基于SLAF-seq技术的甘薯种质资源群体遗传进化分析

基于简化基因组测序技术对122份甘薯种质资源进行分析,开发SNP位点并将其应用于种质资源群体结构和遗传进化分析。结果表明, 从122份甘薯种质资源中共获得563.18 Mb读长,不同材料的读长数量在1 419 809~8 392 785范围之间。测序质量值Q30在90.61%~96.82%之间,平均Q30为92.78%。测序获得的GC含量在36.46%~40.33%之间,平均GC含量为38.17%,对照GC含量为40.72%。根据测序结果共开发出高质量的SLAF标签2 388 759个,平均测序深度为17.45×。其中,多态性的SLAF标签77 761个,占SLAF标签总数的3.26%。根据所获得多态性SLAF标签统计SNP位点信息,共计获得129 063个群体SNP位点。遗传进化分析表明122份种质资源可以分为3个大类,分类结果与它们的地理来源无直接关系,聚类结果可为甘薯育种亲本组配和杂种优势利用提供科学依据。     

基于SLAF-seq技术构建亚麻高密度遗传图谱

为大量开发SNP用于构建亚麻高质量的连锁遗传图谱,以亚麻品系R43为母本,LH-89为父本,通过杂交构建F2群体,采用SLAF-seq技术,对两个亲本和F2群体100个个体进行高通量测序、SNP标记的开发及亚麻高密度遗传图谱的构建。对参考基因组进行电子酶切预测,最终确定使用HaeⅢ和RsaⅠ酶,酶切片段大小在314~414bp的序列定义为SLAF标签。其次,对基因组DNA进行酶切和SLAF文库构建。最后通过高通量测序获得测序数据,进行多态性SLAF的鉴定和SNP标记的发掘,采用High Map软件构建亚麻高密度遗传图谱。通过高通量测序,共获得196.29M reads,平均质量Q30为81.95%,平均GC含量为38.64%。通过生物信息学分析,共获得260 380个SNP标记,其中有4 547个SNP为高质量SNP标签,用于标记的定位和图谱的构建。共构建15个连锁群,总图距为2 632.94c M,标记间的平均距离为0.92c M。这是在亚麻中首次应用SNP标记构建的高密度遗传图谱,为亚麻的遗传研究和分子标记辅助育种奠定了基础。     

采用SLAF-seq技术开发甘蓝型油菜霜霉病抗性SNP位点

由寄生霜霉(Hyaloperonospora parasitica)引起的油菜霜霉病(downy mildew)是油菜主要病害之一。本研究通过将抗霜霉病和感病亲本油菜杂交、F_1自交,得到F_2分离群体,构建抗、感病混池,采用BSA和SLAF(specific length amplified fragment sequencing)技术开发甘蓝型油菜霜霉病抗性相关分子标记。参考已公布油菜(Brassica napus)基因组设计酶切方案,构建SLAF文库并进行双端测序,共开发出132 519个SLAF标签,再通过分析SLAF标签的多态性,检测到264 256个SNP位点。利用SNP-index方法定位关联区域,分析关联区域内的基因在两个亲本之间SNP,对这些SNP进行变异的注释,发现2个非同义突变的SNP,分别是BDsnp01和BDsnp02。经验证,这2个SNP位点是与霜霉病抗性相关的并且在亲本和F2中稳定遗传。使用SNAPER软件设计2对特异引物能够利用电泳直接检测这两个SNP。     

基于SLAF-seq技术分析甜、糯玉米种质遗传多样性

利用简化基因组测序技术SLAF-seq,对国内外引进选育的81份鲜食甜、糯玉米自交系进行遗传多样性分析。结果表明,共获得803 058个SLAF标签,其中,多态性SLAF标签373 764个。通过序列分析,获得169 128个有效单核苷酸(SNP)多态标记,利用这些SNP标记分析和构建了81份鲜食甜、糯玉米资源的群体结构和系统发生树,并将其分为2个群。结果表明,简化基因组测序技术SLAF-seq能高效、低廉地开发出大量SNP标记,是作物种质资源群体遗传分析的有效工具。研究结果为甜玉米不同基因的聚合、温-热种质杂交育种、鲜食甜、糯玉米亚种间杂交育种提供依据,有利于鲜食甜、糯玉米自交系的高效利用、品种选育及杂种优势群的建立。     

基于SLAF-seq技术的红心火龙果SNP位点开发及遗传分析

为分析不同品种红心火龙果的遗传关系,本研究采集国内14种红心火龙果品种,通过生物信息学分析进行实验方案的系统设计,将所提取基因组进行酶切,筛选特异长度的DNA片断,构建SLAF-seq文库后进行高通量测序,将获得的序列进行分析比较后得到多态SLAF标签,在此标签基础上进一步开发特异性SNP位点,最后建立14种红心火龙果品种的进化树。本研究共开发159 560个SLAF标签,样品的平均测序深度为5.26×;共得到120 294个群体SNP,其中高一致性的群体SNP 51 859个。12种红心火龙果聚类结果发现,样品1、2、6、8、10同缘关系相近;样品3、5、7、9同缘关系相近;样品4、14同缘关系相对较近。研究表明应用SLAF-seq技术开发分子标记的效率比ISSR、RAPD、AFLP等常规技术更高。12种红心火龙果的聚类结果从基因组水平揭示不同地区品种之间的遗传分化关系,为火龙果种质的保护和遗传改良提供参考。     

玉米子粒脂肪含量的全基因组关联分析

利用分子标记对控制玉米脂肪合成的关键基因进行定位,从分子水平上阐明其遗传机理,提高高油玉米的育种效率。以吉林省80份核心玉米自交系为关联群体,2014年和2015年分别在吉林农业大学试验地进行田间试验,将自交收获的果穗晾晒脱粒后用NIRFlex N-500近红外光谱仪测定其子粒脂肪含量。同时使用Illumina PE150测序仪对80份玉米自交系进行全基因组重测序,共获得1 490 007个高质量的SNP用于后续的关联分析。结果表明,玉米子粒脂肪含量的变异范围为2.83%~6.81%,广义遗传力为63.3%。经过两年1点的全基因组关联分析共筛选得到10个SNP位点与子粒的脂肪含量显著关联(P0.000 001),解释的表型贡献率为0.65%~34.5%,其中位于染色体框4.01的SNP标记表型贡献率最高为34.5%。在显著性SNP位点(P0.000 001)的连锁不平衡区域(5.2 kb)内共挖掘出6个候选基因,分别预测编码MYB转录因子、果胶酯酶、谷氨酰胺合成酶和3种无特征功能的假定蛋白,可能与脂肪的合成代谢密切相关,可为高油玉米材料的分子标记辅助选择及克隆调控玉米子粒脂肪含量的关键基因提供参考。     

茶树叶绿体基因组SNP分子标记的初步研究

传统的叶绿体基因分子标记在茶组植物分类系统研究中的应用价值相对有限,为了筛选可用于茶树鉴别与母系溯源的SNP（单核苷酸多态性）位点组合,将18个已报道的茶组植物叶绿体全基因组序列进行比对,通过设计通用引物,在169个茶树品种/品系中进行候选分子标记扩增与一代测序分析,筛选出16对引物,共含25个SNP位点可用于茶树品种母系溯源与鉴别分析。另外,将SNP位点组成的DNA指纹图谱结合茶树品种资源基本信息进行数字编码,最终形成由30位数字组成的茶树品种资源分子身份证,并构建相应的条形码和二维码用于品种识别。本研究数据为茶树品种的母本溯源与鉴别提供新的思路。     

玉米苗期抗旱性的全基因组关联分析

对80份吉林省玉米骨干自交系进行重测序及苗期抗旱性表型测定,利用1 490 007个高质量的SNP标记位点对玉米苗期抗旱性进行关联分析。结果表明,共筛选出2个与玉米苗期抗旱性显著关联的SNP位点,分别位于染色体框3.06和5.04位置。在显著SNP位点的连锁不平衡范围内挖掘出2个候选基因,预测其一与植物的生长发育及非生物胁迫相关,另一与脯氨酸合成相关。     

木薯MNP标记在品种鉴定中的应用

MNP(multiple nucleotide polymorphism, MNP)是随着分子标记技术的发展而产生的一种新型分子标记技术。靶向测序基因型技术（genotyping by target sequencing, GBTS）在一个扩增子内仅扩增一个SNP位点，MNP基于GBTS可在一个扩增子内同时扩增多个SNP位点。该技术具有成本低、检测效率高、应用灵活、适应性广等特点，MNP标记可用于育种过程的鉴定。为了建立快速、精准、高效的木薯品种鉴定方法，筛选适用于木薯品种鉴定的MNP分子标记，本研究在全基因组范围内筛选高多态性区域并设计引物，最终在全基因范围内获得623个木薯MNP标记位点，并利用28个木薯品种对木薯MNP标记进行评价。结果表明，MNP标记分型重现性高达100%。MNP标记位点在28个木薯品种中检出（4.07±1.68）种等位基因型，最多具有12种等位基因型。对所有木薯品种进行两两比较时，99.47%(376/378)的品种对间的差异大于46%，比例在0.3%～81.0%之间，均值为71.78%。相较于SNP,MNP具有更好的品种区分能力。综上所述，本研究所开发的木薯...     

西南地区小麦种质资源白粉病抗性的全基因组关联分析

为了有效利用我国西南地区小麦抗白粉病种质资源,于2012―2013年在贵州贵阳、贵州赫章和四川绵阳以及2013―2014年在贵州贵阳对主要来自西南地区的120个小麦品种(系)进行了白粉病抗性鉴定,并利用小麦90K芯片进行全基因组关联分析。抗病性鉴定结果显示,36个品种(系)在四个环境下均表现出抗性,其中大部分品种(系)来自贵州省。全基因组关联分析发现,16个SNP位点与白粉病抗性显著相关,分别位于1A、1D、2A、3A、4B、5B、6A、6D和7B染色体上,其中位于6AS染色体重要区段上的3个SNP位点(Jagger_c4823_169、Tdurum_contig55201_928和Tdurum_contig12215.89)的遗传距离小于1cM,在四个环境中均与白粉病抗性显著相关。相关分析表明,这3个SNP位点与 Pm21分子标记(SCAR1265)紧密连锁。     

Effects of chrysophanol, parietin, and nepodin of Rumex crispus on barley and cucumber powdery mildews

Three substances that show antifungal activity against Blumeria graminis f. sp. hordei were isolated from roots of Rumex crispus and identified as chrysophanol, parietin, and nepodin. The substances were tested for plant disease control activity in vivo against six plant pathogenic fungi. All specifically reduced the development of barley powdery mildew. The concentrations required for 50% disease control were 4.7 μg/ml for chrysophanol, 0.48 μg/ml for parietin, and 20 μg/ml for nepodin. These agents showed both curative and protective activity against barley powdery mildew. Chrysophanol (100 μg/ml) and nepodin (400 μg/ml) were more effective than the fungicides fenarimol (30 μg/ml) and polyoxin B (100 μg/ml), under glasshouse conditions, against cucumber powdery mildew, which is caused by Podosphaera xanthii. Parietin (30 and 10 μg/ml) reduced the development of cucumber powdery mildew as efficiently as fenarimol (30 μg/ml) and more effectively than polyoxin B (100 μg/ml).     

低温胁迫对嫁接苦瓜幼苗抗氧化系统的影响

为研究低温胁迫对嫁接苦瓜幼苗生长及活性氧代谢系统的影响,以翠柳2号苦瓜为接穗,以苦砧2号（黄籽南瓜）和中原共荣（白籽南瓜）为砧木,利用靠接法进行嫁接,在人工气候箱内模拟低温胁迫条件,并对嫁接苦瓜幼苗的冷害指数和抗氧化系统的生理生化物质活性或含量进行测定。结果显示:在低温环境中,苦瓜嫁接苗与自根苗冷害指数以及抗氧化系统相关指标都会受到显著的影响。低温胁迫处理苦瓜自根苗的冷害指数显著升高,苦瓜嫁接幼苗冷害指数显著低于自根苗,说明嫁接可以显著提高苦瓜幼苗的对低温的耐受力。嫁接苗抗氧化酶活性以及抗氧化物质含量明显高于自根苗,而丙二醛（MDA）含量、过氧化氢（H2O2）以及超氧阴离子(O2*-)的产生速率则显著低于自根苗,该结果说明嫁接能够降低低温胁迫所引起的活性氧积累和膜质过氧化对细胞膜造成的损伤。研究表明,低温胁迫下,苦瓜嫁接幼苗的抗氧化酶、抗氧化剂含量提高,可以维持AsA-GSH循环系统稳定性,降低了H2O2、MDA的累积以及产生速率,从而减轻活性氧对苦瓜幼苗的伤害,保护细胞膜结构的稳定性,增强了苦瓜幼苗的抗低温能力。     

航天诱变小麦衍生系对主要真菌病害的抗性

为了解航天诱变小麦后代衍生系对条锈病、白粉病和赤霉病的抗性特点,进而从中筛选出高抗且多抗的抗源材料,分别设置了CYR32和CYR33的混合条锈病鉴定圃、关中混合菌系的白粉病鉴定圃、强致病性混合小种CH1的赤霉病鉴定圃。鉴定结果表明,在供试的74份衍生系中,在条锈病方面,感病选系27个,成株期抗病选系30个,全生育期抗病选系17个;在白粉病方面,高感选系13个,中感选系38个,中抗选系19个,高抗选系4个;在赤霉病方面,高感选系33个,中感选系33个,中抗选系8个。三种病害抗性综合鉴定发现,兼抗条锈病和白粉病的选系有23个,其中包括高抗条锈病、高抗白粉病但高感赤霉病的选系3个,中抗条锈病、中抗白粉病但中感赤霉病的选系10个,兼抗条锈病和赤霉病的选系5个;筛选出1个对三种病害都表现中抗特征的选系SPW57-35。这些高抗和多抗突变体衍生系可作为小麦新型抗源材料。     

我国栽培大麦白粉病抗性特点分析

对来自全国 2 4个省 (自治区、直辖市 )共 90个代表性栽培大麦品种 ,进行了抗白粉病田间鉴定。统计结果表明 ,(1)品种之间抗病性有明显差异。其中表现高抗的品种 2 1个 ,占总数 2 3.3% ;抗病品种 2 6个 ,占 2 8.9% ;感病 33个 ,占 36 .7% ;高感 10个 ,占 11.1%。可见在我国栽培大麦中 ,抗源较丰富。 (2 )不同类型和棱形的抗性 ,比较发现 ,皮麦抗病品种比裸麦多 ,六棱抗病性强于四棱和二棱。 (3)供种省份之间抗病性不同 ,抗病品种主要集中在江苏、安徽、陕西、河北、四川、贵州、湖北、上海和新疆等省 (自治区、直辖市 )。 (4)从三大麦区看 ,抗病品种主要分布在冬大麦区     

Effect of Bitter Gourd (<Emphasis Type="Italic">Momordica charantia</Emphasis>) on Glycaemic Status in Streptozotocin Induced Diabetic Rats

Bitter gourd (Momordica charantia), a commonly consumed vegetable is used as an adjunct in the management of diabetes mellitus. A study was carried out to examine the effect of edible portion of bitter gourd at 10% level in the diet in streptozotocin induced diabetic rats. To evaluate the glycaemic control of bitter gourd during diabetes, diet intake, gain in body weight, water intake, urine sugar, urine volume, glomerular filtration rate and fasting blood glucose profiles were monitored. Water consumption, urine volume and urine sugar were significantly higher in diabetic controls compared to normal rats and bitter gourd feeding alleviated this rise during diabetes by about 30%. Renal hypertrophy was higher in diabetic controls and bitter gourd supplementation, partially, but effectively prevented it (38%) during diabetes. Increased glomerular filtration rate in diabetes was significantly reduced (27%) by bitter gourd. An amelioration of about 30% in fasting blood glucose was observed with bitter gourd feeding in diabetic rats. These results clearly provided experimental evidence that dried bitter gourd powder in the diet at 10% level improved diabetic status signifying its beneficial effect during diabetes.     

苦瓜嫁接砧木对象耳豆根结线虫的抗性鉴定

根结线虫是危害农业生产的重要的土传病害之一,其中象耳豆根结线虫在近几年发展成为华南地区的优势种群,防治较为困难,严重影响了苦瓜的产量和品质,生产中较多采用嫁接砧木的防治措施.为筛选抗象耳豆根结线虫的苦瓜砧木品种,以18份苦瓜砧木品种为试验材料,采用盆栽幼苗人工接种象耳豆根结线虫的方法,接种45 d后,测量供试材料的相对...     

模拟多光谱卫星传感器数据的冬小麦白粉病遥感监测

为了解利用遥感技术快速大范围监测小麦白粉病病害情况的可行性,以Landsat5TM波段响应函数为基础,将地面实测冠层高光谱数据模拟为TM多光谱数据,从而分析卫星传感器多光谱波段对病害的响应情况,并构建多光谱指数(PMSI)估测白粉病严重度。在此基础上,采用2010年星-地配套数据对PMSI估测精度进行验证。结果表明,PMSI能够较准确地反映冬小麦白粉病发生的程度,获得较理想的病情严重度反演精度(r2=0.475,RMSE=0.129)。因此采用多光谱卫星遥感影像在小麦大面积种植区域进行病害监测具有应用潜力。     

分子标记结合表型鉴定选育兼抗赤霉病、白粉病和条锈病弱筋小麦新品种扬麦38

长江中下游麦区是中国弱筋小麦优势产业带,小麦赤霉病、白粉病和条锈病是该麦区主要病害,当前弱筋小麦主导品种综合抗性较弱,影响其生产安全。为培育多抗优质弱筋小麦品种,以高产中筋小麦品种扬麦16为轮回亲本,以兼抗白粉病、条锈病的软质小麦92R137为供体亲本,构建了BC₁群体,利用分子标记在BC₁F₂代基础农艺性状较优良的株行中筛选抗白粉病基因 Pm21、抗条锈病基因 Yr26和软质麦相关基因 Pinb-D1a均纯合的单株,并鉴定BC₁F₆代对赤霉病、白粉病和条锈病的抗性,同时检测籽粒硬度、湿面筋含量、面团形成时间、稳定时间等重要品质指标以及小区产量,最终育成高抗赤霉病、免疫白粉病和高抗条锈病的弱筋小麦新品种扬麦38,于2022年通过国家农作物品种审定委员会审定。     

苦瓜叶片叶绿素响应白粉病菌侵染的遗传分析

为了探索苦瓜苗期叶片叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素响应白粉病菌侵染的遗传规律,以苦瓜高代自交系09-a与09-b为亲本构建的170个F₂个单株和140个F_2:3家系作为材料,利用植物数量遗传的主基因+多基因混合遗传模型分别对2个地点的2个群体进行基于单个分离世代群体的遗传分析。结果表明,白粉病菌胁迫下叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素含量均会降低,感病品系降低幅度显著大于抗病品系,降解量与病情指数呈正相关,且降解量在2个群体中均呈正态分布。F₂和F_2:3群体中叶绿素a和叶绿素b的降解量均由一对加性主基因决定,2个群体控制叶绿素a降解量的1对主基因加性效应分别为0.3151、0.1670,控制叶绿素b降解量的1对主基因加性效应分别为0.1333、0.1670。总叶绿素降解量受2对加性–显性主基因控制,2对主基因在F₂群体中加性效应分别为0.2601、0.3184,显性效应为?0.3452、?0.2221,在F_2:3群体加性效应分别为0.1892、0.1624,显性效应分别为?0.0465、?0.0897,2对主基因的加性和显性效应共同发挥着重要作用。3个性状的加性效应均为正值,且控制总叶绿素降解量的2对主基因均以加性效应为主。F₂和F_2:3群体中叶绿素a降解量主基因遗传率为76.40%、62.68%。叶绿素b降解量主基因遗传率分别为72.99%、62.86%,控制叶绿素降解量的2对主基因遗传率为65.25%、95.36%,遗传率均大于60%,表明白粉菌胁迫下叶绿素a、叶绿素b及总叶绿素的降解主要受主基因的控制,但也受部分环境的影响。在苦瓜白粉病抗性育种实践中,可将叶绿素相关性状的降低量结合病情指数在早期世代进行选择。本研究为探索苦瓜白粉病抗病机理和抗病育种提供了理论依据。     

大麦白粉病抗性的遗传分析

为给大麦抗白粉病育种提供参考依据,以1个感白粉病、4个抗白粉病大麦品种为亲本,按Griffing的双列杂交法Ⅰ配制20个杂交组合,在田间自然条件下研究了大麦白粉病抗性的遗传特性。结果表明,大麦白粉病抗性在杂交组合间存在显著差异。5个亲本中,木石港3号和CM72的一般配合力较好,均表现为较大的负向效应,能极显著提高杂种后代抗白粉病能力;S096的一般配合力中等,也表现为负向效应,能显著地提高杂种后代抗白粉病能力,因而这三个品种在大麦抗白粉病育种中利用价值较高。大麦白粉病抗性遗传符合加性显性模型,同时受加性和显性效应的作用,且加性效应更重要。大麦白粉病抗性的狭义遗传力较低,早代选择不宜太严。