星油藤转录组SSR序列特征分析及其分子标记开发

基于星油藤(Plukenetia volubilis L.)转录组信息,分析其表达序列标签-简单序列重复(expressed sequence tag-simple sequence repeat, EST-SSR)并设计引物进行验证,为星油藤的SSR分子标记开发提供数据支持。本研究利用MISA软件对星油藤雌雄花序芽转录组测序所获得的57 664条Unigenes进行分析,共检测出10 572个SSR位点;其中8 825条Unigenes分布有SSR位点,占总Unigenes的15.30%。SSR位点的平均分布频率为每5.34 kb出现1个SSR位点。各类型的SSR位点共有154种,其中单核苷酸重复(40.48%)、二核苷酸重复(25.82%)和三核苷酸重复(28.89%)为主要的重复类型,A/T、AG/TC和AAG/CTT分别为单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸类型中主导的重复基序。利用Primer 3.0设计EST-SSR引物,并随机挑选75对SSR引物,以星油藤及其2个近缘种(亚洲星油藤和大果星油藤)为材料进行筛选验证,其中31对引物可进行有效扩增,并最终获得7对在3个物种间具有多态性的引物。本研究结果表明,星油藤转录组测序产生的Unigenes序列信息作为开发SSR分子标记是可行的,开发的这些SSR分子标记可用于星油藤及其近缘种的遗传多样性评价、种质资源鉴定和分子标记辅助育种等研究。     

杜仲转录组SSR发掘及标记开发

为了加强对杜仲资源的有效保护和可持续利用,了解杜仲的遗传背景,我们基于杜仲雌雄株转录组数据库开发SSR标记,能够应用于杜仲的功能基因发掘、分子标记辅助育种、遗传多样性分析、遗传图谱构建等研究。基于杜仲雌雄株转录组数据库Unigenes序列,利用MISA软件进行SSRs序列查找及其特征分析;根据微卫星的两翼序列设计引物,以1份随机挑选的杜仲基因组DNA为PCR扩增模板,采用L9(34)正交试验设计优化SSR-PCR反应体系,检验引物扩增效果和各引物扩增条件,进一步以10份不同来源的杜仲DNA为模板检测扩增引物的有效性。发掘了74 230个SSR位点,分布在61 629条Unigenes中,占总Unigenes 33.99%,其中,12~24 bp长度的重复基序最多,基序重复次数以11~15次居多;重复基序种类主要以一、二、三重复基元类型为主,占98.6%,其中出现最多的3种重复类型分别为:A/T(73.16%)、AG/CT(10.91%)、AAG/CTT(1.14%)。采用L9(34)正交试验获得的最优SSR-PCR体系为:20μL体系中含2×Premix Taq酶(0.05μmol·min-1·μL-1)10μL、DNA模板(25 ng/μL)1μL,引物(10μmol/L)0.5μL,以dd H2O补足。从210对引物中筛选获得140对引物,成功用于杜仲基因组PCR的有效扩增,占66.66%,进一步以9个地区的10份杜仲资源,检验上述引物多态性,最终获得15个稳定、可重复的多态性SSR位点,上述位点共检测到57个等位基因,平均每个位点包含3.8个等位基因,杂合度(Ho)为0~1.0,期望杂合度(He)为0.28~0.78,多态信息量(PIC)为0.26~0.70,平均值为0.44。经测序验证,该15个SSR位点都含有预期的重复基序序列。杜仲雌雄株转录组序列中含有高频率的SSR位点,以期开发获得的多态性SSR标记能够应用于杜仲不同种群间的遗传结构和遗传多样性分析,为杜仲的合理保护提供科学依据。     

濒危珍稀植物半枫荷转录组中SSR位点分析

分析半枫荷转录组中的SSR位点信息,并设计简单重复序列(SSR)引物,以期为半枫荷EST-SSR分子标记提供有力工具。利用MISA工具筛选了半枫荷转录组测序获得的77629条Unigenes,对其SSR位点信息进行了分析;在此基础上利用Primer 3.0设计SSR引物,并随机选择50对SSR引物对4株不同来源的半枫荷进行多态性扩增分析。在半枫荷的转录组中,共找到15041个SSRs,分布于10669条Unigenes,SSR位点发生频率为13.74%,含多个位点的序列数为3114,占SSRs位点总数的29.19%,以复合形式出现的位点数2044个,占SSRs位点总数的19.16%,SSRs的平均距离是3.2 kb。SSRs位点中二碱基重复是主要类型,占总SSRs的42.17%;其次是单碱基重复基序(38.25%)SSRs。所包含的重复基元中,单碱基重复基元A/T(5572),二碱基重复基元AG/CT(4845)是优势重复基元类型,分别占总SSRs的37.05%、32.21%。利用Primer 3共设计出28590对SSR引物。随机选择50对引物进行PCR扩增,其中44对(88.0%)扩增出清晰、可重复的条带,15对(34.1%)扩增条带表现出多态性。半枫荷转录组SSR位点出现频率高,类型丰富;大量的SSR为其遗传多样性分析、分子标记辅助育种和遗传图谱构建提供了丰富的候选分子标记。     

水生植物芡实的转录组SSR位点信息分析

为了研究水生植物芡实的遗传多样性,本研究利用转录组测序技术开发芡实EST-SSR标记,转录组测序共获取86 829条Unigene,运用MISA软件发掘芡实转录组数据中的SSR位点,并获取了9 640个,其出现频率为11.10%,平均分布距离为7.65 kb。二核苷酸和三核苷酸重复为芡实转录组中的主要重复类型,分别占SSR总数的61.88%和21.55%。出现重复序列的基序共有226种,优势重复基元为A/T、AG/CT和AAG/CTT,出现频率分别为11.25%、50.87%和6.51%。SSR基序长度主要集中在12～20 bp,长度超过20 bp的共有717个,占7.44%。设计并筛选出了11对SSR引物。通过对芡实转录组序列SSR信息的分析,发现芡实SSR位点出现频率高、重复类型多,可为进一步开发芡实SSR标记、遗传多样性提供有效的理论依据。     

香蕉根系转录组SSR位点信息分析

分析香蕉根系转录组中的SSR位点信息，并设计SSR引物，为开发新的分子标记奠定基础。利用MISA工具对香蕉根系转录组unigene序列进行SSR检索。从25158条unigene中共发现4663个SSR，分布在3820条unigene序列中，出现频率为18.53%，平均每7.77 kb含有1个SSR位点，共有58种重复基元。香蕉根系转录组中，二、三核苷酸重复基元所占比例最大，分别为40.50%和40.63%；二者分别以AG/CT和AGG/CCT重复基元为主，分别占该重复基元的88.03%和30.83%。SSR重复次数以5~9次为主，基序长度主要分布于12~20 bp，平均长度为18.80 bp。香蕉根系转录组SSR位点频率、密度较高，类型多样，在香蕉遗传多样性研究及分子标记辅助育种中有较大应用潜能。     

珊瑚菜转录组的SSR位点信息分析

珊瑚菜(Glehnia littoralis)又名北沙参,是一种常用药食同源植物。现珊瑚菜野生种群十分稀缺,是国家二级保护植物之一。本研究通过MISA软件对珊瑚菜转录组78 828条Unigenes中简单重复序列(simple sequence repeats, SSR)位点信息进行挖掘与分析,共鉴定出14 421个SSR位点,SSR发生频率为15.43%。珊瑚菜转录组SSR位点的种类从单碱基到六碱基重复均有分布,主要重复类型是单核苷酸和双核苷酸,分别占SSR总数的39.98%和40.98%。SSR位点的最小重复次数分布为5次,最大重复次数分布为24次,6和10次是SSR位点数量最多的重复次数,分别有3 102和2 672个,分别占总SSR数目的 21.51%和18.53%。利用引物设计软件Primer 6.0软件,共设计出2 894对引物。随机筛选出20对引物进行扩增验证,有12对引物扩增出片段。本研究结果表明珊瑚菜转录组SSR位点出现频率与密度较高且重复类型丰富,可为珊瑚菜遗传图谱的建立、遗传多样性的分析、物种的鉴定和育种等研究提供技术依据。     

基于白掌株型突变转录组差异的SSR位点分析

为了解白掌株型突变的转录组序列功能和SSR位点分布特征,并探索与株型关联的SSR位点信息。以对照‘美酒’及其小株型突变体为材料,选取叶片、叶柄、佛焰苞片、苞梗组织进行高通量PE150的转录组测序和序列筛选;开展unigene的GO、KOG、KEGG功能注释及分类;开展SSR位点筛选及批量设计引物;发掘差异表达含SSR位点unigene的GO、KEGG富集功能信息。结果显示,白掌转录组共筛选127 153个unigene,其中有41 370个获注释,包含GO注释25 925个、KO注释12 727个、KOG注释21 487个;从18 636个unigene中发掘出28 046个SSR位点,出现频率22.06%,包含有193种重复基序,其中以二核苷酸AG/CT(14 305, 51.01%)、AC/GT (3 907, 13.93%)、AT/AT (2 322, 8.28%)和三核苷酸AAG/CTT (2 087, 7.44%)居多,基序重复次数以5～10次重复占优势;从18 636个unigene中筛选17 070个批量设计出51 210对SSR引物,有效扩增和多态性好。差异转录组结合S...     

槟榔转录组SSR位点信息分析

采用生物信息学方法对槟榔(Areca catechu L.)果实转录组中的SSR位点信息进行分析,以期为槟榔SSR标记开发提供依据。利用MISA工具对槟榔转录组测序获得的Unigene序列进行SSR检索、位点信息分析和SSR引物设计。从94 562条Unigene中共检索到51 245个SSR位点,分布在31 482条Unigene序列中,平均分布距离为1/2.12 kb,发生频率为54.19%。单核苷酸是主要重复类型,所占比例为30.14%。优势重复基元是A/T、AG/TC、GA/CT和TA/AT,分别占单核苷酸的80%、二核苷酸的27%、26%和25%。重复次数以3～11次重复为主,所占比例为69.37%。大部分基序长度集中在12～20 bp之间,所占比例为92.77%。设计获得34 983对SSR引物。研究结果表明槟榔SSR位点分布频率较高、类型丰富、具有较高的多态性潜能和可用性,可为槟榔SSR标记开发、种质资源鉴定、遗传多样性分析、分子标记辅助育种等方面提供的理论基础。     

基于荧光标记的茶树花转录组序列SSR标记开发

本研究对204 199条茶树花转录组Unigenes进行SSR简单重复序列的查找,得到含有SSR的序列60 581个,出现频率为29.67%。EST-SSR重复类型以单核苷酸和二核苷酸为主,占总SSR比例的85.69%,其中主要重复基序类型为单核苷酸,占总SSR的47.97%,A/T重复类型出现最多。采用荧光标记PCR技术对设计合成的100对SSR引物进行引物筛选,其中有28对引物扩增条带清晰、多态性好,在4个品种的茶树花中得到有效性验证。结果表明,茶树花转录组的SSR标记开发是可行的,这些EST-SSR的开发对茶树花遗传多样性分析、分子育种和开发茶树不育相关的SSR标记等具有重要意义。     

灰毡毛忍冬转录组SSR位点分析及EST-SSR标记开发

灰毡毛忍冬(Lonicera macranthoides)为中药山银花的一种基原植物,在中国南方广泛分布,具有很高的药用价值和经济价值。本研究利用MISA工具对灰毡毛忍冬转录组74 057条Unigenes中的SSR位点进行了分析,其中15 587条Unigene共计含有SSR位点20 161个,SSR发生频率为21.05%。灰毡毛忍冬转录组SSR位点的种类从单核苷酸至六核苷酸重复均有分布,主要重复类型是二核苷酸(9 704个)和三核苷酸(5 847个),分别占SSR总数的48.13%和29.00%,主要重复单元为AG/CT (6 086)、AT/AT (3 071)和A/T(2 826),分别占SSR总数的30.19%、15.23%和14.02%。SSR位点的重复次数分布最多的是6和5次,分别有4 897和3 531个,分别占总SSR数的24.29%和17.51%。利用Primer 6.0软件设计了17 611对SSR引物,随机选出30对引物进行扩增验证,其中14对扩增条带表现出多态性,进而利用这14对引物对6个灰毡毛忍冬品种开展了遗传多样性分析。本研究结果将为灰毡毛忍冬物种鉴定、遗传多样性分析和分子标记辅助育种等提供科学依据。     

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。     

苦荞全基因组SSR位点特征分析与分子标记开发

目前苦荞SSR多态性标记数量较少,根据已发表的苦荞基因组测序数据,利用MISA软件对1~6核苷酸重复的SSR位点进行了查找和序列特征分析,批量设计引物并对引物进行了有效性和多态性检测。结果表明,苦荞基因组中共检测到1 640个SSR位点,其中三核苷酸重复型SSR最多,占比63.29%,五核苷酸重复型最少,仅占0.12%。AT/TA、AAG/CTT、ACC/GGT和ATC/GAT为出现频率较高的重复基序。苦荞基因组SSR序列长度变化范围为12~476bp,平均长度23.14bp,长度12~19bp的占比71.71%,长度≥20bp的占比28.29%。根据不同类型SSR位点设计并合成引物479对,选择200对引物对5份苦荞资源和3份甜荞资源进行多态性检测,有56对扩增出多态性条带,17对在苦荞种质中产生多态性条带,48对在甜荞种质中产生多态性条带,9对同时在两种种质中产生多态性条带。利用苦荞全基因组序列可实现SSR标记的批量开发,可鉴定出适用于苦荞和甜荞遗传多样性分析、遗传图谱构建和品种鉴定等研究的SSR引物。     

基于甘蔗热带种(LA-purple)全基因组序列的SSR开发及特征分析

现代甘蔗栽培品种(2n = 100~130)是由甘蔗热带种(2n = 80)与割手密(2n = 40~128)种间杂交而来, 形成异源多倍体、非整倍体作物, 使得甘蔗栽培品种中80%~90%的染色体来源于热带种。开发热带种基因组SSR分子标记, 有助于甘蔗遗传多样性分析、分子标记辅助选择、遗传图谱的构建等。本研究基于热带种LA-purple的全基因组测序数据的255 398个预测基因序列(累计总长为1 029 222 285 bp), 利用Perl程序与生物信息学软件结合, 发掘SSR位点, 获得了153 150个SSR位点, 平均每1.67个基因有1个SSR位点, 其中二、三核苷酸重复基序分别为39 556个和50 072个, 占总SSR位点数的58.5%。在二核苷酸重复基序中, TA/AT所占比例最高, 占41.4%, CG/GC所占比例最低, 占4.6%; 在三核苷酸碱基重复基序中, TGT/ACA所占比例最高, 为15.6%。在TA/AT重复类型中选取100个基序重复次数在60~90之间的SSR位点, 进行引物设计与合成, 在12个甘蔗属材料中进行PCR扩增分析, 从中筛选出52对具有多态性SSR引物, 其中有27对引物在研究的2个甘蔗栽培品种间表现为多态。这些基因组SSR标记的开发, 不仅可以用于甘蔗栽培品种DNA指纹图谱分析, 而且为甘蔗属不同种的遗传图谱构建、遗传多样性分析和重要性状的遗传机制解析奠定基础, 为甘蔗分子育种研究提供重要支撑。     

基于转录组测序的槜李EST-SSR标记开发

为开发槜李EST-SSR标记,本研究利用MISA软件筛选了槜李花转录组测序获得的35584条Unigenes,对其SSR信息进行分析后,利用Primer Premier 3.0软件设计EST-SSR引物,并随机选取40对SSR引物对12个李品种进行EST-SSR引物筛选及多态性分析。结果发现,在槜李花转录组中共搜索到个10791个SSR位点,分布于8433条Unigenes,SSR发生频率为23.70%,平均每3.71 kb含有1个SSR;SSR重复基元中二核苷酸重复出现频率最高,占总SSR数量的52.98%,其次为三核苷酸重复(占24.00%)和单核苷酸重复(占20.95%);二核苷酸重复基元以AG/CT为主(85.95%),三核苷酸重复基元以AAG/CTT为主(31.24%)。利用Primer Premier 3.0软件共设计出9870对候选引物,随机选择40对引物对12个李品种进行SSR引物筛选及多态性分析。40对引物均能扩增出预期大小的条带,有效扩增效率为100%,40对引物中有5对引物在12个李品种中表现出多态性。本研究开发的EST-SSR标记可为李属植物遗传多样性分析提供丰富的候选标记,同时可为槜李发育相关功能基因定位、遗传图谱构建、及分子标记辅助育种等研究提供帮助。     

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。     

基于草莓全基因组SSR标记的开发和应用

基于基因组序列信息,研究了二倍体森林草莓和八倍体栽培草莓染色体上SSR位点的分布特点。利用AutoSSR软件在森林草莓和栽培草莓中分别发掘到153826个和329801个SSR位点,发生频率分别为1.43 kb/SSR和2.44 kb/SSR。SSR重复基序为单核苷酸的数量最多,分别占总数的40.92%和38.94%,其次为二核苷酸类型,分别占22.79%和20.04%。在二倍体草莓和八倍体草莓中分别鉴定到454和479种SSR重复类型,其中A/T重复类型的SSR出现的频率最高,分别占总SSR位点的39.45%和37.08%。二核苷酸重复类型中,二倍体草莓的AT/AT占比最高,为11.61%,其次为AG/CT(8.74%);八倍体草莓中AG/CT重复类型占比最高(9.94%),其次为AT/AT(7.35%)。用Beacon Designer软件设计SSR引物,随机挑选了59对SSR引物在77份草莓材料中进行验证分析。研究结果显示,59对SSR引物共扩增出254个多态性位点,平均扩增4.31个位点,位点的平均多态信息量(PIC)为0.26,介于0.07~0.97之间,其中35个SSR位点PIC≥0.50,为高多态性位点,聚类分析显示品种间的相似系数范围为0.47~0.99。该研究为草莓种质资源的遗传多样性评价、变异分析、分子标记辅助育种等工作提供了技术支持。     

Identification and characterization of EST-SSRs in finger millet (<Emphasis Type="Italic">Eleusine coracana</Emphasis> (L.) Gaertn.)

In recent years, microsatellites have become the most used markers for studying population genetic diversity. The increased availability of the DNA sequences has given the possibility to develop EST-derived SSR markers. A total of 1,927 ESTs of Eleusine coracana available in the NCBI database were mined for SSRs. Di-nucleotides are the most occurring motifs accounting for more than 50% of the repeats, of which GA was the most abundant motif and tetra-nucleotides are the least occurring motifs. Of the 132 markers identified, 30 primer pairs based were synthesized. SSR markers were used for variety discrimination and genetic assessment in 15 finger millet accessions; 20 primers showed polymorphism and 13 primers were identified as having a PIC value above 0.5. On the basis of the distribution of these polymorphic alleles, the 15 accessions were classified into two groups. This study has demonstrated the potential of EST-derived SSR primer pairs in finger millet. These primers will serve as valuable source for further breeding programs.     

茶树花转录组微卫星分布特征

利用Perl语言,对茶树花转录组序列进行大通量SSR位点的发掘,发现含SSR的序列10 290条,共12 582个SSR,平均2.41 kb出现一个SSR。在茶树花的转录组中共发现340种碱基重复模式,所占比例最高的是(AG/CT)n(44.99%)。在49 586条注释成功的茶树花Unigene中,共发现10 490个SSR位点,其中位于编码区的1917个,其出现频率仅为0.102 SSR/1000 bp,而非编码区为3.072 SSR/1000 bp。在基因编码区中出现频率最高的是三碱基微卫星(1140,59.5%),其次是六碱基微卫星(524,27.3%)。茶树花转录组所含微卫星以重复长度小于20 bp的序列最多,大于20 bp的仅为25.2%。茶树花转录组中,含微卫星基因的平均表达水平显著低于不含微卫星基因,其中含复杂微卫星基因的平均基因表达水平最低。     

基于菜心(Brassica campestris)基因组Survey测序开发多态性SSR标记

为解决菜心SSR标记数量不足、已开发的位点多态性差等问题,本研究利用高通量测序技术,对‘四九-19’和‘3T6’两份菜心材料进行基因组Survey测序,规模化开发多态性SSR标记。两个菜心材料分别获得55 649 657个和59 300 433个Clean reads,分开拼接组装得到430 483个和499 876个Contig。在两个材料的Contig中搜索到共有的SSR位点为30 696个,其中以二和三核苷酸重复基序最为丰富,占总SSR位点的67%。分析比较发现,3 652个(12%) SSR位点在两份测序材料间具有潜在多态性,随机挑选50个SSR位点进行PCR扩增验证,48对(96%)引物在4份菜心材料中扩增出清晰的条带,其中31对(62%)引物在两份测序样品间具有多态性,19对(38%)引物在另两份菜心材料间具有多态性。结果表明,利用基因组Survey测序能开发SSR标记和开发具有多态性的SSR标记,本研究开发的多态SSR标记将进一步为菜心分子标记的发展和应用提供基础。