Exploiting Illumina sequencing for the development of InDel markers in watermelon (Citrullus lanatus)

Watermelon [Citrullus lanatus (Thunb.) Matsum. &; Nakai var. lanatus] is a cross-pollinating diploid species and is one of the most important dicotyledonous plants belonging to the family Cucurbitaceae due to its high nutritional value, rapid growth, sweet and juicy taste, and refreshing nature as a summer fruit. However, the insertion–deletion (InDel) markers available for watermelon cannot satisfy the demand to identify and map resistance genes in this major crop. In this study, we have characterised and developed numerous polymorphic InDel markers using Illumina re-sequencing of a male parental line that is resistant to Fusarium wilt. In total, 25,701 potential InDel markers were identified, with a mean size of 18 bp. From these, 7,387 potential InDel markers >?10 bp were selected and tested as candidate InDel markers to locate resistance genes for map-based cloning and polymorphism analysis. We designed and synthesised 69 primer pairs using Primer 3 software. Overall, 54 primer pairs detected polymorphism between the Fusarium-susceptible female parent ‘JSw01-1’ and the Fusarium-resistant male parent ‘JRw08-3’. Among the 69 InDel markers, 54 (78.3%) exhibited polymorphism at 179 PCR loci. Polymorphic information content (PIC) values ranged from 0.04 to 0.91, and the number of alleles per primer ranged from 1 to 11. The 54 InDel markers that were mined and exploited via Illumina re-sequencing of watermelon could accelerate the development of marker-assisted breeding and the progression of genetic research to understand resistance to Fusarium wilt in watermelon.     

番茄粉红色果实相关基因的dCAPS和InDel标记开发与应用

采用SuperBSA方法分别构建100份粉红色番茄材料和100份红色番茄材料的DNA混合池,对测序结果的SNP位点进行分析。结果表明:在1号染色体上的127个SNP位点中,有6个与番茄果实颜色高度相关,其中1个位点与粉红色果实高度相关。利用该SNP位点开发了1个共显性d CAPS标记,在红色、粉红色和杂合F_13种基因型之间的多态性较好。同时,利用番茄重测序数据分析番茄起源时发现,在粉红色番茄中SIMYB12基因的上游存在1个603bp的缺失,利用该缺失突变位点开发了1个共显性In Del标记,在红色、粉红色和杂合F_13种基因型之间也表现出较好的多态性。利用新开发的2个标记对F_2群体进行遗传分析,鉴定结果与田间表型观察结果符合度均达到95%以上,表明这2个标记可以用于番茄苗期分子标记辅助选择。     

β-catenin基因26 bp插入/缺失对陕北白绒山羊生长性状的遗传效应分析

旨在研究β-连环蛋白(CTNNB1)基因上的多态性位点,并与陕北白绒山羊生长性状进行关联分析,寻找与生长性状相关的遗传标记,为山羊高生产力的标记辅助选择提供科学依据。以陕北白绒山羊(n=848)为研究对象,PCR大样本扩增检测β-catenin基因的插入/缺失(InDel)突变,并评估该位点与生长性状的相关性。结果发现,在848只陕北白绒山羊中β-catenin基因的第10内含子上存在一个26bp InDel的位点;该群体中共出现3种基因型,分别为II、ID和DD。关联性分析结果表明,该突变位点与陕北白绒山羊胸深显著相关(P<0.05),其中杂合型ID为优势基因型。因此,β-catenin基因可作为陕北白绒山羊生长性状选育的候选基因,为陕北白绒山羊选育工作提供理论依据。     

基于BSA和SLAF-Seq技术对大豆主茎节数QTL精细定位

为了加速大豆主茎节数候选基因的的克隆和功能验证,并为大豆主茎节数分子标记辅助育种提供分子基础,本研究通过高通量测序检测与大豆主茎节数相关数量性状区间(QTL),结合双亲重测序信息开发QTL区间InDel分子标记,实现了大豆主茎节数相关主效QTL区间的精细定位。本研究以少主茎节数C025材料为母本,多主茎节数中119为父本杂交衍生的重组自交系(RIL)102个株系为试验材料,取自交系中极端少主茎节数30株和极端多主茎节数30株,构建两个极端混池,利用传统分群分析法(BSA)和全基因组特异性位点扩增片段测序手段(SLAF-Seq)相结合的方法在4号染色体检测到与大豆主茎节数相关的5个QTL。为了进一步缩小QTL区间,依据双亲材料的高通量重测序信息,获取QTL区间的插入缺失位点(InDel)信息,并开发InDel标记。首先利用InDel标记在F₂群体进行基因型分析,结果主效位点落在第3个QTL区间。其次在主效区间开发8个共显性InDel标记,结合RIL群体全部株系进行表型鉴定,最终获得9个交换单株,将主效区间分为6种交换类型,结合表型分析最终将大豆主茎节数位点精细定位到InDel标记Chr04-38和Chr04-46之间,其区间只有171.9 kb,包含候选基因6个,实现了大豆主茎节数的精细定位。本研究通过高通量测序与极端混池相结合的方法可以高效快速地检测与大豆主茎节数相关区间,并结合双亲重测序信息开发关联区间InDel分子标记,精细定位大豆主茎节数。本研究开发的Indel标记Chr04-38和Chr04-46与大豆主茎节数紧密连锁,有利于后期大豆主茎节数分子标记辅助育种。     

一个新的水稻隐性高秆突变体的遗传分析和基因定位

 【目的】寻找新的水稻隐性高秆基因,为解决水稻不育系的包颈现象及增加恢复系的株高提供重要的遗传资源。【方法】在田间试验时发现一株高秆突变体,经过连续3代的自交和选择后,获得稳定遗传的高秆突变体。突变体的株高比野生型中花11平均增加72.3%。将带有高秆基因的杂合体自交,分析F2代株高的遗传行为,结果表明高秆性状由一对隐性基因控制。分别配制突变体、野生型与培矮64之间的杂交种及其自交F2分离群体,在突变体配制的分离群体中鉴定出72株极端高秆突变体,株高明显高于对照群体中的最高植株高度。【结果】利用均匀分布于水稻12条染色体上的147对多态性分子标记,分析这些标记位点在极端高秆突变体群体中的分离特征,结果证明高秆基因位于水稻第3染色体。进一步发展了4个InDel标记,确定高秆基因位于RM168与M127.1-3-3标记之间,物理距离为713 kb。【结论】该基因是一个新的隐性高秆基因,暂命名为lc3。     

水稻功能性插入缺失标记（InDel）的筛选与应用

开展水稻品种纯度和真实性鉴定对水稻遗传育种和种子生产有着重要的意义。以245个长江中下游主推水稻品种为研究材料,从643个插入缺失（InDel）位点中筛选出124个功能性多态性位点,建立了InDel高效检测体系。进一步利用InDel标记vf0121641804和SSR标记RM7120分析水稻样品的纯度,同时选用覆盖12条染色体的24对InDel引物和48对SSR标准引物分析水稻品种真实性,结果表明,采用InDel标记检测水稻品种纯度和真实性的结果与采用SSR标记检测结果一致,说明水稻功能性InDel标记也可用于水稻品种纯度和品种真实性的鉴定。在此基础上,鉴定了245个水稻品种124个InDel标记的基因型遗传多样性并进行了聚类分析,结果表明,水稻材料间存在明显的群体结构,基本反映了不同品种间的亲缘关系。水稻功能性InDel标记的筛选与应用,不仅为品种纯度和真实性鉴定、遗传多样性分析提供了新方法;而且可用于分子辅助育种,提高强优势组合的预见性。     

东乡野生稻与日本晴多态性标记的开发

东乡野生稻是分布于全球最北端的一种普通野生稻,与亚洲栽培稻基因组差异较大,目前缺少覆盖其全基因组的分子标记。本文以东乡野生稻和日本晴为材料,通过筛选已有的1017个标记,并利用东乡野生稻基因组重测序信息设计的217个InDel标记,共检测出203个标记在东乡野生稻与日本晴间呈现多态性。这些标记均匀分布于12条染色体,平均间隔1.9 Mb,基本覆盖东乡野生稻全基因组区域。通过对籼粳亚种的检验分析,发现该套多态性分子标记在东乡野生稻与粳稻杂交后代群体基因型分析上具有较高的应用价值。本研究结果为发掘东乡野生稻的有利基因以及分子标记辅助选择育种提供了有力的工具。     

利用InDel标记解析中国花生地方品种的遗传多样性与群体结构

为揭示InDel标记对我国地方花生品种遗传多样性和遗传结构的解析能力，本研究利用13个多态性InDel 标记检测4个典型生物学类型的90份中国花生地方品种材料。共扩增出42的等位基因，平均3个；Nei’s多样性指数 变幅为0.011~0.705，平均0.443；Shannon’s信息指数变幅为0.034~1.497，平均0.758。龙生型、普通型、珍珠豆型与多 粒型花生的Nei’s遗传多样性指数分别为0.3198、0.4407、0.4435和0.4372，结果表明龙生型的遗传多样性明显小于其 它生物学类型。种质间的遗传相似系数范围为0.077 ~ 1.000，平均为0.636；且普通型与龙生型花生之间遗传相似系 数最高，为0.636。群体分析结果表明密枝亚种与疏枝亚种、不同植物学类型之间遗传分化较小，且普通型与珍珠豆 型遗传结构相似，龙生型与多粒型花生遗传结构不同。利用非加权平均法（UMPGA）聚类分析将90份花生材料划分 为两类（G1、G2）,其中G1包括全部的龙生型、61.90%的普通型以及20.00%的珍珠豆型。本研究结果表明InDel标记 能够有效地揭示栽培种花生的遗传变异，可为花生杂交亲本的选择以及优异基因的挖掘提供重要参考。     

Next generation sequencing reveals the potential functions of the genes involved in controlling several important commercial traits in peach (Prunus persica (L). Batsch) fruits

Next-generation sequencing techniques provide a new insight into the genetic bases of the most important commercial traits in fruit trees. The genomic deep sequencing results of peach cultivar ‘Xiaobaitao’ and its bud variation type ‘Jinliuzaohong’ are reported here. The numbers of detected Single nucleotide polymorphisms (SNPs) in wild type and in mutant were 591,485 and 593,484, with that of InDel as 113,934 and 115,065, respectively. Interestingly, the numbers of SNPs and InDels that differentiate ‘Jinliuzaohong’ from ‘Xiaobaitao’ were 50,217 and 19,368, respectively. The number of genes with non-synonymous mutation was 887, which involved in 109 pathways. The authors found dozens of genes involved in the important commercial traits of peach fruit which are of variations in Coding sequence (CDS) regions, including 3 NAC family genes, i.e. NAC66, NAC68, and NAC78. The relevant commercial traits of peach fruit include colour coverage, maturity date, fruit size, and sugar content. A phylogenetic tree of homological NAC proteins indicated relationship among the species. Genome sequence data suggested that a series of genes and several genetic pathways were likely involved in the formation of the important traits in peach fruits. The findings provide new evidence for the functions of the candidate genes controlling peach fruit traits which were proposed previously by researchers using QTL analysis.     

水稻InDel和SSR标记多态性的比较分析

为评价插入缺失（InDel）标记在水稻分子育种中的应用价值,本研究用日本晴和9311序列筛选得到遍布每条染色体的20对InDel标记和53对SSR标记,分析46份粳稻和47份籼稻的遗传多样性。研究表明这些InDel标记在籼粳亚种间具有很高的多态性,亚种内多态性较低,平均多态性水平显著小于SSR标记,InDel标记具有数量多,扩增产物稳定和易于检测等优点,将InDel标记应用到遗传图谱构建、基因定位分析和标记辅助选择中可以加速研究进程。