单核苷酸多态性(SNP)分子标记在小麦遗传育种中的研究进展

为了了解单核苷酸多态性(SNP)标记在小麦遗传育种中的研究进展并为下一步在面粉制品中的应用奠定基础，本研究归纳了SNP分子标记所具有的特点以及应用比较普遍的检测方法，包括DNA构象法、高分辨溶解曲线法及直接测序法等检测方法；总结了近几年SNP标记在小麦遗传图谱的构建、作物育种、全基因组关联分析、遗传多样性和物种进化等方面的研究进展；最后提出可开发不同作物的高通量SNP芯片使SNP的研究向高通量化、全基因组发展，以及培育具有良好面制品感官特性的小麦新品种。     

SNPS在大豆等作物遗传及改良中的应用

单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism,SNP)是指DNA序列上的单个碱基变异,它具有分布广、多态信息量大、易于检测和统计分析等优点,被称为继RFLP和微卫星标记后的第三代基因遗传标记。单核苷酸多态性是等位基因间序列差异最为普遍的类型,可作为一种高通量的遗传标记。已建立PCR扩增目标序列及其产物测序和电子SNP(eSNP)等多种发现和检测SNP的方法。大豆等作物也已开展了SNP分析。一些栽培作物种质的多样件不断减少,其结果连锁不平衡(linkagedise鄄quilibrium,LD)增加,这有利于目的基因座上SNP单元型(haplotype)与表型的相关性分析。SNP已在作物基因作图及其整合、分子标记辅助育种和功能基因组学等领域展示了广泛的应用价值。     

利用等位基因特异性PCR检测水稻可溶性淀粉合酶基因的单核苷酸多态性

单核苷酸多态性(SNP)广泛分布于水稻基因组中,SNP分型已成为水稻遗传作图、关联分析、资源鉴定和分子标记辅助选择等研究的重要技术.本文选择水稻可溶性淀粉合酶基因SSⅢa的12个SNP位点,研究了利用等位基因特异性PCR法检测SNP的可行性.按照等位基因特异性PCR原理设计引物3'末端碱基,并根据每个SNP位点引物3'端的错配类型,在上游引物3'末端第3位引入不同的错配碱基,结果均获得了很好的扩增特异性,PCR检测结果与测序结果吻合.表明,等位基因特异性PCR是一种简便、快捷、可靠和低成本的SNP分型方法,可有效应用于水稻可溶性淀粉合酶基因的种质资源鉴定和分子标记辅助选择育种等相关研究.     

基于SLAF-seq技术的白皮松SNP分子标记开发

  目的  在白皮松全基因组范围内开发大量特异性SNP分子标记,为白皮松关键基因定位、分子标记辅助选择和种质资源评价提供足够多的分子标记资源。  方法  本研究以5个群体的共52份白皮松资源为材料,选择火炬松基因组为参考基因组,利用特异性位点扩增片段测序技术（SLAF-seq）,在多态性SLAF标签上开发大量特异性SNP位点,并过滤出一批高质量SNP位点用于白皮松不同群体的遗传多样性分析。  结果  通过序列对比分析,共获得23 597 049个SLAF标签,其中具多态性的SLAF标签有370 659个,共开发得到1 291 290个白皮松群体SNP。在缺失率小于20%、次要等位基因频率（MAF）大于5%的条件下,对所有SNP位点进行过滤,共得到346 840个高一致性的白皮松群体SNP,占SNP总量的26.9%,其中包含9个仅在北京鹫峰（JF）群体中存在变异的SNP位点、148个仅在陕西蓝田（LT）群体中存在变异的SNP位点、425个仅在甘肃麦积山（MJS）群体中存在变异的SNP位点、1 466个仅在陕西午子山（WZS）群体中存在变异的SNP位点、4个仅在山西柏洼山（BWS）群体中存在变异的SNP位点。基于过滤后的346 840个SNP分子标记在5个白皮松群体中进行的遗传多样性分析表明,白皮松不同群体间的遗传多样性存在显著差异,其中MJS和WZS群体的遗传多样性水平相对较高,JF群体的遗传多样性水平相对较低。  结论  研究结果表明,利用SLAF-seq技术可以实现全基因组范围内大量SNP标记位点的开发,且开发的SNP标记在白皮松不同群体中表现出较为丰富的遗传多态性,为白皮松种质资源鉴定、QTL定位、遗传连锁图谱构建以及重要性状的关联分析等研究奠定了基础,对今后白皮松种质资源保护和分子标记辅助选择育种具有重要意义。      

分子标记技术在牡蛎遗传育种中应用研究进展

牡蛎是一种重要的经济双壳贝类,利用分子标记技术研究牡蛎的遗传多样性,对牡蛎的遗传育种具有重要意义.文章综述了几种常见的DNA标记技术如RFLP、RAPD、AFLP、微卫星、SNP和EST等在牡蛎遗传育种中的应用及其在牡蛎遗传多样性与遗传图谱构建等方面的研究进展,分析了分子标记技术在牡蛎遗传育种研究中存在的问题,提出今后应建立包括牡蛎品种的形态学和分子信息在内的种质库,研究牡蛎的遗传多样性,并应用分子标记技术标记一些特异性基因,进行牡蛎的遗传选育.     

植物功能基因组研究中的几种新型分子标记

综述了植物功能基因组研究中出现的EST-SSR、SRAP、TRAP、SNP和DArT等新型分子标记,这些标记具有显著的优势,已广泛应用于遗传图谱构建、重要性状基因定位、比较作图、遗传多样性和品种鉴别、分子标记辅助育种等研究中。简要论述了这几种新型分子标记的应用现状、优点和不足,并对其应用前景进行了展望。     

ISSR 分子标记技术在茶树育种中的研究进展

随着分子标记技术与传统育种技术的结合,可在育种早期对植株进行基因型的鉴定,从而快速有 效地开展育种工作。DNA 分子标记技术在茶树研究领域的应用越来越多,在茶树育种中运用到的分子标记技 术主要有ISSR、RAPD、AFLP、SSR、SNP、EST 等。其中ISSR 是一种基于微卫星序列发展起来的新的分子标 记,具有简便、稳定、DNA 多态性高等优点。阐述了ISSR 分子标记的原理及程序,介绍了其在茶树育种研究 中的应用情况,主要包括种质鉴定以及种质在遗传过程中的稳定性鉴定、亲缘关系鉴定、遗传多样性分析、指 纹图谱构建等。     

DNA分子标记在月季中的应用

遗传标记的发展促进了植物遗传育种的研究,DNA分子标记是继形态标记、细胞学标记、生化标记之后发展起来的一种新的更为理想的遗传标记,它在月季遗传育种研究方面发挥了重要作用。DNA分子标记包括限制性片断长度多态性(RFLP)、随机扩增多态性DNA(RAPD)、扩增片断长度多态性(AFLP)、简单重复序列(SSR)、单核苷酸多态性(SNP)等。对DNA分子标记的分类、原理、特点及其在月季亲缘关系分析、基因定位、品种鉴定和遗传图谱的构建等方面的研究进行概述。     

利用转录组测序开发甘蔗SNP分子标记

【目的】利用转录组测序开发甘蔗SNP分子标记,为甘蔗建立一种高效和低成本的分子标记开发方法。【方法】以40个甘蔗栽培品种为试验材料,使用高通量测序平台获得其转录组数据,经质控后将其匹配到参考基因组,然后使用GATK软件检测和过滤SNP分子标记,并使用snpEff对SNP进行注释及统计分析。利用这些SNP分子标记进行系统发生分析、主成分分析和群体结构分析。最后,开发KASP标记并随机验证其有效性。【结果】转录组数据经质控后平均每个样本获得6.5 Gb的序列。通过变异分析和多重过滤筛选后,共获得220397个注释到染色体上的双等位基因SNP位点,平均密度为3 SNP/kb。SNP类型及分布特征分析结果表明,编码区错义突变与沉默突变的比值(N/S)为1.05,转换类型和颠换类型的比值(Ts/Tv)为1.89,杂合SNP占38.66%~49.91%,位于转录本的SNP比例为44.74%。系统发生分析、主成分分析和群体结构分析结果均表明,甘蔗栽培品种遗传来源较为单一,但群体分化较大。开发了11176个KASP分子标记,并随机合成25组KASP引物进行多态性验证,共有23组(92%)引物能检测到扩增产物,7组(28%)在40个甘蔗材料中呈现多态性,进一步验证了这些标记有效性。【结论】与传统SSR分子标记和基于GBS(Genotyping-by-sequencing)简化基因组测序的SNP分子标记开发方法相比,基于转录组测序的甘蔗SNP分子标记开发方法在保证质量和数量的情况下能获得更大比例的有效SNP,更有利于发掘功能SNP位点,为甘蔗分子SNP标记的开发提供了新的途径。     

分子标记在梨研究中的应用及前景展望

对分子标记在梨分子遗传图谱构建、农艺性状基因标记与定位、分子辅助选择育种、种质资源研究4个方面的应用进行了综述,并对当前梨树研究领域分子标记研究存在的主要问题和应用前景进行了分析,旨为梨分子遗传研究提供参考。     

基于SNP标记的桃矮化基因精细定位

【目的】矮化型桃树体矮小、节间短,是盆栽观赏和砧木育种的重要遗传资源。明确矮化性状形成的遗传机制并对桃矮化基因进行精细定位,是建立目标性状分子辅助选种体系和遗传改良的前提,可为有目标的选育矮化观赏桃和砧木品种奠定基础。【方法】以‘05-2-144’(‘97矮’ב鸳鸯垂枝’桃)套袋自交获得的395个后代单株构建的分离群体为材料。参考桃基因组信息并基于Sanger技术开发的SNP标记对亲本和后代单株进行分析,在扩大群体单株中进行连锁关系分析,确定连锁的SNP标记,初步定位目标基因。在定位区域内基于二代测序技术开发更多的基因型和表型一致的SNP标记,对后代单株进行基因分型,完成目标性状的精细定位。然后在精细定位区域内开发SNP标记,即杂交群体双亲均为Aa杂合基因型,对‘10-7’ב96-5-1’杂交后代89个单株进行分子鉴定,以验证基因定位结果的准确性。【结果】通过对桃单株‘05-2-144’自交后代实生苗表型鉴定表明,普通型和矮化型单株数分别为300株和95株,性状分离比例接近3﹕1(P值为0.67;χ2为0.19),符合孟德尔遗传规律,桃矮化性状受隐性单基因控制。用于分子鉴定的单株来源于‘10-7’(普通型)ב96-5-1’(普通型)杂交组合,共获得89个后代单株,其中普通型66株;矮化型23株(P值为0.854;χ2为0.034)。基于Sanger测序技术开发了SNP标记,在桃基因组数据库Pp06上25 230 425 bp和27 191 090 bp处获得了连锁的SNP标记,且目标基因位于这两个标记的右侧,初步获得了连锁的SNP分子标记。在此基础上,对亲本进行66.89X深度测序,继续开发符合Aa杂合基因型的SNP标记位点。根据参考基因组和物理距离区间共设计了15对SNP引物,其中12对引物与重测序结果中SNP的类型一致,3对引物与重测序结果中SNP的类型不一致,连锁标记的基因分型成功率为80.0%。通过基于SNP基因分型分析,最终完成了目标性状的精细定位,位点位于Pp06的28 712165 bp(引物为JXSNP-5)和28 899 661 bp(引物为JXHRM-SNP-3)之间,遗传距离分别为0.38 c M和0.13 c M,物理距离约为277 kb,精细定位区域内有54个已知转录本。在定位区域内桃基因组Pp06的28 108 436 bp处和29 247 763 bp处开发SNP标记用于杂交后代表型的鉴定,结果表明所有后代单株基因型和表型鉴定结果完全一致,鉴定准确率为100%。【结论】本研究精细定位了桃矮化基因,物理距离约为277 kb,为基因克隆、亲本早期筛选以选育矮化观赏桃和砧木品种等奠定了基础。     

单核苷酸多态性在大豆育种中的应用

单核苷酸多态性 (singlenucleotidepolymorphism ,SNP)是指DNA序列上的单个碱基变异 ,它具有分布广、多态信息量大、易于检测和统计分析等优点 ,被称为继RFLP和微卫星标记后的第三代基因遗传标记。单核苷酸多态性是等位基因间序列差异最为普遍的类型 ,可作为一种高通量的遗传标记。已建立PCR扩增目标序列及其产物测序和电子SNP(eSNP)等多种发现和检测SNP的方法。大豆等作物也已开展了SNP分析。     

多倍体植物中单核苷酸多态性(SNPs)的开发

单核苷酸多态性(SNP)是指在基因组水平上由单核苷酸的变异所引起的一种DNA序列多态性.在人、拟南芥、水稻等二倍体生物中,已经开发出大量的SNP标记并被用于群体结构分析、关联作图等研究,而在棉花、油菜、小麦等多倍体植物中,SNP的开发与应用却进展迟缓.为促进多倍体植物中SNP的开发,本文对多倍体植物中SNP标记开发所遇到的难题进行了阐述,并对多倍体中SNP标记开发方法进行了梳理,包括位点特异性引物的PCR片段直接测序,利用多倍体的近缘二倍体区分SNPs和部分同源序列间的差异(homoeologous sequence variants,HSVs),利用2代测序技术大规模发掘SNPs,基于公共数据库的序列通过生物信息学分析获取候选SNPs,通过遗传(分离)模式的研究验证SNPs等.利用上述方法可实现多倍体植物中SNP标记的大规模开发.     

Development of a core set of SNP markers for the identifi cation of upland cotton cultivars in China

Considering the advantages of single nucleotide polymorphisms(SNP) in genotyping and variety identification, the first set public SNP markers at Cotton Marker Database(http://www.cottonmarker.org/) were validated and screened across standard varieties of cotton distinctness, uniformity and stability(DUS) test, aiming to obtain an appropriate set of core SNP markers suitable for upland cotton cultivars in China. A total of 399 out of 1 005 SNPs from 270 loci including 170 insertions-deletions(In Dels) were evaluated for their polymorphisms among 30 standard varieties using Sanger sequencing. As a result, 147 loci were sequenced successfully, 377 SNPs and 49 In Dels markers were obtained. Among the 377 SNP markers, 333 markers(88.3%) were polymorphic between Gossypium hirsutum and G. barbadense, while 164 markers(43.5%) were polymorphic within upland cotton. As for In Del markers, the polymorphic rate is relatively lower than that of SNP both between species and within species. The homozygous DNA locus ratio of 121 SNPs was higher than 86.2% while that of other 43 SNPs was less than 70%. Only 64 SNPs displayed completely homozygous genotypes among all of the detected upland cotton varieties with 100% homozygous DNA locus ratio. At last, a set of 23 pairs of core SNPs were achieved in view of avoidance of linkage, with polymorphism information content(PIC) values varying from 0.21 to 0.38 with an average of 0.28. Genotype characteristics and genetic diversity were analyzed based on the set of core markers, while 40 pairs of core simple-sequence repeats(SSR) primers comprised of 10 sets of four multiplex PCR combinations were also used for analysis based on fluorescence detection system. Comparison results indicated that the genetic diversity level was almost equal, while various varieties were significantly different from each other. Genetic relationship revealed by SSR markers is related to geographic source to a certain extent. Meanwhile clustering results analyzed by SNP markers are more consistent with kinship, which demonstrated that the screen strategy for core SNP marker is effective.     

水稻RIL群体高密度遗传图谱构建及粒型QTL定位

【目的】水稻粒型是与产量直接相关的重要农艺性状,影响稻米的外观品质和商品价值。挖掘新的水稻粒型相关基因,对揭示水稻粒型调控的遗传机理研究有重要意义,同时可为水稻粒型分子育种提供新的基因资源。【方法】以极端粒型差异的粳稻TD70和籼稻Kasalath,以及杂交构建的186个家系的重组自交系群体为研究材料,利用高通量测序技术对亲本和RIL株系进行深度测序。统计186个RIL基因型数据,利用滑动窗法（SNP/InDel数目为15）,将窗口内SNP/InDel信息转换成窗口的基因型,预测染色体上的重组断点构建RIL群体的BinMap遗传图谱,结合2年的粒长、粒宽、粒厚和千粒重的表型数据,运用QTL IciMapping软件,采用复合区间作图法对RIL群体的4个性状进行QTL定位。【结果】构建了一张包含12 328个Bin标记的高密度遗传图谱,该图谱各染色体Bin标记数为763—1 367个,标记间平均物理距离为30.26 kb。粒长、粒宽、粒厚和千粒重4个性状在RIL群体中呈近正态连续分布,且2年间的变化趋势相似,符合QTL作图要求。2018年对粒长、粒宽、粒厚及千粒重进行QTL分析,共检测到40个粒型QTL,其中,粒长12个,粒宽9个,粒厚8个,千粒重11个,2019年对粒长、粒宽、粒厚及千粒重进行QTL分析,检测到56个籽粒相关的QTL,粒长15个,粒宽11个,粒厚13个,千粒重17个。分析定位到的96个粒型QTL位点,连续2年都能检测到的QTL位点有11个,其中7个为已克隆的粒型基因位点,4个为未知的新位点,分别分布于第1、3、4、5染色体上,分别为粒长qGL-1-2和qGL5-2、粒厚qGT-3-2、粒宽qGW-4-1。【结论】构建了一张包含12 328个Bin标记的分子遗传连锁图谱,解析大粒粳稻资源的粒型基因,获得了qGW-4-1、qGL5-2、qGT-3-2、qGL-1-2等4个新的粒型QTL,可用于后续粒型调控基因的精细定位及克隆研究。     

我国75份小麦品种SNP和SSR指纹图谱构建与比较分析

联合利用Illumina 90K SNP芯片和毛细管高通量SSR检测技术，构建75份育成品种384个SNP和42个SSR位点的指纹图谱，比较两种标记在遗传多样性、遗传相似系数和鉴别能力等方面的特征。结果显示，SNP标记揭示的遗传多样性指数明显低于SSR标记，但能较好地反映品种间的遗传多样性；SNP标记揭示的遗传相似系数明显高于SSR标记，但两者呈极显著线性相关；384个SNP位点鉴定近等基因系的能力低于42个SSR位点，但去除近等基因系后，仅需8个SNP或4个SSR位点组合即可区分剩余的74份品种，表明最优位点组合具有较高的鉴定效率，在品种鉴定时可先采用少量标记进行初鉴，对于极近似品种可加大标记密度。首次结合SSR和SNP标记构建指纹图谱，证实了两者之间的一致性，提出了分子身份鉴定技术标记数量的选择思路，为小麦品种DNA身份鉴定技术标准制定提供了重要的参考依据。