‘鲁丽’ב红1#’苹果杂交群体全基因组KASP标记开发及验证

【目的】利用‘鲁丽’ב红1#’亲本及杂交后代,开发苹果叶片性状竞争性等位基因特异PCR(kompetitive allele-specific PCR,KASP)标记,为苹果光能高效利用育种提供参考。【方法】以‘鲁丽’和I型红肉苹果‘红1#’及其134个杂交后代的幼嫩叶片为材料,调查叶片性状表型（包括叶片长度、宽度、叶绿素含量、花青苷含量、光合参数和叶绿素荧光参数等）数据。采用Illumina HiSeq 2500测序平台进行全基因组重测序,通过短序列比对软件将测序序列（reads）回贴到苹果参考基因组,利用GATK软件工具包检测单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms, SNP）标记。【结果】‘鲁丽’和‘红1#’及其134个杂交后代重测序得到有效reads数分别为164 776 660、149 482 876和3 927 370 200。与苹果参考基因组比对率分别为98.77%、98.89%和97.79%。共检测到6 445 766个SNP。经过滤后获得94 208个特异性强,准确性高的SNP位点。对每个SNP进行KASP引物设计,最终开发了5...     

不同储藏温度下猪皮表面细菌多样性研究

【目的】探究不同储藏温度下猪皮表面细菌多样性,为猪皮品质控制提供依据。【方法】将猪皮分别在4、25、37℃储藏温度下放置7 d,提取猪皮表面细菌DNA并进行高通量测序,通过多样性指数、韦恩(Venn)图、主坐标分析法(principal coordinate analysis, PCoA)、菌落组成以及热图等分析不同储藏温度下猪皮表面细菌的差异性。【结果】相同储藏时间内,不同储藏温度下猪皮表面细菌物种既有重叠也有特异性;37℃猪皮表面细菌多样性指数与4、25℃均存在显著性差异,而4、25℃之间仅丰富度估计量(Chao)指数和丰富度观测量(Sobs)指数存在显著性差异;37℃猪皮表面细菌物种数及特有物种数大于4、25℃;4、25和37℃猪皮表面细菌样本距离较远;不同储藏温度下猪皮表面细菌中嗜冷杆菌属相对丰度均较高;4℃优势菌为嗜冷杆菌属(73.2%),25℃优势菌为嗜冷杆菌属(39.5%),37℃优势菌为假单胞菌属(23.8%)和漫游球菌属(23.7%)。【结论】不同储藏温度对猪皮表面细菌群落结构和多样性影响较大,37℃猪皮表面细菌物种多样性最高。不同储藏温度下猪皮表面优势菌不同,需要采...     

利用小RNA深度测序技术鉴定江苏盐城辣椒病毒种类

2019年6月江苏省盐城市发生了较为严重的辣椒病毒病,危害症状表现为植株重度矮化、叶片黄化、蕨叶甚至畸形。将采集的11株疑似感染病毒的辣椒植株叶片研磨成浆液,再用其摩擦接种本氏烟植株,发现用其中3株辣椒的叶片浆液摩擦接种本氏烟植株后,本氏烟植株出现病毒侵染的典型症状,初步判断这些辣椒被病毒感染,但不能确定其种类和归属。为了进一步明确辣椒感染的病毒类型,将3株辣椒样品混成2份样品利用小RNA深度测序技术和生物信息学分析法进行检测,结果发现样品1被蚕豆萎蔫病毒2号(Broad bean wilt virus 2,BBWV2)、苜蓿花叶病毒(Alfalfa mosaic virus, AMV)和辣椒脉斑驳病毒(Chilli veinal mottle virus, ChiVMV)3种病毒复合侵染,从样品2中检测到BBWV2 1种病毒,通过RT-PCR检测验证了这一结果的可靠性。最后利用RT-PCR方法对田间采集的11份辣椒样品和接种的本氏烟植株进行毒源鉴定,其中2株辣椒样品及其接种的本氏烟叶片上鉴定出了BBWV2、ChiVMV和AMV,这3种病毒侵染辣椒在江苏省均为首次发现。研究结果为对江苏...     

冬瓜高通量转录组测序及分析

【目的】获得冬瓜转录组序列、遗传变异等信息,从中挖掘冬瓜基因数据及SSR分子标记,为冬瓜后续研究提供数据支撑。【方法】以冬瓜嫩叶为材料,利用Illumina HiSeq~(TM)2000技术对冬瓜进行转录组测序,构建数据库从中获得干净序列。经De novo拼接组装后,将获得的单基因簇(Unigene)数据在非冗余蛋白数据库(nonredundant protein database,Nr)、蛋白质序列数据库(Swiss Prot protein database,Swiss Prot)、基因本体论数据库(gene ontology,GO)、蛋白质真核同源数据库(eukaryotic orthologous groups,KOG)、东京基因与基金组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)、蛋白质家族域数据库(protein families database,Pfam)6个公共数据库中进行比对,最终得到冬瓜单基因簇注释信息。利用MISA软件对转录组单基因簇进行搜索,获得单基因簇中的SSR位点。【结果】从冬瓜嫩叶中得到62 021 032条高品质序列,组装后获得40 611条单基因簇,平均长度955 bp。将所有单基因簇在Nr和Swiss Prot数据库中进行比对,结果分别比对到27 474及19 573条单基因簇;在GO数据库中,所注释到的10 659条单基因簇分别匹配到生物功能、分子功能和细胞组分3个本体的47个功能组中;与KOG数据库进行注释比对,根据其功能将注释到的单基因簇划分为25类;KEGG数据库比对注释到10 799条冬瓜的单基因簇,可分为5个大类、19个亚类、125条代谢途径;在Pfam数据库中比对到17 990条单基因簇,分属于369个类群。SSR位点搜索发现,有5 086条单基因簇包含SSR序列,获得5 474个SSR位点。【结论】利用高通量测序获得大量冬瓜转录组信息,有助于从分子水平对冬瓜进行深入研究。     

微生物发酵床不同深度垫料的细菌群落多样性

为了解微生物发酵床不同深度垫料细菌的多样性,明确不同深度的细菌群落组成,采用五点采样法,收集了发酵床表层10 cm、中层30 cm、深层50 cm的垫料,分别进行垫料宏基因组DNA的提取,原核生物16S rDNA基因V3～V4区的扩增及Illumina高通量测序。试验共获得1 045 225条序列,共包含32门、303科、609属和1834类OTUs。表层垫料细菌数量最多,中层垫料细菌种类最多。微生物发酵床不同深度垫料的细菌群落有所差异,在表层垫料中,变形菌门(25.9%)和放线菌门(10.2%)相对含量高;中层垫料中拟杆菌门(27.8%)、变形菌门(25.1%)和厚壁菌门(17.0%)相对含量高。发酵床垫料表层和中层细菌多为有机物降解菌,主要为异常球菌——栖热菌门的特吕珀菌科、变形菌门的黄单胞菌科和拟杆菌门的黄杆菌科细菌。随着垫料深度增加,拟杆菌门(33.3%)和螺旋体门(9.2%)含量升高,厌氧菌如螺旋体门的螺旋体科、拟杆菌门的腐螺旋菌科在深层垫料中达到峰值。研究表明,表层垫料中微生物含量最高,代谢最为活跃,是主要的有机质降解层;深层垫料厌氧菌含量高。     

温室环境下植物表型研究平台

植物表型多数植物的全基因组测序已经完成,但对这些基因组进行解析的难度要远大于测序的难度,多数基因功能并不清楚。植物的性状(Trait),也就是表型(Phenotype)--受到基因和环境的双重影响,难以进行可重复的精确测量。     

两种配方废弃菌棒堆肥中微生物多样性研究

以废弃菌棒为主要原料,添加牛粪和草炭,进行堆肥发酵,取腐熟完成后的2种肥料样品DNA,采用16SrDNA V3+V4区和ITS2高通量测序方法,研究不同配方粗制肥料中微生物多样性和群落结构的差异。结果表明,"牛粪+菌棒"制得的有机肥生物多样性高于"草炭+菌棒",且真菌差异大于细菌;"牛粪+菌棒"有机肥相对"草炭+菌棒"有机肥具有10个优势细菌属和6个真菌属,"草炭+菌棒"有机肥相对"牛粪+菌棒"有机肥具有14个优势细菌属和4个真菌属。两种配方堆肥制得的有机肥微生物群落结构无显著性差异。研究发现了多种具有农业价值的功能菌,可为功能性微生物的开发利用提供科学依据。此外,也发现一些潜在危害因子,如黄曲霉和杂色曲霉亚种在"牛粪+菌棒"有机肥中丰度较高,产生的黄曲霉毒素、杂曲霉毒素易造成农作物污染。     

饲料油菜作绿肥对后茬麦田土壤肥力及细菌群落的影响

【目的】探讨黄土高原旱地麦后复种饲料油菜还田对后茬麦田土壤养分、酶活性及细菌群落的影响,为改善农田地力提供依据。【方法】设置饲料油菜播量（S1：小播量;S2：中播量;S3：大播量）和还田时期（D1：早期还田9月10日;D2：中期还田9月20日;D3：晚期还田9月30日）二因素试验,以常规农户复种夏玉米模式为对照,比较后茬麦田土壤养分及酶活性变化,并采用16S rRNA 基因Illumina MiSeq高通量测序技术和PICRUSt基因预测分析方法,比较后茬麦田耕层土壤细菌群落结构、多样性及代谢功能变化。【结果】与常规农户模式相比,饲料油菜还田可不同程度提升土壤养分及酶活性,其中有机质含量和蔗糖酶活性的提升范围最大,分别为11.73%—60.5% 和1.4%—94.5%;饲料油菜播量显著影响土壤养分和酶活性,还田时期显著影响土壤有机质含量和蔗糖酶活性,二者间互作效应显著影响碱性磷酸酶活性;播量、还田时期及其互作效应均显著影响细菌群落多样性;大播量晚期还田处理（S3D3）在所有指标中均表现最优。细菌群落组成方面,门水平上10个土壤样品共得到19个类群,其中优势菌群为变形菌门、放线菌门、酸杆菌门和厚壁菌门;聚类结果显示,10个处理可聚为大播量、中播量、小播量和常规农户模式4类,表明不同播量油菜还田明显改变了土壤细菌群落构成。RDA分析表明,土壤养分、酶活性与细菌群落多样性密切相关。PICRUSt功能预测表明,土壤细菌群落具有丰富的代谢功能,其中编码新陈代谢的基因具有明显优势;二级预测功能分类中,氨基酸代谢、碳水化合物代谢和能量代谢是主要代谢功能路径。KEGG直系同源基因簇KO（KEGG orthologous groups）丰度热图结果表明,油菜还田增加了与土壤碳、氮代谢相关的细菌群落。【结论】合理复种饲料油菜并还田可提高后茬麦田土壤养分含量及酶活性,并有效改善细菌群落多样性,增加土壤有益菌群落数量。夏闲期引入饲料油菜作绿肥对提高黄土高原旱地麦田土壤肥力以及合理农作非常有利。     

番茄斑驳花叶病毒海南分离物全基因组序列分析

本研究采用小RNA深度测序及RT-PCR检测技术鉴定海南省陵水县冬种番茄(圣女果)病株受到烟草花叶病毒属的番茄斑驳花叶病毒(Tomato mottle mosaic virus,ToMMV)侵染。通过机械摩擦接种,将该病原病毒保存于本生烟植株上,命名为番茄斑驳花叶病毒海南分离物(ToMMV-HN)。采用RT-PCR分段扩增获得了该病毒分离物的全基因组序列。测序结果表明,该病毒分离物基因组全长6399 nt,含有4个开放阅读框,编码4种蛋白,与已报道的ToMMV9个分离物核苷酸和编码产物氨基酸序列相似性分别为98.0%～100%和99.2%～100%;与同属的番茄花叶病毒(Tomato mosaic virus,ToMV)、番茄棕色皱果病毒(Tomato brown rugose fruit virus,TBRFV)和烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)代表分离物核苷酸序列相似性分别为84.7%、80.7%和79.0%。系统进化分析结果表明,ToMMV-HN与该病毒中国西藏和云南辣椒分离物亲缘关系最近,与美国加州和南卡州番茄分离物次之,与西班牙和巴西番茄分离物亲缘关系相对较远。本研究为我国番茄病毒病诊断和防控,尤其是抗病品种选育提供了基础资料。     

葡萄根际土壤真菌群落多样性分析

为了解新疆兵团第十二师不同葡萄种植产区根际土壤真菌群落多样性,以十二师五一农场(WY)、三坪农场(SP)、头屯河农场(TTH)、221团(221)、222团(222)及农业科学研究所(NKS)共6个不同区域葡萄根际土壤样品为试验材料,对土壤理化性质和微生物种类进行检测,并对土壤真菌18S RNA V2区进行高通量测序,以分析真菌群落多样性及丰度,并对土壤理化性质与土壤真菌菌群多样性进行相关性分析。结果表明:NKS的土壤肥力最高,各养分含量均在极丰等级。18S RNA测序结果显示,不同区域的真菌组成存在差异,SP和WY、221和222、NKS和TTH两两之间真菌群落结构相似,其中子囊菌门(Ascomycota)真菌占总菌群比例分别约为80%、60%和30%左右,而NKS的担子菌门(Basidiomycota)真菌占比远远高于其他5个地区,占总菌群的47%。Alpha多样性分析显示,222团的土壤真菌群落多样性最高,221团次之,三坪农场多样性最低。Beta多样性分析显示221团和222团的葡萄根际土壤真菌菌群组成最相似。土壤环境因子有机质、碱解氮和有效磷与土壤真菌群落组成存在显著正相关关系,表明可以通过调节土壤养分水平,来改变葡萄土壤真菌群落组成和遗传多样性水平。上述结果对真菌水平上改良土壤和葡萄土壤质量评价具有指导意义,也为十二师葡萄产区今后的施肥策略提供参考依据。