基于水稻基因组序列SSR的多态性分析

 根据Monsanto公司所发布的6655个序列\[由简单重复序列(SSR)及其两翼各100个碱基组成\]，通过生物信息学的方法，找到了在籼稻(Oryza sativa subsp. indica)品种93 11与粳稻(Oryza sativa subsp. japonica)品种日本晴的基因组序列中匹配最好的1453个同源位点。在这些位点中，93 11和日本晴中分别搜索到了1449个和1451个SSR。通过对SSR的分类比较，发现在93 11和日本晴的相同位点存在1175个具有相同基序的SSR，其中371个具有相同的基序和重复个数，804个具有相同的基序但重复次数有差异。具有相同基序但重复次数有差异的SSR类型中，频率最高的是2个核苷酸的重复子，占62.94%，基序为5个和6个核苷酸的SSR则较少。对水稻这两个品种相应区域SSR的多态性比较分析，揭示了用这些特定类型的SSR可以在这两个品种的特定区域发展新的SSR标记，并为研究这两个品种之间遗传变异、基因组功能之间的差异等提供依据。     

福州宦溪野生蕉（Musa spp.，AB group）CHUP1基因克隆及其生物信息学分析

CHUP1(chloroplast unusual positioning 1)参与了叶绿体移动信号转导过程,对植物避免光伤害及提高光合效率方面具有重要作用,并且与植物抗寒性有密切关系.本研究以福州宦溪野生蕉(Musa spp.AB group)叶片为材料,采用同源克隆的方法,分离出CHUP1基因cDNA和DNA序列,GenBank登录号分别为JX123753、JX880084,命名为Mu-CHUP1.Mu-CHUP1 cDNA全长3232 bp,ORF 2931 bp,编码976个氨基酸.福州宦溪野生蕉Mu-CHUP1 cDNA序列与小果野蕉(M.acuminata,AA Group)全基因组测序中的CHUP1 cDNA序列的相似性为84.71％;福州宦溪野生蕉Mu-CHUP10RF的DNA序列含8个内含子、9个外显子,而小果野蕉全基因组测序中的CHUP1基因组DNA序列则有11个内含子、12个外显子,两者相差较大.生物信息学预测分析表明,Mu-CHUP1磷酸化位点多达62个,并且含有3个保守结构域,可能与其行使多样性的功能有关.     

巴西橡胶树磷酸蔗糖磷酸化酶基因的克隆和表达模式分析

蔗糖是橡胶生物合成的主要碳源,而磷酸蔗糖磷酸化酶(SPP)是蔗糖合成最后步骤的关键酶,克隆橡胶树SPP家族基因并研究其表达特性,将有助于揭示橡胶树中蔗糖合成代谢的分子调控.本研究利用拟南芥和杨树的SPP氨基酸序列为探针,搜索橡胶树EST和基因组数据库,并设计引物进行PCR扩增,得到1个橡胶树SPP基因的cDNA和基因组序列,命名为HbSPP1.序列分析显示,HbSPP1基因组含有8个外显子、7个内含子,其cDNA序列的编码区(CDS)为1278 bp,编码424个氨基酸,蛋白分子量为48.1 ku,等电点为6.02.进化上,HbSPP1基因与杨树SPP基因的亲源关系比拟南芥要近.组织特异性表达分析发现,HbSPP1在叶片中的表达丰度最高.另外,在叶片不同发育阶段中,HbSPP1在稳定期叶片中的表达明显低于幼期叶片.     

大豆EST-SSR标记开发及与Genomic-SSR的比较研究*

本研究对458220条大豆EST序列进行SSR搜索,共检测出EST-SSR序列39989条, 经拼接得到无冗余EST-SSR序列8190条,包括357种重复基元。其中二、三核苷酸重复基元类型居多,分别占无冗余EST总数的11.13%和16%,统计得到二核苷酸重复类型12种,三核苷酸重复类型60种。以含有简单重复序列的无冗余EST序列设计200对引物,其中148对引物有清晰且单一条带扩增产物,以30份大豆品种资源进行引物筛选,获得多态性引物31对。以21份大豆不同基因型的基因组DNA为模板选取30对显示多态性的大豆EST-SSR引物和30对大豆基因组SSR引物进行扩增,带型统计结果显示：大豆EST-SSR与基因组SSR在供试基因型间多态性指数均值分别为0.55 和0.44,二者揭示的多态性水平差异不大。从而说明利用生物信息学方法基于大豆EST开发SSR标记是切实可行的,大豆EST-SSR可以用于大豆遗传多样性分析,是大豆DNA分子标记体系的一个重要补充。     

巴西橡胶树中碱性转化酶HbNINa基因的克隆和表达模式分析

检索橡胶树EST和基因组数据库,发现了1个在叶片中高丰度表达的中碱性转化酶基因.采用RT-PCR和RACE技术获得了该基因的cDNA和基因组序列,命名为Hb NINa.序列分析结果显示,HbNINa基因cDNA序列的编码区(CDS)序列长度为1 719 bp,对应的基因组序列为3 696 bp.序列分析表明,该基因编码571个氨基酸多肽,推测其分子量大小为65.7 ku,等电点为6.36.HbNINa蛋白包含植物中碱性转化酶的全部保守结构域.基因组结构分析显示Hb NINa基因包含4个外显子和3个内含子.QPCR分析结果表明,HbNINa基因在在胶乳中表达水平极低,而在其他组织如树皮、树叶和雌花中的表达丰度相对较高.在叶片发育过程中,Hb NINa在叶片发育的初期高丰度表达,推测HbNINa可能参与叶片蔗糖利用,进而在橡胶树叶片发育过程中起重要作用.     

巴西橡胶树ADF6基因的克隆与表达分析

肌动蛋白解聚因子(Actin Depolymerizing Factor,ADF)是一种重要的肌动蛋白结合蛋白。ADF通过参与调控肌动蛋白的装配和解聚在多种生理过程中发挥重要作用。本研究通过RT-PCR技术从橡胶树胶乳中获得HbADF6基因的cDNA和基因组序列,序列分析显示HbADF6基因的开放阅读框为441 bp,共编码146个氨基酸,基因组序列由2个内含子和3个外显子组成。实时荧光定量PCR结果表明,HbADF6基因在所有检测组织中均表达,其中树皮中表达量最高,叶片中表达量最低。HbADF6基因的表达受乙烯利(ET)和碘化钾(KI)调控,并与排胶时间和死皮有关。此结果表明HbADF6基因可能在橡胶树乙烯响应、死皮和排胶过程中发挥重要作用。      

微卫星标记及其在花生上的研究

SSR是一类由1～6个核苷酸组成的短序列首尾相连重复多次构成的一段DNA,广泛分布于真核生物基因组中.SSR标记多态性丰富,操作简单,重复性好,呈共显性.本文对微卫星标记的原理、特点、分离方法及其在花生中的研究现状作简要介绍.     

三七基因组SSR位点分析和多态性引物开发

本研究通过分析三七(Panax notoginseng)基因组中简单重复序列(simple sequence repeats,SSRs)位点信息,对基因组中SSR位点的分布特征进行描述,并开发多态性引物,为评价三七遗传多样性和群体结构提供理论依据。利用MISA软件对重新组装的三七基因组进行SSR位点搜索,primer3设计引物。用随机合成的200对引物,在16个三七单株中进行PCR扩增,来筛选具有多态性的引物。在去除冗余序列后组装得到2.39 Gb大小的三七基因组中总共识别到314 060个SSR位点,SSR分布频率为0.13/kb,其中占主导地位的是二核苷酸重复基序,占所有重复基序类型的68.55%,其次是三核苷酸56 250(17.91%)和单核苷酸22 475(7.16%)。在二核苷酸为主的重复类型中,出现频率最高的是AT/AT重复基序占所有二核苷酸重复的63.66%,最低的是CG/CG重复基序占0.15%。同时,在单核苷酸重复中出现频率最高的也是A/T重复类型(79.01%)。经过多态性筛选最终得到41对多态性较好的引物,PIC值范围为0.11~0.78,平均值为0.46。本研究获得的大量SSR位点信息为三七全基因组SSR标记的开发,三七分子标记辅助育种以及遗传多样性分析提供方便。     

SSR标记在玉米育种中的研究与应用

SSR是以几个碱基为基本单元的串联重复序列,广泛分布于真核生物基因组中。SSR信息量高,覆盖整个基因组,共显性遗传,多态性水平高,易用PCR分布,是一种非常有用的分子标记。对SSR的种类、研究进展、以及SSR在品种鉴定、基因作图和标记辅助育种等方面的研究应用现状作了简要概述。     

用RAPD技术鉴定橡胶树抗白粉病基因连锁标记

用52种RAPD引物对橡胶树11个抗白粉病品系和11个感病品系基因组DNA进行RAPD分析,找到了一个和橡胶树抗白粉病表型密切相关的DNA片段,此片段长390bp,命名为opv—390。opv—390为11个抗性品系所共有和11个感病品系所没有。用ECL(enhanced cheminesence)酶标法标记抗性品系RRIC52(CK)的OPV390为探针,经Southern blot表明,该序列在6个抗性品系中均为单一拷贝或低拷贝,而感病品系皆不含此序列,由此看来,OPV—390可作为橡胶树抗白粉病基因紧密连锁的RAPD标记。这为今后钓取橡胶树抗白粉病基因的工作打下了基础。     

Comparative Analysis of Genetic Diversity and Structure in Rice Using ILP and SSR Markers

Genetic diversity of 36 rice entries from the United States Department of Agriculture(USDA)rice collection was assessed using 103 ILP(intron length polymorphism)and 54 SSR(simple sequence repeats)markers.A total of 236 and 332 alleles were detected by the ILP and SSR markers,respectively.On average,the SSR markers produced higher polymorphism information content value and number of alleles than the ILP markers.Whereas the Nei's genetic distance measured using the SSR markers was much higher than that measured using the ILP markers.Mantel's test indicated that there was a statistically significant correlation(r=0.827,P0.001)between the two marker systems.UPGMA clustering based on the ILP and SSR markers resulted in consensus dendrograms.The cophenetic correlation coefficient(r=0.918,0.878 and 0.924,P0.001 for the ILP,SSR and combined markers,respectively)showed a highly accurate dendrogram represented the genetic distance among these entries.The 36 entries were divided into four groups.Four African Oryza glaberrima accessions were clustered within a distinct group(Ⅰ),and the remaining entries were separated into three groups(Ⅱ,Ⅲ and IV).All the entries could be also clustered into two main groups:One was composed of Ⅲ and IV,considered as indica group, and the other was composed of Ⅰ(O.glaberrima)and Ⅱ(japonica-like).Model-based cluster analysis revealed that the japonica-like group maintained very pure ancestry while the indica group shared mixed ancestry,especially for group Ⅲ, which had seven admixtures sharing from 19.5%to 30.0%of ancestry with group Ⅳ(based on SSR markers).It is suggested that ILP and SSR markers could be very useful for the genetic study and breeding in rice.     

玉米分子遗传图谱的构建

以R15(抗)和Ye478(感)为亲本配制F2分离群体并以该群体为作图群体。利用778对SSR引物对亲本R15、Ye478之间的多态性进行了检测,筛选出159对多态性SSR引物用于F2群体分析。利用这159对(20.4%)多态性标记构建玉米的遗传连锁图谱,其中有9个SSR标记没连锁上。其余150个标记分布于玉米的10条染色体上,覆盖玉米基因组1775.7cM,标记间平均距离为11.8cM。     

Genetic Diversity of Main Inbred Indica Rice Varieties Applied in Guangdong Province as Revealed by Molecular Marker

Genetic diversity of 299 inbred indica rice varieties, including 33 introduced varieties, applied in Guangdong Province of China were assessed using 20 ILP(intron length polymorphism) and 34 SSR(simple sequence repeat) markers. Totally, 154 loci were screened for the 299 varieties, with the average number of alleles(Na), rare alleles(Nr), and polymorphism information content(PIC) scored at 3.4, 0.7and 0.32, respectively. The Nei’s genetic distance(GD) was estimated ranging from 0 to 0.7529 with an average of 0.4797. There was no significant difference of Na, Nr, PIC or GDs between the introduced and local varieties. Neighbor-joining(NJ) analysis showed that the 299 varieties failed into three main distinct groups, and the 33 introduced varieties were distributed over all the groups or subgroups. Model-based cluster analysis demonstrated that only 73(24.4%) of the 299 varieties and 7(21.2%) of the 33 introduced varieties could be distinctly classified into the three groups. Analysis of molecular variance showed that within the groups divided by NJ analysis, the genetic variations revealed by ILP, SSR and these two combined were 7.7%, 5.6% and 6.6%, and within the groups divided by region(Guangdong local and the introduced varieties), the genetic variables were 2.1%, 4.6%, 5.4%, respectively. These results suggested that the genetic diversity of the 299 inbred rice varieties in Guangdong Province was low, simultaneously relationship among varieties was poor and close in all kind of groups. Hence, it is very necessary to extend the genetic diversity during the breeding and selection practical procedure.     

Polymorphism in the GBSS gene affects amylose content in US and European rice germplasm

The present study was conducted to investigate the relationship between waxy allelic forms and amylose in European and US rice germplasm. These allelic forms were defined according to the single-nucleotide polymorphisms (SNP) found in the leader intron 5′ splice site (G → T), exon 6 (A → C) and exon 10 (C → T). The combination of these three SNPs accounted for 89.2% of the variation in apparent amylose content in a pedigree of 85 US rice varieties and 93.8% of the variation among 279 accessions in a European germplasm collection. The allelic forms TAC and TCC were found in low amylose varieties. All varieties with intermediate levels of apparent amylose had the GCC allele. High levels of apparent amylose varieties had either the GAT and GAC allele. The sequence AGTTATA in the intron 1 distinguished the low amylose varieties from the other classes regardless of any other base changes. Intermediate amylose varieties can be distinguished from those with high apparent amylose by changes in either exon 6 or exon 10. However the simplest interpretation of the data is that the tyrosine/serine change in exon 6 is responsible for the lower levels of Granule bound starch synthase (GBSS) protein and thus lower levels of amylose in intermediate vs. high amylose verities.     

基于甘蔗AP85-441和R570基因组参考序列的微卫星位点鉴定和SSR标记开发

分子标记缺乏是制约甘蔗分子标记技术发展的重要因素。本研究利用甘蔗AP85-441和R570基因组参考序列,使用MISA软件分别鉴定出512 835和97 839个微卫星位点,分别占割手密基因组（AP85-441）和甘蔗基因组（R570）高质量参考序列的0.32%和0.35%。在2个基因组序列中,优势重复单元均为单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸,各重复单元均以AT富集的基元为主。割手密和甘蔗基因组序列中分别有472 117和89 748个位点可以开发SSR标记。对割手密、甘蔗与高粱基因进行同源性分析,分别鉴定出16 691个和13 271个对应到高粱1~10号染色体上的同源基因,利用基因序列中的SSR位点,开发出13 224和7624对SSR引物。对开发的引物分别以割手密和甘蔗基因组为模板进行e-PCR检测,这些引物在割手密基因组中以多位点扩增为主,在2个基因组中的有效标记比例分别为79.35%和36.13%、79.01%和93.36%。部分SSR引物在基因组中表现出特异性扩增,有1368对仅在AP85-441中单扩增,有1420对仅在R570序列中单扩增,共有752对SSR引物可在2个基因组中单扩增,且这些SSR的扩增位点和来源基因均分布于所在基因组的全部染色体上。在禾本科作物基因组中e-PCR检测表明,开发的单扩增SSR标记具有较好的特异性。本研究鉴定的SSR位点,有助于进一步丰富甘蔗的分子标记;开发的3540对SSR引物对于栽培种甘蔗遗传图谱构建中遗传来源区分和同源连锁群确定具有重要的参考意义。     

芸薹种UGMS标记及抗根肿病基因连锁标记的定位

为定位芸薹种抗根肿病基因的连锁标记,利用芸薹种单一基因微卫星(UGMS)标记及基因组SSR和抗根肿病(clubroot resistance,CR)基因的紧密连锁分子标记,构建了结球白菜59-1×芜菁(CR)WJ04遗传连锁图谱,对芜菁WJ04和结球白菜59-1进行根肿病抗性鉴定和连锁位点分析。结果表明:抗根肿病芜菁自交系WJ04对来自我国根肿病主要疫区的4个根肿菌生理小种2、4、7和10均具有显性抗性,而59-1则均表现为感病。UGMS标记在大白菜和芜菁亚种间的多态性比率为30.1%,低于基因组SSR的50.8%;图谱覆盖长度为1 116.2cM,包含分布在10条连锁群的59个UGMS、72个基因组SSR和4个分别与CR基因Crr1、Crr2、Crr3和CRb连锁的标记。     

剑麻茎腐病菌基因组SSR标记开发

下载Aspergillus niger ATCC 1015菌株全基因组序列,利用GRAMENE网站提供的SSR鉴定工具SSRIT(Simple Sequence Repeat Identification Tool),并按含有2~10个碱基重复、碱基数在18 bp以上的SSR基元为标准进行SSR鉴定。结果从A.niger ATCC 1015全基因组中,共发现4 000个2~10碱基SSR,其中含9个碱基重复基元类型最多,共有1 433个,占所鉴定SSR总数的35.8%。其次为6个碱基重复基元类型,共有753个,占SSR总数的18.8%;接着为3个碱基重复类型,共有547个,占13.6%。从鉴定出来的SSR中,选择含有SSR的合适区段,从中设计了36对引物,对剑麻茎腐病菌17个菌株的基因组DNA进行了PCR检测,发现这些引物都能从剑麻茎腐病菌基因组DNA中有效扩增。由此表明,黑曲霉ATCC 1015菌株基因组SSR在剑麻茎腐病菌基因组中具有通用性。这为研究剑麻茎腐病菌群体遗传变异、多样性和进化,定位和克隆功能基因等提供了分子标记。     

小麦-卵穗山羊草衍生后代的SSR分子标记鉴定和白粉病抗性评价

山羊草属植物是普通小麦改良过程中重要的有益基因来源,小麦的许多抗病虫、抗逆基因都来源于山羊草属植物。本研究利用杂交和回交的方法,成功获得了19株小麦-卵穗山羊草衍生后代,实验选取均匀分布于小麦各条染色体的SSR标记400个,对三个亲本(中国春、卵穗山羊草和陕优225)以及19株衍生后代进行分子标记特异性分析,结果表明,341个标记可以在卵穗山羊草中扩增出条带,说明SSR标记在山羊草中位点丰富;20个标记可以在卵穗山羊草中扩增出特异条带,说明在卵穗山羊草中有不同于另外两个亲本的特异SSR位点;将20个在卵穗山羊草亲本中有特异条带的标记应用于19株衍生后代中,发现有10个标记可以在衍生后代中扩增出特异条带,说明19株衍生后代中全部含有卵穗山羊草的遗传物质,这些特异引物可以继续应用于后代的检测中。本实验还对3个亲本材料和19株衍生后代进行了成株期白粉病抗性鉴定,结果显示,中国春和陕优225都是9级高感,卵穗山羊草是0级免疫,19株衍生后代中有3株(1-1,1-2,1-3)分别是7、8和8级感病,其余均为0级免疫,说明衍生后代的白粉病抗性完全遗传自卵穗山羊草亲本。