解析,为甘蔗分子育种的深入研究奠定了基础。     

甘蔗抗褐锈病新基因抗感病池构建及SSR多态性引物筛选

由黑顶柄锈菌(Puccinia melanocephala H. Sydow ＆ P. Sydow)引起的甘蔗褐锈病是危害中国甘蔗生产的主要病害之一。为了鉴定和发掘抗褐锈病新基因,防止褐锈病爆发流行和保证甘蔗安全生产,本研究以杂交组合‘粤糖03-393’× ‘ROC 24’抗感分离真实性F₁代群体为材料,构建抗感基因池,合成449对引物对抗感亲本及抗感基因池进行抗、感连锁SSR分子标记筛选。结果表明,25对引物在抗感亲本间有多态性,其中4对引物(SMC236CG、SCESSR0928、SCESSR0636、SCESSR2551)在抗感亲本及抗感池间有多态性,初步判定这4个SSR标记在染色体上的位点可能与抗褐锈病新基因存在连锁关系。研究结果为后续开展抗褐锈病新基因定位、为中国甘蔗褐锈病防控及抗病育种奠定了良好的基础。     

利用2个F_2群体整合中国豌豆高密度SSR遗传连锁图谱

豌豆(Pisum sativum L.)是一种重要的食用豆类作物,在全世界范围内广泛种植,既可作为人类食物,也可作为牲畜饲料。用SSR标记构建的遗传连锁图谱在豌豆和其他作物的标记辅助育种中发挥着重要的作用。尽管对豌豆遗传连锁作图的研究已有悠久历史,但公众可获得且可转移的SSR标记以及基于遗传独特的中国豌豆种质的高密度遗传连锁图谱仍然有限。为了获得更多可转移的SSR标记和中国豌豆的高密度遗传连锁图谱,本研究首先从自主开发和文献获取的12,491个全基因组SSR标记中筛选了617个多态性SSR标记,并用于G0003973×G0005527 F_2群体遗传连锁图谱的加密。加密后的图谱全长扩展到5330.6 cM,包含603个SSR标记,标记平均间距离8.8 cM,相比之前的图谱有明显改善。基于上述结果,我们又筛选了119个具有多态性的SSR标记,用于构建大样本W6-22600×W6-15174 F_2群体的遗传连锁图谱,新图谱累积长度为1127.1 cM,包含118个SSR标记,装配在7条连锁群上。最后,将来自以上2个遗传图谱的数据进行整合,得到了一张覆盖范围6592.6 cM的整合图谱,包含668个SSR标记,由509个基因组SSR、134个EST-SSR和25个锚定标记组成,分布在7条连锁群上。这些SSR标记和遗传连锁图谱将为豌豆的遗传研究和标记辅助育种提供有力工具。     

以分子标记辅助连续回交快速提高花生品种油酸含量及对其后代农艺性状的评价

高油酸是花生重要的品质性状,高油酸花生及其制品具有较好的品质稳定性和较高的营养和保健价值。我国高油酸花生的育成品种类型较少,遗传背景不够丰富,育种手段比较单一。针对上述问题,本研究开发了AS-PCR-MP高油酸分子标记检测方法,优化了KASP分子标记检测体系,利用分子标记辅助连续回交,结合近红外品质快速检测技术及南繁加代技术,以河南省大面积推广的豫花15、远杂9102、豫花9327、豫花9326四个不同类型品种为轮回亲本, 5年内连续回交4代、自交4代,定向获得了4个轮回亲本遗传背景的BC4F4和BC4F5稳定高油酸改良材料24个。调查分析了BC4F4和BC4F5单株的13个农艺性状与轮回亲本的相似度,并利用轮回亲本与非轮回亲本之间的差异SNP的KASP分子标记进行了BC4F4和BC4F5株系的轮回亲本遗传背景检测。结果表明,轮回亲本的遗传背景在BC4F5的比例为79.49%～92.31%。本研究为快速高效改良花生油酸含量探索了新的方法,获得的新品系拓展了高油酸花生的遗传背景,获得的一系列近等基因系可作为遗传研究材料进一步加以利用。     

SSCP Marker Development and Analysis of Candidate Restorer Gene Rf1 for Cotton Cytoplasmic Male Sterility

[Objective] Locating the cotton cytoplasmic male sterility (CMS) restorer gene Rf₁ is important for investigating restorer gene mechanisms and improving restorer lines. In our previous study, a gene cluster, with nine Pentatricopeptide repeat(PPR) genes and nine other genes, was found within the 160-kb Rf₁ target region in Scaffold 333. The objective here was to improve the density of Rf1-linked markers in the target region and determine the expression profiles of candidate genes. [Method] Using the sequences of the 18 genes, we designed 155 single-strand conformation polymorphism (SSCP) primers covering all of the gene sequences to identify the polymorphic SSCP markers between the fertile and sterile pools. Additionally, real-time polymerase chain reaction(PCR) was performed to analyze the expression profiles of eight candidate genes in the four developmental stages of buds of sterile, maintainer and restoring lines, respectively. [Result] In total, 15 polymorphic primers were identified. A genotype analysis of the F₂ population was conducted using the 15 primers and 3 other polymorphic simple sequence repeats (SSR) markers. The markers were distributed in a 4.8 cM range. In addition, owing to the influence of sterile cytoplasm or restorer genes, most of the genes showed different expression patterns in the four developmental stages of the three lines' buds. [Conclusion] SSCP markers tightly linked to Rf₁ were identified and the expression profiles of candidate genes were determined. This study provides a basis for the further fine mapping of restorer genes and for candidate gene screening.     

大豆亲本间遗传距离与杂种优势的相关性研究

为提高杂交育种效率,有必要对杂种优势预测进行探索。本研究选用国内外不同地区10份材料,按NCⅡ不完全双列杂交法组配45个杂交组合,利用SSR分子标记遗传距离预测大豆亲本间杂种优势。结果表明：10份亲本中检测到417个多态性等位基因变异,多态性位点变化范围为2~5个,遗传相似系数(GS)变幅为0.520~0.695,平均GS值为0.5996。10份供试材料被分为两大类,F₁杂种优势值从3.4%~42.1%,F₁性状均具有不同程度正向杂种优势。其中,单株粒数杂种优势与遗传距离的相关系数为0.461,达显著水平。其余8个农艺、品质性状与遗传距离的相关系数未达显著水平。初步认为,利用该174个SSR分子标记检测亲本间遗传差异,对本研究10份大豆亲本间杂种优势预测效果不显著。利用分子标记遗传距离预测大豆亲本杂种优势的方法有待进一步研究。     

人工合成六倍体小麦在黄淮麦区育种中的利用性评价

为了解人工合成六倍体小麦（synthetic hexaploid wheat,SHW）在黄淮麦区育种改良中的应用价值,利用从国际玉米小麦改良中心引进的5份SHW与普通小麦驻麦305进行杂交、回交,对亲本及BC₂群体的主要农艺性状、产量相关指标和籽粒品质进行调查分析。结果表明,与普通小麦相比,SHW的株高、小穗数、穗粒数、收获系数和千粒重等是其不利性状,但具有较多的分蘖。SHW的纤维含量、面筋含量、蛋白含量和硬度都比驻麦305高（PAAAAA0.05）。BC₂的收获系数较SHW显著提升,其产量虽然比SHW有了较大幅度提升,但仍显著低于普通小麦。BC₂的蛋白质和面筋含量相对于普通小麦亲本显著提升,其中仅2018-2019年的BC₂-SHW1和BC₂-SHW2群体未达显著水平。这表明5份SHW可作为重要的品质改良资源应用于小麦育种中。