基于核磁共振法的花生品种含油量遗传变异分析

建立准确快速而且不破坏种子的含油量检测方法,对花生品质育种至关重要。本研究利用非破坏性的核磁共振法与索氏提取法对60份黄淮及长江地区主推品种的含油量进行了测定,结果表明两种方法测定结果差异不显著。利用核磁共振法对4个生态环境下种植的60份花生品种进行了种子含油量鉴定,发现含油量在不同环境中表现出极显著差异,其中石家庄种植材料的含油量最高,周口种植材料的含油量最低。综合分析4个环境的鉴定结果,中花16、中花15和冀花11号等3个品种在4个环境中含油量均高于55%。利用195对多态性SSR引物对60份材料进行遗传多样性分析,基因多样性指数和多态信息含量指数(PIC)的平均值分别为0.393和0.349,60份花生品种之间的遗传距离为0.049~0.731,平均为0.388,遗传距离大于0.5的材料所占比重为23.95%。SSR标记与含油量相关性分析结果显示,有11个SSR引物与含油量极显著相关,其中,7个标记位点包括AGGS1280-288、AGGS1442-201、AHGS0288-182、AHGS1578-266、AHGS1891-276、AHGS2036-200和GM1940-122与高含油量相关,这些相关标记和标记位点为花生含油量QTL分析奠定了基础。     

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。     

龙生型花生中的微卫星变异研究

本研究用24份龙生型花生资源作研究材料,采用31个微卫星标记引物检测其分子水平上的遗传变异,其中13个引物能在龙生型花生基因组中扩增出多态性DNA片段.研究结果表明,在龙生型花生基因组中,一对SSR引物可扩增出2条以上的DNA片段,扩增片段数最多的是Pm36,在24份龙生型花生资源中扩增出16个大小不同的DNA片段;由这些多态性标记检测出的遗传距离,平均为0.17,最高为0.33,最低为0.03,但能区分所有的24份资源.对分子标记在花生育种和资源鉴定上的利用前景进行了分析讨论.     

大豆高油相关QTL分子标记辅助选择研究

选用高产大豆品系哈交5448-4和高油大豆品种黑农45为亲本杂交获得F2分离群体,进行大豆高油基因SSR分子标记.共筛选覆盖大豆全基因组的325对SSR引物,利用筛选出的63对在亲本间具有多态性的SSR引物对F2分离群体的120个单株进行SSR扩增,经电泳检测后,所得数据用于作图和定位分析.定位到高油QTL 1个,与satt160连锁,遗传距离为26.0cM,贡献率为23.20%,位于大豆公共遗传图谱的F连锁群.利用该引物在24份大豆材料中进行高油材料检测和筛选,在15份高油材料中筛选到11份,检出率达到73.33%.结果说明satt160具有一定的检测通用性,可以利用它对高油大豆材料进行分子标记辅助选择.     

野生花生高油基因资源的发掘与鉴定

以花生属22个近缘野生物种87份种质为材料,系统鉴定和分析野生花生种子含油量。结果表明,野生花生中存在丰富的高油资源,其含油量最低值、最高值和平均值均高于栽培种花生资源的对应值。发掘出高油种质(含油量≥58%)12份,其中Arachis appressipila是目前所发现的花生资源中含量最高的种质,含油量达62.90%。不同物种以及同一物种不同资源的含油量差异很大,如A.appressipila的10-2含油量62.90%,11-7的含油量为55.92%。A.appressipila、A.macedoi和Arachissp的平均含油量较高,分别为57.54%,57.64%和57.68%。通过SSR分析表明,在所获得的高油野生花生材料中,四倍体野生种A.monticola与栽培种花生的亲缘关系最近,其次为花生区组的二倍体野生种A.villosa。根据SSR扩增结果,绘制了高油野生花生材料的指纹图谱。     

利用RIL群体检测与花生高油酸含量连锁的SSR标记

为了获得与花生高油酸基因相连锁的SSR标记,应用于标记辅助选择。本研究选用低油酸品种花育28号和高油酸品种P76配制杂交组合,构建重组自交系(RIL)群体,采用气相色谱法测定亲本和各株系脂肪酸含量,卡方检验结果为RIL群体3个环境下低油酸株系数和高油酸株系数比值均符合3∶1的分离比例,表明P76的高油酸特性由2对隐性基因控制。利用SSR标记和BSA法,对1151对SSR引物进行筛选扩增,筛选出8对差异引物;以这8对引物对RIL群体中的19份低油酸家系(油酸平均含量44.06%)和24份高油酸家系(油酸平均含量80.75%)进行统计分析,获得了2个与花生油酸含量极显著(0.001水平)相关的标记AH1TC5D06和FI298287,其中,标记AH1TC5D06在RIL群体低油酸株系中的检测符合率为84.21%,在RIL群体高油酸株系中的检测符合率为87.50%;标记FI298287在RIL群体低油酸株系中的检测符合率为84.21%,在RIL群体高油酸株系中的检测符合率为75.00%。进而利用AH1TC5D06和FI298287对RIL群体中所有株系进行扩增,检测出AH1TC5D06和FI298287与控制高油酸特性基因的遗传距离为7.4cM和19.8cM。综合分析标记AH1TC5D06和FI298287可用于花生油酸含量的分子标记辅助选择。     

IT-ISJ标记及其在大麦遗传多样性研究中的应用

本研究首次利用一种新的分子标记IT-ISJ(Intron-targeted intron-exon splice junction,内含子-外显子拼接位点)对34份来自中国青藏高原、欧洲和北美的栽培青稞品种(系)进行了多态性分析。结果表明:20对引物组合共扩增出87条条带,平均每对引物组合4.35条条带。其中81条具有多态性,多态性条带为93.10%。共扩增出134个等位变异,变幅为2～11个,平均每个引物对检测到6.7个。34份材料间的遗传相似系数(GS)变幅在0.437～0.931之间,平均为0.743±0.094。材料间平均遗传距离较低,仅为0.257,遗传多样性在0.2509～0.8460之间,平均为0.59。本结果表明IT-ISJ标记能有效用于大麦遗传多样性分析、品种鉴定,遗传图谱构建及分子标记辅助选择育种中。因此,大麦育种者在杂交育种中应广泛发现和挖掘优异青稞资源,扩大青稞种质的遗传基础,提高青稞育种效率。     

小麦Wx-A1和Wx-B1亚基的生化与分子标记检测

为了解小麦品种(系)Wx亚基的缺失类型,为品质育种提供依据,利用SDS-PAGE和STS分子标记技术对99份国内外小麦品种(系)Wx-A1和Wx-B1亚基的缺失型进行检测.结果表明,供试小麦品种(系)中Wx-B1亚基缺失的有19份,未检测出Wx-A1亚基缺失材料.STS标记结果中,Wx-7A位点的显性标记引物在野生型中扩增出一条1 172 bp的特异带,即Wx-A1a基因出现;Wx-7A位点的共显性标记引物在野生型中扩增出一条593 bp的特异带,在缺失类型中扩增出一条574 bp的特异带.Wx-4A位点的显性标记引物在野生型中扩增出一条425 bp的特异带,即Wx-B1a亚基出现,而在缺失该亚基的突变材料中没有扩增出该特异带.     

芝麻EST-SSR引物的开发与应用

为丰富芝麻EST-SSR引物,本研究从实验室构建的高油芝麻品系中芝14号的不同种子发育期cDNA文库中获得45 569条表达序列标签（expressed sequence tags,EST）,通过前处理得到总长17.428Mb的无冗余EST共32 421条。利用MISA和SSR finder软件包工具对EST序列进行SSR位点查找,在这些序列中发现有1 688条Unigene,共有1 949个SSR。共226个序列含2个或2个以上SSR位点。这些SSR中出现频率最高的重复基序类型为三核苷酸(74%)。为开发芝麻EST-SSR引物,探讨EST-SSR用于芝麻品种遗传差异研究的可行性,用12份不同含油量品系材料评价其中34对与油脂代谢相关的基因SSR引物,全部成功扩增,共有3对引物获得多态性条带。结果表明,芝麻EST-SSR 标记开发效率较高,是芝麻SSR标记开发的重要措施,对于芝麻品种的鉴定与遗传多样性分析具有很高的应用价值。       

玉米抗粗缩病基因STS分子标记的筛选

对与玉米抗粗缩病相关基因共分离的RAPD标记S37和S86扩增的产物进行克隆与测序,设计多对引物,以感病自交系478和抗病自交系齐319、P138和H21为材料进行PCR扩增。结果表明:根据RAPD产物1300bp片段转化的STS引物在感病自交系中扩增出特异带,而在抗病自交系中无此特异PCR扩增带。根据2000bp片段转化的STS引物同样在抗感病自交系中存在特异性差异。进一步用设计的两对STS-PCR引物Ⅰ-2和Ⅱ-4对20个感病自交系和34个抗病自交系进行验证,卡方测验表明,STS标记Ⅰ-2和Ⅱ-4与自交系抗感病的相关性达到极显著水平。STS-PCR标记Ⅰ-2和Ⅱ-4可直接用于玉米抗粗缩病的分子标记辅助选择育种。     

小麦Wx-A1和Wx-D1位点的PCR分子标记

为了获得筛选低直链淀粉含量的分子标记,根据已知小麦Waxy基因序列设计PCR引物,通过在基因水平和蛋白质水平进行分离群体验证,建立分别专一检测Wx-A1位点和Wx-D1位点的PCR标记MAG264和MAG269。在分离群体中,MAG264标记能清楚地区分Wx-A1位点的三种不同基因型,呈共显性遗传。MAG269标记引物在野生型中扩增片段为1 400 bp,在突变型(Wx-D1bWx-D1b)中的扩增片段为800bp。但在分离群体中没有出现杂合体带型,从而使本应该表现为共显性的标记表现为显性遗传。MAG264和MAG269引物对DNA的扩增稳定性、重复性好。这些结果表明,本研究获得的Waxy基因分子标记可以用于小麦Waxy基因缺失类型的鉴定和糯质专用小麦的分子标记辅助选育。     

中国黄淮麦区燕麦孢囊线虫荥阳群体致病型相关RAPD标记的建立

禾谷孢囊线虫致病型的鉴定对于抗性品种的选育和利用非常重要。传统的致病型鉴定工序繁杂,费工费时。本研究共筛选147条随机引物,找到3个燕麦孢囊线虫荥阳群体致病型相关的RAPD标记,其中引物S10扩增出1条780 bp的多态性片段,S43扩增出1条1 300 bp的多态性片段,S112扩增出1条875 bp的多态性片段。这3个RAPD标记只在燕麦孢囊线虫荥阳群体上出现,而在黄淮麦区其他禾谷孢囊线虫群体不同致病型上均没有扩增条带,说明这3个RAPD标记确实是燕麦孢囊线虫荥阳群体致病型相关的分子标记,为下一步将RAPD标记转化为SCAR标记提供了依据,可以用于燕麦孢囊线虫荥阳群体致病型的检测和鉴定。     

与甘蓝型油菜隐性核不育rf基因连锁标记的开发

甘蓝型油菜不育系20118A为三隐性上位互作遗传模式,其不育性受两对重叠隐性不育基因(a和b)与一对隐性上位抑制基因(rf)互作控制。rf基因纯合时对a和b基因起抑制作用,使油菜育性恢复,可用于核不育三系法育种。为缩短临保系的育种周期,本文利用一个20118A与其临保系M-6029的BC1分离群体获得了7个与rf连锁的AFLP（扩增片段长度多态性）标记,构建了局部连锁图,图距在3cM～17cM。其中距rf最近（3cM）的标记为EA10MC03。用引物对F3和R3成功地将EA10MC03转化成SCAR(序列特异性扩增区)标记,能区分杂合型Rfrf单株和纯合型RfRf单株,为分子标记辅助选择隐性核不育临保系奠定了基础。     

小麦糯质基因的分子标记辅助选择

为了建立简便实用的小麦Wx蛋白基因的分子标记辅助选择体系，采用6对SSR和STS引物对16个已知Wx蛋白类型的小麦品种（系）进行分子标记检测的验证和比较,筛选出可采用同一PCR扩增程序、在琼脂糖凝胶上分离扩增产物、分别检测3个Wx基因的3对引物。利用这些引物对扬麦158与EH-5的杂交F2代进行Wx基因型检测，获得全部27种基因型．表明这些引物可以有效用于Wx蛋白基因的分子标记辅助选择。     

小麦-近缘物种染色体系耐盐性鉴定及分子标记筛选

为挖掘小麦-近缘物种耐盐种质,对215份小麦-近缘物种染色体系进行了耐盐性筛选与鉴定。结果表明,小麦-高大山羊草6S~l附加系和小麦-纤毛披碱草1Y~c附加系的萌发期耐盐性显著优于普通小麦中国春(CS),但仅后者的幼苗期耐盐性显著优于CS,说明纤毛披碱草1Y~c染色体上可能含有耐盐基因。为了获得1Y~c染色体特异标记,以小麦-纤毛披碱草1Y~c附加系及CS为材料,筛选染色体第一同源群PLUG引物,结果显示,TNAC1007、TNAC1028和TNAC1034为耐盐小麦-纤毛披碱草1Y~c附加系的特异引物,扩增条带大小分别为500bp、700bp和500bp。利用上述3对引物对一套小麦-纤毛披碱草附加系进行扩增,结果发现,上述3个多态性PLUG片段为纤毛披碱草1Y~c和1S~c染色体共有的分子标记,可用于辅助筛选与鉴定小麦-纤毛披碱草1Y~c或1S~c染色体重组体。     

多粒型花生的SSR分子标记

多粒型花生是花生四大类型之一，具有优质、抗叶斑病、早熟等特性。共筛选出16个能在多粒型花生品种DNA中扩增出多态性片段的SSR引物，每个SSR引物能扩增出1～7个DNA片段，在24个花生品种中能扩增出1～23条多态性片段。根据SSR分子标记计算出品种间遗传距离为0．09～0．82．平均为0.59。聚类分析结果说明所分析的24个花生种质可分为不同的品种群。     

小麦穗发芽抗性鉴定及相关分子标记的有效性验证

为筛选出抗穗发芽小麦种质及可用于种质评价和分子标记辅助育种的高效分子标记,以41份黄淮南片区试品系和309份中外小麦品种为材料,选用4个与穗发芽抗性相关的标记,即STS标记Vp1B3和MST101、STMS标记wmc104及SSR标记Xgwm155,结合整穗发芽鉴定试验,评价筛选抗穗发芽小麦种质,同时对上述4个分子标记进行有效性验证。结果表明,标记Vp1B3和wmc104可有效用于小麦穗发芽抗性筛选,而标记Xgwm155和MST101与穗发芽抗性不相关;350份供试材料中41份国家区试材料的整穗发芽率普遍偏高,均值达到43.94%;而另外309份材料中,淮麦20、轮选987、长旱58等18份材料为高抗穗发芽品种,平均整穗发芽率为2.56%,是穗发芽抗性育种中的重要抗性资源。     

燕麦光周期不敏感基因的分子标记

为了寻找燕麦光周期不敏感基因的分子标记,本研究采用SSR及AFLP标记对来自加拿大和中国的22份燕麦材料进行了DNA指纹分析及光周期不敏感基因的分子标记研究。结果表明,所选6对燕麦SSR引物中有3对扩增出多态性高的条带,通过带型分析可以将所研究的多数燕麦品种区分开,所选的10对大麦SSR引物和4对小麦SSR引物在22个燕麦品种中多态性不高,不能将不同燕麦品种区分开来。同时利用AFLP标记对其中5个不同熟期的燕麦材料进行了分析,64对AFLP引物组合经选扩共获得18 240个条带,平均57条/引物组合。统计分析AFLP图谱,获得品种特异条带20条,可将各燕麦品种区分开。此外获得光周期不敏感燕麦品种特异条带2条,可作为燕麦光周期不敏感基因的相关分子标记。     

俄引及黑龙江春小麦黄色素含量相关基因分析

为了将俄引小麦资源的优良基因快速用于我国春小麦品种的改良,利用与黄色素含量相关的八氢番茄红素合酶(Psy)基因STS分子标记,对250份俄罗斯引进和125份黑龙江主栽过的春小麦品种进行了研究分析,利用7A和7B染色体上的标记进行鉴定。结果显示,俄引小麦有242个品种(96.8%)扩增出高黄色素含量基因Psy-A1a;8个品种(3.2%)扩增出低黄色素含量基因Psy-A1b;黑龙江小麦有73个品种(58.4%)扩增出Psy-A1a基因,52个品种(41.6%)扩增出Psy-A1b基因。俄引小麦有187个品种(74.8%)扩增出高黄色素含量的Psy-B1a等位基因,63个品种(25.2%)扩增出低黄色素含量的Psy-B1b等位基因,15个品种(6.0%)扩增出高黄色素含量的Psy-B1c等位基因,40个品种(16.0%)扩增出Psy-B1d等位基因;而黑龙江小麦有40个品种(32.0%)扩增出Psy-B1a等位基因,85个品种(68.0%)扩增出Psy-B1b等位基因,5个品种(4.0%)扩增出Psy-B1c等位基因,24个品种(19.2%)扩增出Psy-B1d等位基因,所有供试小麦品种中都不存在Psy-B1e等位基因。2个位点不同等位基因组合共有12种,俄罗斯小麦品种中存在10种组合,黑龙江小麦品种中存在11种。其中,就双低含量等位基因组合Psy-A1b/Psy-B1b而言,黑龙江小麦品种较俄罗斯高28.4个百分点。     

花生青枯病抗性相关SSR标记的筛选鉴定

利用72对多态性SSR引物对57份具有不同青枯病抗性的花生品种进行遗传多样性分析,结合青枯病抗性鉴定结果,利用Pearson's相关和多元线性逐步回归鉴定与花生青枯病抗性相关的SSR标记。SSR标记多态性分析表明,57份花生品种遗传相似系数为0.497 8~0.960 7,平均0.703 8。在遗传相似系数为0.69处,参试品种聚类为2个类群,与品种的青枯病抗性鉴定结果和品种的植物学类型基本一致,抗病品种之间的遗传差异大于感病品种之间的差异。相关分析和多元线性逐步回归分析表明,共有10个标记位点与青枯病抗性显著相关,其中1B9-3、IPAHM288-1和ARS590-1与青枯病抗性极显著关联。用这3个标记检测RIL群体,标记位点1B9-3和ARS590-1的符合率分别为62.85%和40.00%,标记IPAHM288在群体中无差异。