基于选择消除分析挖掘豌豆耐冻相关基因

近年来,冬季的低温对豌豆生产造成严重损失。本试验对16份极端耐冻豌豆和14份极端冷敏感豌豆的全基因组重测序数据与参考基因组进行比对获得SNP,再基于过滤后的SNP数据对所有材料进行系统发育树构建、主成分分析、连锁不平衡分析以及选择消除分析等,并依据选择消除分析的群体多样性(θπ)、杂合率(Hp)和群体分化(Fst)三者交集的前5%候选区域,最终筛选获得34个与豌豆耐冻相关的基因。研究结果为豌豆耐冻品种选育和"冬豆北移"栽培模式提供理论支撑。     

基于SLAF-seq技术的葡萄种质遗传多样性分析

利用简化基因组测序技术(SLAF-seq)对304份葡萄种质进行测序,最终获得466 618个SLAF标签,其中多态性SLAF标签392 374个。通过序列分析,获得481 192个有效单核苷酸(SNP)多态标记,并基于这些SNP分析和构建了304个葡萄种质的群体结构和系统发生树。结果表明,SLAF-seq技术能高效、低廉地开发出大量可用于群体遗传分析的SNP标记。通过构建进化树分析发现,欧亚种、欧美杂种及野生种葡萄彼此分开,其中姊妹系品种及具有亲子代关系的品种各自聚在一起,中国葡萄地方品种与国外古老葡萄品种的亲缘关系最近,且起源及遗传背景不详的古老葡萄品种与野生种的亲缘关系较改良品种更近。该结果可为后期进一步研究葡萄的起源进化提供参考,同时为构建SNP指纹数据库提供了基础数据。     

CAPS与熔解曲线技术相结合的菜薹SNP基因分型体系的建立与验证

 根据不同长度或不同碱基序列的DNA片段的熔解温度（T_m）不同的原理,将酶切扩增多态性序列（cleaved amplified polymorphic sequence,CAPS）与熔解曲线（melting curve,MC）技术相结合,建立了CAPS-MC技术,从而实现SNP分子标记基因分型。通过菜薹‘L58’和紫菜薹‘ZCT095’的基因组重测序数据与白菜基因组的参考序列（‘Chiifu-401-42’的基因组序列）的比对,预测了719个HindⅢ内切酶识别碱基序列的SNP位点,并将其设计成CAPS-MC分子标记,从中随机选择10对标记进行体系建立与优化,结果显示本体系有灵敏度强、精准性高、快速、高通量、经济实用等优势。     

结球甘蓝BoCBF1与BoCBF2基因的CAPS标记及其对耐寒性的影响

以两份具有不同耐寒性的甘蓝自交系341和21-3为试材,根据已有拟南芥CBF1基因序列及甘蓝基因组测序拼接出的Scaffold信息,获得了甘蓝BoCBF1和BoCBF2基因编码区的全长序列。经PCR产物直接测序发现BoCBF1基因在自交系341和21-3间的变异表现为4个单核苷酸多态性（SNP）,而BoCBF2基因则表现为16个SNP及1个18 bp碱基的插入缺失（InDel）。为简便快捷地鉴定两个自交系间BoCBF1和BoCBF2基因序列的变异,开发了BoCBF1和BoCBF2基因的CAPS标记,分别命名为BoCBF1-TaqαⅠ和BoCBF2-BstUⅠ。利用这两个CAPS标记对两个自交系、F1、F2群体的基因型与耐寒性进行相关性分析,发现这两个基因的变异与材料的耐寒性极显著相关,可用该标记进行甘蓝耐寒育种的分子标记辅助选择。     

基于SNP和InDel标记的余甘子群体遗传分析

【目的】采用高通量测序技术解析余甘子种质资源的群体遗传结构和遗传多样性，为余甘子系统分类、遗传资源创新利用提供理论基础。【方法】利用ddRADseq技术对112份余甘子种质资源进行高通量简化基因组测序，利用Cutadapt和Trimmomatic软件对原始数据进行过滤，筛选得到高质量测序数据；使用MUNEAK软件进行多态性标记发掘，基于获得的SNP和InDel标记，进行群体结构分析、主成分分析、系统发育分析及遗传多样性分析。【结果】余甘子测序样品共获得8934个SNP和InDel标记，群体结构分析将余甘子种质分为2个类群，类群划分与种质来源地相关，该结果与主成分分析和系统发育分析相一致。余甘子各种质间遗传距离为0.027～0.459，平均遗传距离为0.248；云南地区的余甘子种质的期望杂合度、观测杂合度及多态性信息含量值最高，依次为0.267、0.184及0.218；余甘子群体间的Fst在0.080～0.266之间，群体遗传分化程度中等偏高。【结论】该测序技术可有效地解析余甘子种质的群体结构和遗传多样性，为余甘子种质资源的鉴定评价、系统分类及遗传多样性研究提供参考。     

基于SLAF-seq技术的不同类型越橘遗传变异和群体结构研究

【目的】利用越橘属栽培品种及野生资源在全基因组范围内筛选差异SNP分子标记，分析其遗传变异，了解不同类型群体间的遗传变异、基因交流、群体结构，为越橘种质创新提供遗传背景依据。【方法】以越橘属9个种的62份种质资源为材料，利用特异性位点扩增片段测序技术(SLAF-seq)获得的基因组SNP标记比对到品种Draper参考基因组上，进行供试材料遗传研究。【结果】测序获得169.87 Mb reads数据，平均Q₃₀值94.99%，包含172 513个多态性SLAF标签，筛选到高质量SNP标记4 133 595个，均匀分布在越橘12条染色体上。基于SNP标记的系统进化树准确反映了供试野生、北高丛和南高丛类群遗传差异以及品种间系谱遗传关系，反映出野生类型与栽培品种遗传差异显著，供试野生种具有独立的遗传背景且种间无基因交流发生，但野生种到栽培种存在单向的基因流；栽培品种类群存在明显的亚群结构，亚群间存在普遍的基因交流；半高丛品种北陆和南高丛品种军号与北高丛类型紧密聚类，矮丛品种美登、半高丛品种北村、黑珍珠遗传背景倾向于野生种。【结论】栽培品种近亲杂交和骨干亲本高频率使用导致品...     

通过HRM技术筛查与梨矮生性状决定位点PcDw紧密连锁的SNP标记

在果树的基因组中存在大量的SNP（single nucleotide polymorphism）位点,筛查与目标性状紧密连锁的SNP标记,对目标基因的精细定位具有重要意义。以‘矮生梨’（Pyrus communis L.‘Aishengli’）与‘茌梨’（Pyrus bretschneideri Rehd.‘Chili’）的F1杂交分离群体共215个单株为试材,参考苹果基因组的序列设计26对适合HRM分析的引物,依据分离群体分组分析（bulked segregant analysis,BSA）原理,通过高通量熔解曲线（high resolution melting,HRM）分析,筛选到两个与决定梨矮生性状的PcDw基因连锁的标记CNqau012和CNqau039,二者与目标位点的连锁距离分别是13.3 cM和2.3 cM。对CNqau012和CNqau039的扩增子测序分析表明,在矮生型与普通型中都存在一处单核苷酸变化（分别是G/A和C/T）。这些标记的获得对PcDw基因的精细定位及克隆具有重要意义。     

基于重测序的广西姑婆山野生柑橘资源遗传演化及分类地位分析

对4个广西姑婆山野生柑橘、1个枳、1个金柑以及14个其他柑橘进行全基因组重测序，每个样本测序数据量约为16 Gb，平均测序深度为54×。通过基因组比对、SNP检测、PCA主成分分析、邻接法构建系统发育进化树，分析广西贺州姑婆山野生柑橘资源遗传多样性、群体结构及分类地位。从20份样品中，共检测出6 782 158个高质量SNP位点。基于这些SNP位点，根据PCA主成分分析和系统进化树分析结果，可将20份样本分为3类：广西姑婆山野柑与莽山野柑聚为一类，金柑与其他柑橘聚为一类，枳聚为单独一类。该研究表明姑婆山野生柑橘资源与莽山野柑一样具有原始性和独特性，应该为独立的属或者柑橘属中独立的种。     

苹果属植物种质多样性的SLAF-seq分析

利用简化基因组测序技术—特异性位点扩增片段测序技术（Specific-locus amplified fragment sequencing，SLAF-seq）对509份苹果属植物种质进行测序，获得586 454个SLAF标签，其中多态性SLAF标签463 612个；经过序列比对，根据完整度 > 0.94、次要等位基因频率（MAF）> 0.05，过滤筛选得到46 460个多态性单核苷酸（SNP）位点；基于这些SNP位点构建苹果属植物不同种的系统发生树并分析主成分。结果表明，通过SLAF-seq技术能够在全基因组范围内快速开发高通量的SNP标记，并直接用于苹果属植物种质资源遗传多样性研究中。34种509份苹果属植物的多样性水平较高（He = 0.318，I = 0.488，Ae = 1.520），在多于1份试材的种群中，变叶海棠的遗传多样性水平最高，中国苹果的遗传多样性水平最低。综合聚类分析和主成分分析结果表明，供试苹果属植物分为5个基本的类群，Ⅰ山荆子类群，Ⅱ苹果属植物野生种类群，Ⅲ苹果栽培品种类群，Ⅳ以中国苹果、八棱海棠、花红、楸子和海棠花为主的类群，Ⅴ新疆野苹果类群。野生种丽江山荆子、山楂海棠、陇东海棠、变叶海棠、花叶海棠、滇池海棠和沧江海棠聚类比较紧密，栽培种之间的亲缘关系相对较近，栽培品种与东方苹果和森林苹果等野生种聚在一起，新疆野苹果与中国原产苹果属栽培种的亲缘与起源演化关系有待于进一步考究。     

野生马铃薯材料苗期耐冻性鉴定

采用人工冷冻鉴定、聚类分析结合田间自然霜冻鉴定的方法,对马铃薯野生种Solanum acaule的后代无性系材料的耐冻性和耐冻类型进行评价。在冷驯化前有11份材料属于霜冻敏感型,12份属于耐冻型,2份属于强耐冻型;而冷驯化后,霜冻敏感型减少到3份,耐冻型和强耐冻型材料分别增加到12份和10份。试验材料冷驯化前后的LT50和冷驯化能力与田间自然霜冻评价结果的相关性均达极显著水平,相关系数分别为0.50、0.91和-0.55。因此人工冷冻鉴定结果可以在一定程度上预测马铃薯材料在田间的霜冻耐性。     

杜梨叶绿体基因组分析

利用高通量测序平台对杜梨（Pyrus betulaefolia）进行测序，并对其叶绿体全基因组序列的结构特征进行分析。结果表明，杜梨叶绿体基因组与大多数高等植物一样，具有典型的环状双链四分体结构。其叶绿体基因组大小为160 058 bp，共检测到61 个SSR 位点（58 个单核苷酸重复和3 个二核苷酸重复）和56 个RNA 编辑位点，这些RNA 编辑位点均引起了氨基酸的变化。与砂梨（Pyrus pyrifolia）、川梨（Pyrus pashia）和桃叶梨（Pyrus spinosa）的叶绿体基因组比较，其基因种类和数量都比较保守，表明了梨属植物进化的缓慢性。在4 个梨属植物中共检测到351 个SNP 和217 个InDel。     

小白菜自交不亲和性相关基因的分子标记开发

以自交亲和系WS-199和自交不亲和系WS-85为亲本杂交获得的F_2分离群体为供试材料,采用BSA法结合SNP芯片技术,筛选出与自交不亲和性相关的SNP标记,并将SNP差异位点序列信息与白菜基因组序列进行比对分析,并进一步开发SSR标记,共获得了与自交不亲和性相关的SSR分子标记BrA1-2、BrA1-3和BrA1-14,为分子标记辅助自交不亲和性杂交种生产提供技术支持。     

甜瓜果面茸毛、果面瘤以及果面沟全基因组关联分析

为寻找调控果面茸毛、果面沟以及果面瘤表型变异的位点,调查200份甜瓜种质在2017年和2018年的表型,并对这200份种质进行全基因组重测序,利用全基因组关联分析的方法对其进行关联。结果在3号染色体上找到了一个与果面茸毛显著相关的SNP;在11号染色体上找到了2个与果面沟显著相关的SNP,在5号、7号和11号染色体上各找到了一个与果面沟深显著相关的SNP;在12条染色体上均找到了与果面瘤显著相关的SNP,所有与果面瘤显著相关的SNP标记中有8个标记显著性远远高于其他标记。进一步对果面茸毛的1个显著SNP,果面沟的5个显著SNP和果面瘤的8个SNP进行了基因注释,共计找到了146个基因。研究结果有助于甜瓜果面茸毛、果面瘤以及果面沟性状的快速精细定位,也将为甜瓜果实遗传改良提供重要参考依据。     

葡萄SNP 标记的CAPS 和TSP 分析

 为了建立起葡萄SNP 标记分析的一般方法和探索EST-SNP 标记在葡萄中的应用，对前期开 发的葡萄EST-SNP 位点进行了筛选，设计了28 对CAPS（cleaved amplified polymorphic sequences，酶切 扩增多态性序列）标记引物和22 对TSP（Temperature-switch PCR，温度转变PCR）标记引物，并在31 份葡萄材料中进行了分析，其中20 对CAPS 引物和10 对TSP 引物电泳条带较清晰，多态性较好。基 因分型统计显示：所有的SNP 位点均含有2 个等位基因，平均多态性信息含量（PIC）为0.336，平均 Shannon’s 信息指数为0.511。基因分型和葡萄材料聚类结果均显示这两种方法所获结果提供的信息量大且 结果可靠。本方法简便、成本低，可作为SNP 分型有效方法用于葡萄品种鉴定、基因分型和遗传多样性 分析等。     

桃花花型（铃形/蔷薇形）基因型鉴定、分子标记开发与利用

【目的】进一步完善桃花型基因型分类，开发桃花型相关分子标记，为观赏桃花的分子辅助育种提供理论支持。【方法】利用全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）、IGV可视化软件分析，以及竞争性等位基因特异性PCR(Kompetitive allele-specific PCR,KASP)技术，在定位到的候选位点进行鉴定分析。【结果】GWAS定位分析在Pp08:14 518 604～14 521 291 bp存在一个ms179810转座子的缺失，x2验证结果表明，转座子的插入与缺失与花型性状无显著性关系。在转座子上游33 980 bp处鉴定到一个单碱基核苷酸（SNP）变异，变异类型分为CC型、AC型、AA型3种，比对结果显示基因型为CC型、AC型，其表型为铃形，基因型为AA型，其表型为蔷薇形，在145份桃自然群体中鉴定准确率为98.62%。但是通过表型比对发现，基因型为CC时，铃形花冠直径为（1.54±0.46）cm，同时，基因型杂合的中蟠17号自交群体后代192株中基因型与表型准确率在98.44%。【结论】根据桃基因组中Pp08:14 484 6...     

番茄杂交及回交后代耐冷性分析

以番茄耐冷品系与冷敏感品系为亲本配制成杂种F1代、F2代、回交一代（BC1）及回交二代（BC2），以低温胁迫处理后的胚根生长抑制度和组织伤害率为指标对杂交及回交后代种子发芽期和植株开花期的耐冷性进行了鉴定。结果表明经耐冷性选择的F2与未经选择的F2相比耐冷性明显提高。在BC1群体中分别选择耐冷株和冷敏感株回交得到的BC2的耐冷性存在显著差异。     

番茄抗旱性的全基因组关联分析

测定了301份番茄（Solanum lycopersicum L.）种质的叶片在离体24 h后的相对失水率,以鉴定其抗旱能力,并进行了全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）。共检测到3个与番茄抗旱性显著关联的SNP位点,分别为S02.1158758、S02.1160893和S05.1426646,单个位点可以解释4.08%～18.97%的表型变异。挖掘到3个与番茄抗旱性显著关联的主效SNP位点和7个候选基因,有助于解析番茄抗旱性的遗传基础及其调控机制,为番茄抗逆遗传改良奠定了基础。     

基于基因组结构变异构建萝卜种质资源分子身份证

萝卜种质资源类型多样,难以通过表型评价判定其亲缘关系.本试验整合4份萝卜全基因组重测序数据和520份萝卜简化基因组测序数据进行生物信息学分析,鉴定了萝卜群体基因组水平的结构变异,开发了24个通用性的分子标记.使用上述标记对255份萝卜种质进行基因分型,构建了相应的萝卜分子身份证.聚类分析结果表明,在相关系数0.55处可...     

茶树苯乙醇樱草糖苷含量相关遗传位点的挖掘

以169个茶树种质作为关联群体，利用基于简化基因组测序（genotyping-by-sequencing,GBS）技术开发的675 245个高质量SNP标记在2018—2020年3个年份间，对茶树新梢中苯乙醇樱草糖苷的含量进行了全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）。结果表明，不同年份茶树种质间的苯乙醇樱草糖苷的含量变异系数为61.50%～62.09%，相关系数介于0.95～0.98(P <0.01)，广义遗传力为67.49%。3种GWAS分析模型共检测到24个与茶树苯乙醇樱草糖苷含量显著关联的稳定位点（P<0.001），解释表型变异率为0.01%～10.63%。进一步利用等位变异效应分析挖掘到36个具备24个主效位点优异等位变异且苯乙醇樱草糖苷含量显著升高的优异种质。初步筛选出10个与苯乙醇樱草糖苷含量相关的候选基因，分别为TEA020086.1、TEA003248.1、TEA013029.1、TEA021435.1、TEA016196.1、TEA029411.1、TEA014564.1、TEA014567.1、TEA01...     

大白菜品种鉴定的SSR核心引物筛选及其应用

为筛选出一套大白菜（Brassica rapa L. ssp. pekinensis）简单重复序列（Simple sequence repeat,SSR）的核心引物,以54份大白菜骨干自交系为材料,从已发表的2 129对白菜SSR引物中,初步筛选出分布于白菜整个基因组、具有唯一扩增位点、扩增稳定性及重复性好的多态性SSR引物51对。进一步根据引物的多态性信息量（PIC）、等位基因数量、位点的物理位置和主成分分析（PCA）等分析结果,确定了一套包含28对SSR引物的核心引物组合。比较核心引物组合、51对多态性SSR引物和123个标记（72个SNP标记与51对多态性SSR引物）对54份大白菜骨干自交系的聚类分析结果,三者具有较高的一致性;该套引物可将262份大白菜高代自交系区分开,具有较好的鉴别能力。利用这套核心引物构建了242份大白菜品种的指纹图谱。该研究获得的28对SSR引物可以用于大白菜的遗传多样性分析和品种核酸指纹库构建等研究,可为大白菜新品种的特异性、一致性、稳定性检测体系的建立和新品种保护提供技术支持。