核桃基因组学研究进展

核桃具有极佳的经济价值与保健效果,富含人体必需的营养物质和微量元素,在国内国际市场均具有极大的消费潜力。对核桃基因组进行研究,获得遗传序列信息,有助于核桃重要农艺性状的定位与克隆,剖析复杂性状的遗传机制,对开发利用核桃优质种质资源和培育、改良核桃品种具有重要意义。综述了基因组学在核桃上的进展,包括核桃的全基因组测序技术和叶绿体测序技术的更新与应用,利用基因组学在核桃中进行的SNP等分子标记的开发、QTL定位结合遗传连锁图谱与全基因组联合分析方法进行的数量性状基因定位、核桃的起源演化等问题研究,并对未来核桃等果树基因组学的应用前景进行展望。     

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。     

高通量测序技术及EST-SSR标记在蔬菜研究上的应用

高通量测序技术又称下一代测序技术(Nextgeneration sequencingtechnology),1次对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定,与以往的测序技术相比,其特点是通量高、测序成本显著降低、测序时间显著缩短.转录组测序(RNA-seq)是利用高通量测序技术直接对由mRNA逆转录生成的cDNA序列进行测序,产生数以千万计的reads数量,从而使得基因组区域中不同基因的转录水平可以直接通过比对到该基因组区域的reads数来衡量[1].在已完成基因组测序的物种中,可将RNA-seq结果与基因组DNA序列数据进行对比,从而得到基因表达、可变剪切、基因结构优化、新基因发现等分析结果.对于没有参考基因组的物种,可以进行de novo转录组测序研究,即对所得到测序读长片段进行de novo组装,进而得到该物种的单一基因序列集(unigenes)数据[2].     

美味侧耳ITS序列直接测序与克隆测序比较分析

用CTAB法提取美味侧耳基因组DNA，利用引物ITS1和ITS4扩增其核糖体DNA的ITS片段，凝胶回收试剂盒纯化目的片段。通过PCR产物双向直接测序和克隆测序分别获得其rDNA ITS序列，对两种测序方法所得序列及GenBank中美味侧耳ITS片段的序列进行比较分析。结果显示，三条序列的差异非常小，两种测序方法所得序列仅在两端出现差异，序列内部完全一致。     

基于重测序的‘金兰柚’基因组InDel标记的开发及应用

基于重测序进行金兰柚全基因组InDel标记开发。利用二代测序技术对‘金兰柚’进行全基因组重测序,运用BWA软件将测序得到的片段与参考基因组序列进行比对,利用严格的参数筛选杂合InDel,结合Primer 3.0设计扩增引物,进行PCR扩增并利用琼脂糖凝胶电泳验证,以重测序材料‘金兰柚’和47份柚品种检测其有效性。在全基因组范围内共筛选出81对扩增条带清晰的引物。筛选出的多态性标记涵盖了整个‘金兰柚’基因组,平均每条染色体上9个。选取的24对InDel标记可以将48份柚品种有效区分,最少使用2对引物就可将‘金兰柚’与其他47份柚品种完全区分。利用UPGMA构建48份柚品种的聚类树状图,在遗传相似系数为0.611的阈值处可将48个柚品种分为3大类群。本研究中的InDel标记带型简单易读,适宜柚DNA指纹图谱构建和品种鉴定,可为柚名优品种保护、原产地溯源管理等提供科学依据。     

瓜类遗传连锁图谱构建的研究现状及比较分析

 截至目前,西瓜、黄瓜及甜瓜的全基因组测序工作已经基本完成,利用高密度饱和遗传连锁图谱将基因组序列锚定到染色体的具体位置并确定其在染色体上的方向,这为进一步开展基因组分析研究奠定了基础。本文中综述了瓜类遗传连锁图谱构建的研究现状并对遗传连锁图谱进行了比较分析。     

蒙古韭叶绿体微卫星特征分析

以蒙古韭为试材，采用Illumina NovaSep高通量测序技术对叶绿体基因组进行测序，MISA v1.0软件对叶绿体基因组微卫星进行搜索，研究了蒙古韭叶绿体微卫星特征，以期为蒙古韭的鉴定、居群遗传学研究和系统发育研究提供参考依据。结果表明：在蒙古韭153 376 bp的叶绿体全基因组序列上共识别出260个SSR位点，平均每590 bp出现一个，主要分布于大拷贝区。cpSSR重复序列共有5种类型，其中单碱基重复序列最多，为181个，约占重复序列总量的66.79%,其次是三碱基重复序列，共65个，约占重复序列总量的23.99%,五碱基最少，仅占0.37%。cpSSR长度区间为8～29 bp,从整体来看，主要集中在8～10 bp,在该范围内共有197个，占SSR总数的75.77%;长度≥20 bp的有9个，结果表明蒙古韭叶绿体基因组上的微卫星位点大多数具有多态性的潜能。     

银耳栽培菌株的线粒体内含子多态性分析

为从线粒体角度了解银耳(Tremella fuciformis)主要栽培菌株的遗传多样性,从37个银耳栽培菌株中选取33、34和37号3个典型菌株进行高通量基因组测序,并进行线粒体基因组组装和分析,结果表明:3个菌株的线粒体基因组序列一致,但就线粒体基因组拷贝数而言,33号显著高于34号、37号.选取37号菌株线粒体基...     

韭(Allium tuberosum)叶绿体基因组及其特征分析

以韭(Alliumtuberosum)叶绿体基因组为研究对象，利用Illumina NovaSep高通量测序技术对韭叶绿体基因组进行测序，研究了韭叶绿体基因组结构、密码子偏好性、简单重复序列、叶绿体基因组的比较和系统发育，以期为韭分子标记开发、种质资源鉴定和开发利用提供参考依据。结果表明：韭叶绿体基因组全长154 056 bp,共注释133个基因，包括tRNA 38个，rRNA 8个，蛋白编码基因87个；韭cpDNA密码子偏爱以A或U结尾，Leu使用频率最高，Cys使用频率最低；在叶绿体基因组中共检测250个SSR位点，其中单核苷酸重复数量最多(164个),六核苷酸重复最少(1个);基因组IR边界未出现明显的扩张和收缩；系统发育分析显示，野韭和韭亲缘关系最近。     

‘惠水金橘’的叶绿体基因组特征分析

【目的】分析贵州地方柑橘品种‘惠水金橘’的叶绿体基因组特征及分子标记,为研究该品种的系统进化关系、丰富柑橘类果树叶绿体分子标记奠定基础。【方法】提取‘惠水金橘’成熟叶片总DNA,构建小片段插入文库并测序,以甜橙叶绿体基因组为参考,筛选叶绿体基因组相关序列组装,开展SSR(simple sequence repeat,简单重复序列)预测、SNP(single nucleotide polymorphisms,单核苷酸多态性)/InDel(insertion-deletion,插入缺失)分析以及聚类分析。【结果】组装后获得叶绿体基因组全长为160 698 bp,GC含量为38.42%,共有117种基因被注释;检测到92个SSR位点,大部分的SSR位点都偏向于A/T组成;检测到417个SNPs位点、149个InDels位点、InDel的标记密度约为每kb 0.927个。进化树显示该品种与其他宽皮柑橘聚为一大类。【结论】利用高通量测序技术挖掘柑橘叶绿体基因组DNA分子标记是可行的。     

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。     

花椰菜中器官早期发育调控相关的miRNA(Bra-miR07)的克隆及功能研究

在前期通过高通量小RNA测序获得若干在花椰菜器官早期发育过程中呈现差异表达的未知功能miRNA基础上,重点对其中1个在花椰菜下胚轴和子叶中表现为显著差异表达的miRNA(命名为Bra-miR07)进行克隆鉴定及功能分析。研究表明,Bra-miR07前体序列全长为270 bp,可形成稳定的二级发夹结构。Bra-miR07在花椰菜子叶中呈现显著高表达。进一步构建了Bra-miR07的过表达载体并采用浸花法转化拟南芥,获得Bra-miR07过表达的转基因拟南芥株系。表型分析显示,Bra-miR07过表达可显著影响拟南芥植株生长。与野生型相比,过表达Bra-miR07株系表现为生长缓慢,植株矮小,育性降低等发育受阻特征。因此,上述结果预示着Bra-miR07可能也在花椰菜器官发育过程中发挥重要作用。     

甘蓝白化种荚基因alb1的遗传与转录组分析

采用石蜡切片技术研究甘蓝白化种荚材料alb1的细胞学特征,结果表明白化种荚细胞形态发育异常,细胞壁畸形、细胞界限不明显。遗传分析结果表明,绿荚∶白荚的分离比为3∶1,白荚性状是由1对隐性基因控制的。利用转录组测序技术分析白化种荚突变体alb1及绿荚芥蓝TO1000的基因表达情况,筛选获得4 530个差异表达基因,其中2 569个基因上调表达,1 961个基因下调表达;这些基因主要涉及核糖体、植物激素信号转导、脂肪酸链伸长等生物学过程,植物激素信号转导对细胞形态建成尤为重要,可能是引起细胞发育畸形,出现白化种荚的重要原因。     

Whole genome sequencing of enriched chloroplast DNA using the Illumina GAII platform

Background  

Complete chloroplast genome sequences provide a valuable source of molecular markers for studies in molecular ecology and evolution of plants. To obtain complete genome sequences, recent studies have made use of the polymerase chain reaction to amplify overlapping fragments from conserved gene loci. However, this approach is time consuming and can be more difficult to implement where gene organisation differs among plants. An alternative approach is to first isolate chloroplasts and then use the capacity of high-throughput sequencing to obtain complete genome sequences. We report our findings from studies of the latter approach, which used a simple chloroplast isolation procedure, multiply-primed rolling circle amplification of chloroplast DNA, Illumina Genome Analyzer II sequencing, and de novo assembly of paired-end sequence reads.     

基于高通量测序的逆境下植物miRNA的研究现状

microRNA（miRNA）是一类包含20～30个核苷酸的非编码RNA分子,在植物的生长发育和适应外界各种环境胁迫的过程中起着非常重要的作用。植物中miRNA的数量和种类都很多,而高通量测序技术的出现大大加快了miRNA的发现过程。本文综述了近年来利用高通量测序技术进行的逆境下植物体内miRNA的研究状况,以反映当前植物miRNA的发现、功能和进化等方面的最新研究进展。     

国际马铃薯和番茄基因组测序进展

 国际番茄基因组项目计划精细测定220 Mb的常染色质区域,马铃薯基因组项目计划测定全基因组840 Mb的DNA序列。中国是两个项目的参与国,负责番茄染色体III,XI和马铃薯染色体X,XI的测序工作。基于番茄和马铃薯基因组间存在着高度的相似性,在二者染色体XI的测序的同时运用了比较测序的方法。     

辣椒MYB基因家族的鉴定及与辣味关系分析

利用生物信息学方法从辣椒全基因组数据库中筛选出172个MYB转录因子，并对其序列特征、染色体定位、进化关系、蛋白质保守基序和基因结构等进行综合分析，同时通过辣椒果实不同发育阶段胎座组织转录组测序筛选与辣味可能相关的MYB基因。结果表明，辣椒MYB有1R、2R（R2R3）、3R、6R等类型，其中R2R3型居多，结构域分析表明其具有典型的W型R2R3保守基序；获取20个motif元件并进行位置分析，发现同一支MYB蛋白具有相似的结构特征；进一步与拟南芥聚类得到37个类群，推测具有多种生物学功能。转录组测序发现，CaMYB98、CaMYB168等12个MYB表达量符合‘黄魔王’辣椒果实胎座组织在不同发育期的辣椒素含量变化规律，推测其可能通过特异位点的结合来上调或下调相关蛋白的表达，从而达到对辣椒素代谢路径的调控，可作为辣味调控的重要候选基因进一步研究。     

利用CRISPR/Ca9技术靶向编辑芥蓝BoaZDS

以芥蓝(Brassicaoleraceavar.alboglabra)为材料,以ζ–胡萝卜素脱氢酶(ζ-Carotene desaturase,ZDS)基因为目标基因,建立其CRISPR/Cas9基因组编辑体系。在BoaZDS的编码区近5′端选择靶位点,构建了CRISPR/Cas9表达载体,通过农杆菌介导的遗传转化方法获得了19个芥蓝转基因阳性植株,Sanger测序分析发现其中13株成功突变,CRISPR/Cas9载体在芥蓝上的突变效率为68.42%,且所有突变植株均表现出明显的白化表型。     

植物转座子类型及其插入突变对园艺植物花发育影响的研究进展

转座子是一类广泛存在于原核生物和真核生物基因组内重复可移动的遗传元件，根据其结构和转座机制分为反转录转座子和DNA转座子。反转录转座子以mRNA分子为中间体、反转录为cDNA后再整合到基因组，其转座模式是“复制—粘贴”。DNA转座子以DNA为中间体，其转座模式是“剪切—粘贴”。两类转座子都包含有自主和非自主转座元件。作为基因组的主要构成元件，植物转座子在基因组和基因进化、结构重排、表达调控等方面发挥关键作用，进而改变植物的基因型和表现型。综述了近年来有关植物转座子结构特征、转座机制以及功能等方面的研究进展，特别是转座子插入突变改变基因活性而控制园艺植物花发育的研究进展，并对今后研究前景进行了展望，旨在为深入了解植物转座子园艺学功能提供参考。     

番茄/茄子嫁接对其根际土壤生物学性状及细菌群落结构的影响

以茄子作为砧木，番茄为接穗进行嫁接，并以番茄自根植株和茄子自根植株作为对照，基于传统及现代高通量测序技术分析根际土壤的生物学性状及细菌群落结构特征，旨在揭示嫁接植株抗性增强的机制。结果表明：番茄/茄子嫁接植株根际土壤中可培养细菌、放线菌数量，微生物生物量、酶活性和细菌丰富度、多样性指数均显著高于茄子和番茄自根植株；另一方面，norank_c_Acidobacteria、硝化螺菌属（Nitrospira）、芽孢杆菌属（Bacillus）、norank_f_Gemmatimonadaceae、norank_o_Gaiellales、norank_f_Xanthobacteraceae、norank_o_SC-I-84、norank_f_Anaerolineaceae、norank_f_Nitrosomonadaceae、鞘脂单胞菌属（Sphingomonas）细菌是嫁接植株与茄子、番茄自根植株根际土壤中的共有优势细菌属；g_unclassified_o_Ignavibacteriales 、 醋酸杆菌属（ g_Acetobacter ）、g_norank_f_Longimicrobiaceae 、g_unclassified_f_Verrucomicrobiaceae、g_norank_p_FBP、g_norank_p_Aminicenantes 属细菌是嫁接植株根际土壤的特有优势细菌属。与自根植株相比，番茄/茄子嫁接植株根际土壤存在更高可培养微生物数量，微生物生物量和相关酶活性，具有更高的土壤养分有效性，同时拥有不同占比的共有优势细菌门属，尤其拥有更为丰富的微生物可操作分类单元（operational taxonomic units，OTU）和特有 OTU 数量，这是嫁接植株抗性增强的主要原因。