31份小麦材料中抗旱基因的KASP检测

为明确小麦材料中抗旱相关基因的组成，利用已报道的29个标记（11个新转化的KASP标记以及已报道的18个KASP 标记），对16份抗旱小麦品种和15份高产小麦品种进行KASP检测。结果表明，多数基因位点在抗旱小麦品种和高产小麦品种间的优异等位基因数目无明显差别；TaPYL1-1B、Wcor14-2B、TaSRL1-4A、TaSnRK2.3-1A、QTDW.caas-6BL位点的优异等位基因在旱地品种中占比较高，而TaWRKY51-2B和TaSnRK2.4-3A位点的优异等位基因仅存在于抗旱品种中，前者的供体材料为晋麦47、晋麦92和晋麦101，后者的供体材料为济麦379。     

基于全基因组重测序的白化茶树mSNP标记开发及验证

为探究白化茶树遗传变异信息及mSNP液相芯片在茶树种质资源鉴定中的可行性，利用全基因组重测序对18份白化茶树资源进行遗传多样性分析和突变位点检测。结果表明，基于全基因组水平的SNP标记可将18份白化茶树资源分为3类，且基本呈现出具有亲缘关系或地理位置接近的资源聚在一起的趋势；对重测序数据进行功能注释后发现，在18份白化茶树资源中存在17 056个共有非同义突变基因，其中14个叶绿素合成相关基因中存在98个错义突变位点。随后，基于前期获得的基因组变异信息开发了一套包含59个mSNP、222个SNP位点的液相芯片，利用该液相芯片检测13份茶树资源的基因型信息。结果表明，同一品种两两之间的遗传相似度在92%～98%，不同品种间的遗传相似度则在84%以下，表明该芯片可对18份白化茶树资源进行准确鉴别，研究结果可为mSNP液相芯片在茶树种质资源鉴定、分子标记辅助育种等方面的应用奠定基础。     

黄淮麦区部分骨干品种重要基因等位类型分析及全基因组优异位点挖掘

为了从分子水平上了解黄淮麦区部分骨干品种(尤其是西农系列品种)的春化和光周期特性、矮秆基因、抗赤霉病基因类型及全基因组优异位点的分布,以西农979、西农511等近年黄淮麦区主栽小麦品种(共64份)为材料,采用分子标记及小麦35K芯片对供试品种进行检测。结果表明,13份材料含有显性春化基因 Vrn-D1(20.3%),3份材料含有显性基因 Vrn-B1(4.7%),未检测到显性基因 Vrn-A1和 Vrn-B3;除中国春和宁春45外,其余62份材料均含光周期不敏感基因 Ppd-D1a;9份材料携带矮秆基因 Rht-B1b,28份材料携带矮秆基因 Rht-D1b,35份材料携带矮秆基因 Rht8;15份材料同时含有 Rht-D1b和 Rht8;苏麦3号和兰考198含抗赤霉病基因位点 Fhb1。芯片检测结果发现,西农系列品种亲缘关系较近,共含有1 049个特异SNP,集中在2A和6B染色体上,这些位点可能是决定西农系列品种区别于其他品种的重要遗传位点;所有参试材料共含有1445个相同的SNP位点,集中在2D和3B染色体上。     

小麦 TaFer A1基因抗旱相关分子标记的开发

铁结合蛋白(Ferritin,Fer)参与干旱胁迫应答反应,开发Fer基因抗旱相关的分子标记可为抗旱小麦品种选育提供依据。本研究依据2个强抗旱性和2个弱抗旱性小麦品种1A染色体上铁结合蛋白基因(TaFer-A1)序列的差异,开发TaFer-A1基因抗旱相关的分子标记,用150份萌发期抗旱性不同的小麦品种(系)对标记的有效性进行验证。克隆序列比对发现,TaFer-A1基因在4份抗旱性极端品种间仅存在7个变异位点,包括6个SNP位点和1个3bp碱基Del/Ins位点,其中仅在基因第1个内含子区域的3个连续碱基TCT的Del/Ins位点变异与4份品种抗旱性的表型相对应,而其余6个SNP位点在强与弱抗旱性品种之间随机发生。根据两组抗旱性极端品种间TCT碱基的差异,设计1对引物开发出了分子标记FerA1i-ntr1。该分子标记在2个强抗旱性品种中扩增出了167bp特异性条带,定名为TaFer-A1a等位变异;在2个弱抗旱性品种中扩增出了170bp特异性条带,定名为TaFer-A1b等位变异,表明FerA1i-ntr1为共显性标记。在分子标记FerA1i-ntr1检测的150份小麦品种(系)中,有73份被检测为TaFer-A1a等位变异类型,平均相对发芽率为70.1%;77份被检测为TaFer-A1b等位变异类型,平均相对发芽率为55.1%。TaFer-A1a等位变异类型品种(系)的平均相对发芽率极显著高于TaFer-A1b等位变异类型的(P<0.01),说明该共显性标记FerA1-intr1可用于小麦抗旱性的鉴定和筛选,也表明TaFer-A1基因与小麦抗旱性有关。     

黄淮麦区部分强筋小麦品种的遗传差异分析

为明确黄淮麦区现有强筋小麦品种遗传组成，本研究利用SDS-PAGE、KASP技术和35K SNP芯片技术对黄淮麦区具代表性的27个强筋小麦品种进行了高分子量谷蛋白鉴定、品质相关基因检测及遗传多样性分析。HMW-GS鉴定结果显示，供试品种在 Glu-A1、 Glu-B1和 Glu-D1位点优质亚基分布频率分别为85.2%、74.1%和81.5%。从位点间亚基组合看，含有三个、两个及两个以下优质亚基的品种数为14个、10个和3个，分别占比51.9%、37.0%和11.1%。1BL/1RS、PPO活性和黄色素含量基因鉴定结果显示，优势单倍型非1BL/1RS、 Ppo-A1b(低PPO活性)、 Ppo-D1a(低PPO活性)、 Psy-A1b(低黄色素)和 Psy-B1b(低黄色素)分布频率分别为66.7%、66.7%、29.6%、48.1%和51.9%。同时含两个低PPO活性单倍型( Ppo-A1b/ Ppo-D1a)的品种有7个，占比25.9%;同时含两个低黄色素单倍型( Psy-A1b/ Psy-B1b)的品种有9个，占比33.3%。籽粒硬度基因鉴定显示，供试品种基因型较为单一，除西农5...     

基于全基因组SNP构建甘蓝型油菜指纹图谱

甘蓝型油菜是世界上重要的油料作物，可用作油料、饲料以及食品等，具有较高的经济价值。为了高效快速地鉴定并区分油菜品种，加强油菜品种管理，本试验利用505份油菜种质的重测序数据进行SNP鉴定，根据杂合率、位点缺失率以及多态性等指标对SNP集合进行筛选，得到了能够高效鉴定油菜种质的核心SNP位点组合，构建了DNA指纹图谱。该套核心位点组合包括897个位点，其MAF、PIC的平均值分别为0.41、0.474。使用该套SNP位点组合进行品种区分，每两个材料之间的差异位点数目90%为357~508。对核心SNP位点进行精简，最少用17个SNP 标记可完全鉴定该套种质。本研究使用高质量的油菜重测序数据，筛选出了897个核心SNP位点，并利用该套核心SNP组合构建了油菜的特征指纹图谱，为油菜遗传多样性分析、品种鉴定以及种质管理提供数据参考。     

小麦TaP5CS基因抗旱相关分子标记的开发

脯氨酸是小麦抵御干旱胁迫的重要调节物质,吡咯啉-5-羧酸合成酶(Pyrrpline-5-carboxylatesynthetase, P5CS)是干旱条件下脯氨酸合成的关键酶。为了提高小麦抗旱品种的选育效率,本研究选用国内119个小麦品种(系),鉴定其萌发期抗旱性;并从中选取10个抗旱性不同的小麦品种,分析响应干旱的叶片脯氨酸积累量与其抗旱性的关系;通过两组极端抗旱品种间 TaP5CS基因序列比对和随机群体验证,开发该基因抗旱相关分子标记。结果表明,119个小麦品种(系)的抗旱等级不同,部分品种间相对发芽率的差异达到极显著水平,响应干旱的叶片脯氨酸积累量与抗旱性呈正相关。 TaP5CS-1A基因在两组极端品种间基因组序列存在2个单核苷酸变异(SNP)位点,扩增第5内含子上涵盖SNP位点的1 894 bp序列,其中2个强抗旱性品种在此SNP位点不能被PflmⅠ酶切,命名为 TaP5CS-1A-a等位变异;2个弱抗旱性品种在此SNP位点被酶切为1 706 bp和188 bp的条带,命名为 TaP5CS-1A-b等位变异,以此开发分子标记TaP5CS-1A-CAPS。利用此标记检测119个小麦品种(系),采用普通PCR和半巢式PCR的方法分别进行扩增和相同酶切,结果完全一致:携带 TaP5CS-1A-a和 TaP5CS-1A-b等位变异类型的品种分别有61和58个,平均相对发芽率分别为60.7%和44.6%,前者极显著高于后者(P0.01),说明 TaP5CS-1A基因与小麦抗旱性相关,开发该基因分子标记TaP5CS-1A-CAPS可以用于小麦抗旱性的筛选与鉴定。     

基于双平台的InDel标记玉米杂交种纯度鉴定方法

种子纯度是种子质量检测重要指标,也是玉米生产中利用玉米杂种优势,获得高产稳产的重要保证。开发建立一套高效、高通量和低成本的玉米杂交种纯度鉴定方法,是我国玉米生产应用中迫切需要解决的问题。选用郑单958、京科968、农大108等10个玉米杂交品种为材料,利用20个InDel分子标记,建立了一套玉米杂交种纯度筛检分离的鉴定方法。该方法利用荧光毛细管电泳平台组建的多重PCR及多重电泳,结合KASP平台鉴定玉米杂交种纯度,实现高效、高通量和低成本的目标,经验证KASP平台纯度鉴定结果与预期结果一致。     

水稻冷胁迫响应基因OsSADMC功能标记的开发和利用

通过对95份水稻种质资源进行苗期耐冷性鉴定,筛选出10份苗期耐冷(存活率≥60%)和9份冷敏感的材料(存活率为零),并对水稻冷胁迫响应基因OsSADMC进行了表达分析,发现对照和冷胁迫处理条件下该基因在耐冷品种中的表达量都显著高于冷敏感品种。对耐冷材料丽江新团黑谷(LTH)和冷敏感材料IR29的基因编码区域进行了克隆和测序分析,在两个品种间鉴定了10个SNP位点,其中第749碱基处存在的一个碱基变异(C突变为T),从而使丝氨酸变为亮氨酸。根据其中一个SNP位点设计了OsSADMC的功能标记SADMC-CAPS1,该标记可以准确地鉴定出19份耐冷性不同水稻种质资源OsSADMC的基因型和耐冷性。     

利用SNP标记鉴定青稞种质资源

近年来,青稞(Hordeum vulgare var.nudum Hook. f.)育种速度逐步加快,青稞品种的类别和数量日渐增多,形成了丰富的青稞品种资源。然而,在青稞资源的大量引种和品种资源交换过程中,造成了同名异物、同物异名的现象,因而建立高效、准确的青稞品种鉴定技术体系和数据系统迫在眉睫。为基于青稞品种基本信息实现青稞品种的快速和准确鉴定,本研究利用简化基因组(GBS)测序获得的青稞基因组高通量SNP基因分型数据,对314份青稞种质资源进行群体结构分析;根据SNP注释结果,筛选获得位于外显子区的SNP并计算其杂合率和遗传多态性指数;用Genstat的去冗余(IRREDUNDANT)指令通过顺序算法(sequential algorithm)获得能够区分参试青稞种质资源的核心SNP位点组合,并构建DNA指纹图谱,结合参试材料地理来源等基本信息构建青稞品种的分子身份证。结果表明,群体遗传结构分析可将314份参试青稞材料划分为3个类群,类群划分与其材料类型密切相关。从4 954个位于外显子区域的高质量SNP位点中筛选出14个多态性高且能完全区分青稞种质资源的SNP位点,称其为核心SN...     

普通小麦籽粒硬度的全基因组关联分析

籽粒硬度是小麦品质评价的重要指标。为挖掘控制小麦籽粒硬度的重要基因/位点,以国内外171个小麦品种组成的自然群体为材料,在4个环境下利用小麦90K SNP芯片对籽粒硬度进行全基因组关联分析(genome-wide association study, GWAS)。171个小麦品种籽粒硬度变异系数为56.59%～66.80%,相关系数为0.88～0.92。GWAS结果表明,共检测到20个与小麦籽粒硬度显著相关的SNPs,其中,14个SNPs(7个位点)在2个及以上环境中能被检测到,分别位于1A、1B、1D、2A、5A和7A染色体上,可解释6.76%～11.79%的表型变异。表型贡献率超过10%的SNPs有4个(3个位点),分布在1D、2A和5A染色体上,其中,1D染色体上的标记wsnp_Ku_c19622_29138795在3个环境中能被检测到,可解释9.08%～11.79%的表型变异;2A染色体上的标记Excalibur_c12675_1789在4个环境中均能被检测到,可解释9.10%～10.86%的表型变异;5A染色体上的标记wsnp_Ra_c24707_34262900和BS00041219_51在2个环境中能被检测到,可解释6.76%～10.35%的表型变异。在所有环境下均与小麦籽粒硬度显著相关的位点有4个,分别位于1A、1B、2A和7A染色体上。     

基于全基因组SNP高效鉴定燕麦种质资源

为探究鉴别燕麦品种特异性所需SNP标记的最少数量与鉴别效果,以25个生产上大面积推广的栽培燕麦品种为材料,利用燕麦Illumina Inc.iSelect 6K微珠芯片进行基因分型,按照具有多态性、最小等位基因频率（MAF）大于0.05、缺失率小于0.50的条件进行筛选,获得2 214个高质量的SNP标记。所有SNP标记的平均MAF为0.75,平均多态性信息含量（PIC）为0.28。群体遗传结构分析将25个燕麦品种划分为5个类群。通过去冗余分析,获得8个能够高效鉴别燕麦参试品种的SNP标记。这8个SNP标记的平均MAF为0.62,平均PIC为0.35,表现出丰富的遗传多样性。测序结果显示,所筛选的8个SNP标记具有较好的稳定性和重现性。进一步利用这8个SNP标记构建了25个燕麦栽培品种的SNP指纹图谱,为燕麦栽培品种真实性鉴定和纯度检测提供了可用的标记组合。     

Cereal variety identification using MALDI-TOF mass spectrometry SNP genotyping

Correct identification of cereal varieties is important to food quality, safety and authenticity and recently, molecular markers have been applied to cereal varietal identification. Two major factors restricting the wider application of molecular markers in crop plant genetics have been throughput and cost per data point. However, in recent years, novel molecular tools, the re-invention/re-application of mature technologies, and miniaturisation of technology has both increased throughput and significantly reduced these costs. Here we have applied Sequenom^® MassARRAY^® MALDI-TOF mass spectrometry using a collection of recently developed SNPs to facilitate cereal varietal identification. We used a multiplexed Sequenom^® MassARRAY^® mass spectrometry SNP assay targeting 45 loci to genotype a collection of Australian barley varieties. Of the 45 loci screened, 33 were informative and were used to generate a unique barcode of SNPs for each variety tested. Only one variety could not be distinguished from two others due to a high level of varietal heterogeneity. This assay format provided a flexible, cost-effective, robust and moderate throughput SNP genotyping method well suited to varietal identification and purity analysis in cereals.     

Cereal variety identification using MALDI-TOF mass spectrometry SNP genotyping

Correct identification of cereal varieties is important to food quality, safety and authenticity and recently, molecular markers have been applied to cereal varietal identification. Two major factors restricting the wider application of molecular markers in crop plant genetics have been throughput and cost per data point. However, in recent years, novel molecular tools, the re-invention/re-application of mature technologies, and miniaturisation of technology has both increased throughput and significantly reduced these costs. Here we have applied Sequenom^® MassARRAY^® MALDI-TOF mass spectrometry using a collection of recently developed SNPs to facilitate cereal varietal identification. We used a multiplexed Sequenom^® MassARRAY^® mass spectrometry SNP assay targeting 45 loci to genotype a collection of Australian barley varieties. Of the 45 loci screened, 33 were informative and were used to generate a unique barcode of SNPs for each variety tested. Only one variety could not be distinguished from two others due to a high level of varietal heterogeneity. This assay format provided a flexible, cost-effective, robust and moderate throughput SNP genotyping method well suited to varietal identification and purity analysis in cereals.     

小麦周8425B及其衍生品种与黄淮麦区主栽品种的遗传解析

为了解小麦骨干亲本周8425B及其衍生品种与黄淮麦区主栽品种的遗传结构和遗传多样性,利用Illumina 90KiSelect SNP标记技术对周8425B及其16份衍生品种和23份黄淮麦区主栽品种进行全基因组扫描。结果显示,在40份小麦材料中,有22 466个多态性SNP位点被定位在21条染色体上,不同基因组间多态性SNP标记的分布依次为BAD。周8425B及其衍生品种的遗传相似系数变化范围为0.640 5~0.926 4,平均值为0.739 8,与黄淮麦区主栽品种间遗传差异较小。供试材料的遗传相似系数变化范围为0.530 1~0.963 4,平均值为0.672 1,并被划分为4个类群,聚类分析结果与系谱较为吻合。周8425B对其衍生一代、二代、三代的平均贡献率为79.48%、76.73%和74.24%,随世代的增加而不断降低,且在不同基因组间的遗传贡献率表现为DAB。全基因组扫描结果显示,周8425B衍生品种共有6 789个SNP位点保留了周8425B的遗传基因,不同基因组继承的SNP位点数不同,依次为BAD,这些选择位点可能与重要基因的遗传传递有关,可能是周8425B成为骨干亲本的主要遗传特征。     

基于FISH和SNP标记分析百农64对其衍生品种的遗传贡献

百农64因其抗病性好、适应性广，已成为黄淮南片麦区小麦育种的重要亲本之一。本研究将荧光原位杂交（FISH）和小麦55K SNP芯片分析相结合，对百农64及其衍生品种（百农207、百农160、华育198和04中36）和相关亲本共8份小麦材料进行全基因组分析，揭示百农64对其衍生后代的遗传贡献。结果表明，在研究材料中共鉴定出48种染色体多态类型（block），A、B和D基因组分别为18、20和10种，其中1A和6B染色体多态类型最多；在百农64和百农207中鉴定出了臂间倒位perInv6B，在5份小麦材料中鉴定到了小麦-黑麦T 1RS/1BL易位。利用55K SNP芯片在供试材料的A、B和D基因组分别获得8 504、9 726和5 093个多态性SNP标记，多态信息含量（PIC）变异范围在0.110~0.375之间，平均值为0.295；百农64特异性SNP在衍生品种的A、B和D三个基因组上的分布比例分别为54.2%、46.9%和36.5%，6A染色体比例最高（85.4%），在百农207、华育198和04中36各染色体上分布比例的平均值均超过了50.0%。整合48个细胞学和23 323个SNP标记分析显示，除百农160以外，其余3个衍生后代与百农64的遗传相似系数（GS）都超过了0.700；聚类分析结果显示百农64与其4个衍生品种聚为一类，与遗传相似系数结果一致。研究表明百农64对其衍生后代遗传贡献率较高，这为小麦种质资源利用和新品种选育过程中的亲本选配提供了理论支撑。     

小麦旗叶相关性状全基因组关联分析

为发掘小麦旗叶性状相关基因位点，以384个小麦品种（系）为材料，对2个年份获得的旗叶长、宽、面积、长宽比和55K SNP芯片分型数据进行全基因组关联分析。结果发现，共检测到60个与旗叶性状显著关联的SNP，分布于除了1D、2A、4D和6D外的17对染色体上，解释表型变异的4.11%~9.70%，平均为5.64%。与旗叶长、宽、面积、长宽比相关的位点分别有12、24、18和16个，其中10个SNP为多性状相关位点。旗叶长相关SNP中，7D染色体上的3个SNP（AX-110826147、AX-111061288和AX-111843581）与2个年份旗叶长及其平均值均显著相关，1个SNP（AX-108882010）与2018年旗叶长及2个年份平均值均显著相关，这4个SNP位于7D染色体63.48~67.45 Mb区段，SNP标记间R²的平均值为0.78（P<0.000 1），呈现较大的连锁不平衡。遗传效应分析发现，该区段存在8种单倍型，其中单倍型III和IV在2个年份的旗叶长基本一致，分别为18.30和18.20 cm，高于其他6种单倍型的旗叶长；这2种单倍型分别占供试材料的40.36%和2.08%，可能是一个新的控制旗叶长的基因位点。     

A System for Identification of Potato Varieties Using SNP Dosage

As in autoteraploids, five genotypes are possible in a biallelic locus, allele dosage could be useful for variety identification in potato. DNA sequences of 13 genes associated with tuber yield, tuber starch content or late blight resistance were surveyed for single nucleotide polymorphism (SNP) in eight tetraploid varieties. A total of 193 potential SNPs was found by Sanger-sequencing, of which 58 were measured for nucleotide frequencies using a pyrosequencer. Of the 58 SNPs, 35 yielded distinct clusters, corresponding to allele dosages. Among these, six were highly correlated with another, leaving 29 independent SNP loci for use in variety discrimination. By using dosage scores at the 29 SNP loci, it was possible to differentiate 115 varieties, except for a sport with red tuber skin color, with at least three different SNP dosages. Therefore, using SNP dosages is a simple, fast and reliable tool for variety identification.     

利用小麦660K SNP芯片分析川麦44在其衍生后代中的遗传贡献

为明确小麦骨干亲本川麦44的遗传特性,利用小麦660K SNP芯片对川麦44及其衍生品种进行解析。结果表明,川麦44在6个衍生品种中的遗传贡献率为23.77%～72.63%,平均为48.58%,衍生品种存在遗传偏亲现象。川麦44特异性标记在不同染色体和染色体组中分布不均匀,衍生品种中特异性标记数具有B染色体组A染色体组D染色体组的共同特征。在除1B和6A外的染色体上,共筛选出52个川麦44高遗传率片段,片段长度为0.10～76.20 Mb,其中5B上的片段数量最多,累计长度最大。本研究结果为进一步明确骨干亲本川麦44的重要基因组区段及其功能奠定了基础。