Markers, old and new, for examining Phytophthora infestans diversity

Late blight, caused by Phytophthora infestans , is an ongoing threat to potato and tomato crop production worldwide and considerable fundamental and applied research is conducted with the long-term aim of improved disease control. Understanding the mechanisms, processes and rates of P. infestans evolution is an important factor in predicting the effectiveness and durability of new management practices. A range of phenotypic and genotypic tests has been applied to achieve this goal, but each has limitations and new methods are sought. Recent progress in P. infestans genomics is providing the raw data for such methods and new high-throughput codominant biomolecular markers are currently being developed that have tremendous potential in the study of P. infestans population biology, epidemiology, ecology, genetics and evolution. This paper reviews some key applications, recommends some changes in approach and reports on the status and potential of new and existing methods for probing P. infestans genetic diversity.     

羊草叶绿体非编码区多态性标记筛选及群体遗传多样性

为筛选多态性丰富的羊草叶绿体非编码区片段,本研究以9个不同地理位置的羊草居群为材料,通过对12个叶绿体非编码区DNA片段测序及其序列间变异分析试图从中找出有遗传差异的叶绿体DNA(cpDNA)片段,并利用有多态性的cpDNA片段进行遗传多样性分析。结果表明,序列ndhF-rpl32、trnL-trnF、trnC-ycf6、aptI-aptH具有比较丰富的变异,可作为下一步研究野生羊草群体遗传学和谱系地理学较为理想的分子标记。在37个羊草个体4条非编码区片段的合并序列中,共检测到15种单倍型,单倍型多态性(Hd)为0.928,核苷酸多态性(Pi)为0.00101;遗传分化指数(Fst)为0.58884,基因流(Nm)为0.17,基因流较小;中性检验Tajima’s D(-1.08542)和Fu’s Fs(-5.301)均为负值,且差异不显著(P>0.10),推测羊草遵循中性进化理论,可能经历过种群扩张;AMOVA结果显示,65%的分子变异出现在居群间,35%出现在居群内;Mantel检验得到,遗传距离与地理距离具有显著相关性(r=0.449,P<0.05);居群分化值Nst 0.386(0.1865)大于Gst 0.234(0.1506),差异显著(P<0.05),表明羊草居群存在分子谱系地理结构。通过系统发育树分析得到,羊草15个单倍型分为两大分支,H2和H10聚为一支,它们与别的居群个体亲缘关系较远,其余单倍型聚为另一支;单倍型网络图显示,H2和H12、H10和H12亲缘关系较远,与系统发育树分析结果基本一致。本研究为羊草的种质资源保护、谱系地理学研究等工作奠定了基础。     

入侵性食叶害虫椰子织蛾的单倍型多样性分析

【目的】分析危害棕榈科Palmae植物的一种重要入侵食叶害虫椰子织蛾Opisina arenosella单倍型在原产地和入侵地的分布特点,揭示椰子织蛾入侵我国的虫源信息。【方法】利用线粒体COI基因分析16个地理种群共计172个样本,比较椰子织蛾印度种群和入侵地(中国、马来西亚和泰国)种群的遗传关系。【结果】片段长度为625 bp的172条序列共鉴定出12个单倍型,包含15个变异位点,构成2个明显的单倍型分支,其中一个分支由11个单倍型(IN1～IN11)组成,均来自印度种群,单倍型IN1是6个印度种群的共享单倍型,IN2～IN11为独享单倍型;另一个分支为单倍型HAP,由来自中国、马来西亚和泰国的种群共享;HAP与11个来自印度的单倍型IN1～IN11均存在4个变异位点。【结论】入侵地区的椰子织蛾种群来自同一基因型或者具有相同的入侵源;椰子织蛾种群入侵后受环境选择压力,在新栖息地产生新的突变或杂交。     

杜洛克与二花脸杂交猪群体SNP偏分离分析

偏分离（TRD）是生物中普遍存在的现象,本研究拟在高密度基因芯片判断基因型的大规模群体中挖掘猪基因组标记位点的偏分离位点并探究其潜在的遗传机制。本研究用60K Illumina Porcine SNP芯片对1 020头F2资源家系（杜洛克与二花脸杂交F0-F2群体）进行基因型分型,用偏分离分析软件TRDscan （BF>100）和TDT （P<0.01）方法在单个位点上检测偏分离信号,并对二者共有的显著信号位点附近100 kb窗口的基因进行功能分析。此外,本研究还利用单倍型分型的软件包PHASEBOOK采用多位点连锁分析的策略分析了父源和母源配子中的偏分离区域,并在该区域内搜寻潜在的QTLs。结果表明：1）在单位点的偏分离分析中共鉴定到44个显著的偏分离位点,筛选到23个相关基因;对父本和母本特异性偏分离效应进行分析时,分别鉴定到27和35个显著偏分离位点,其中,分别有11和25个位点的100 kb附近有已注释的功能基因。2）基于单倍型多位点连锁的偏分离结果显示,父本显著偏分离位点位于5和13号染色体上,在该偏分离区域内搜寻功能相关的QTL,共搜寻到3个与繁殖性状（木乃伊数、产活仔数、黄体数）有关的QTLs;分析母本偏分离位点时,在4、6和12号染色体上定位到显著偏分离区域,结合已知的猪QTL数据库,共找到了5个与繁殖性状相关的QTLs。本研究利用大规模猪家系数据系统地鉴别了猪基因组的偏分离位点,为解析猪中的偏分离现象和进一步探究其生物学机制提供了一定的参考作用。     

Genetic basis and origin of resistance to acetolactate synthase inhibitors in Amaranthus palmeri from Spain and Italy

BACKGROUND

Amaranthus palmeri is an aggressive annual weed native to the United States, which has become invasive in some European countries. Populations resistant to acetolactate synthase (ALS) inhibitors have been recorded in Spain and Italy, but the evolutionary origin of the resistance traits remains unknown. Bioassays were conducted to identify cross-resistance to ALS inhibitors and a haplotype-based genetic approach was used to elucidate the origin and distribution of resistance in both countries.

RESULTS

Amaranthus palmeri populations were resistant to thifensulfuron-methyl and imazamox, and the 574-Leu mutant ALS allele was found to be the main cause of resistance among them. In two Spanish populations, 376-Glu and 197-Thr mutant ALS alleles were also found. The haplotype analyses revealed the presence of two and four distinct 574-Leu mutant haplotypes in the Italian and Spanish populations, respectively. None was common to both countries, but some mutant haplotypes were shared between geographically close populations or between populations more than 100 km apart. Wide genetic diversity was found in two very close Spanish populations.

CONCLUSION

ALS-resistant A. palmeri populations were introduced to Italy and Spain from outside Europe. Populations from both countries have different evolutionary histories and originate from independent introduction events. ALS resistance then spread over short and long distances by seed dispersal. The higher number and genetic diversity among mutant haplotypes from the Spanish populations indicated recurrent invasions. The implementation of control tactics to limit seed dispersal and the establishment of A. palmeri is recommended in both countries. © 2023 The Authors. Pest Management Science published by John Wiley & Sons Ltd on behalf of Society of Chemical Industry.     

中国黄牛Y-STRs遗传多样性与起源研究

[目的]研究中国黄牛Y染色体STRs的遗传多样性及父系起源。[方法]利用非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳,选择2个牛Y-STRs位点INRA189和BM861,分析16个中国地方黄牛品种284头公牛与4头缅甸黄牛公牛的Y染色体遗传多样性。[结果]在中国16个黄牛品种中,2个Y-STR位点可以区分中国黄牛中的普通牛和瘤牛类型,表明中国黄牛有普通牛和瘤牛两种父系起源。4头缅甸黄牛均为瘤牛类型。在中国16个黄牛品种中,普通牛和瘤牛分布频率分别为57.0%和43.0%,其中普通牛频率在北方黄牛中占优势(98.3%),瘤牛频率在南方黄牛中占优势(76.1%),中原黄牛中普通牛频率较高为63.8%,瘤牛频率为36.2%。[结论]中国黄牛存在普通牛和瘤牛两种父系起源;普通牛频率自北向南逐渐减少,瘤牛频率自北向南逐渐增加,中原地区为普通牛和瘤牛的交汇处。     

谷子抽穗时间基因SiTOC1的表达与单倍型变异分析

【目的】谷子抽穗时间的适应性表现是广适性新品种选育的基础,分析抽穗时间关键基因的遗传变异和单倍型效应,为品种适应性改良提供基础信息。【方法】通过全基因组关联分析（genome-wide association study,GWAS）,定位谷子抽穗时间关键基因SiTOC1,利用多组学数据库（multi-omics database for Setaria italica,MDSi）提供的SiTOC1数字表达量,分析SiTOC1的组织时空表达特性,并利用原生质体对SiTOC1蛋白进行亚细胞定位。采用qRT-PCR在短日（10 h光照/14 h黑暗）条件下进行SiTOC1 24 h节律表达模式分析。利用有代表性的99份谷子品种,分析SiTOC1编码区和启动子区的遗传多态性、单倍型以及转录水平,并对单倍型与抽穗时间的关系进行鉴定。【结果】在第1染色体物理位置31 456 761 bp处鉴定到了一个显著的关联信号,与抽穗时间紧密相关,该位点附近存在一个拟南芥抽穗期TOC1的同源基因SiTOC1。SiTOC1在光周期响应组织（根、茎、叶等）中高表达,亚细胞定位于细胞核,在傍晚表达量上调,呈现出24 h节律性表达模式。SiTOC1在不同谷子品种中存在丰富的多态性,但REC和CCT结构域高度保守。SiTOC1编码区2种主要单倍型H-2和H-6分别与启动子单倍型Hp-591C和Hp-591A共分离,其中,启动子单倍型Hp-591C较Hp-591A的相对表达量显著上调了约2.5倍（P=0.014）,并且该单倍型在三亚市、长治市和乌鲁木齐市3个环境下的抽穗时间分别平均延迟9、11和12 d。【结论】SiTOC1启动子区第591 bp处的SNP是引起抽穗时间差异的主效位点,单倍型Hp-591A较Hp-591C早熟,可作为主效单倍型用于分子育种选择。     

东亚4个黑山羊群体mtDNA D-环遗传多样性及其起源

为了研究地方山羊品种的起源与分化，了解其遗传背景，为山羊资源的合理利用提供基础资料，利用PCR产物直接测序法对3个中国黑山羊群体和1个韩国黑山羊群体共39个个体的mtDNA D-环部分序列进行了测定和分析。测定的序列经排列比对后选取441bp分析，发现了55个多态位点，单一多态位点11个，简约信息位点44个，确定了29种单倍型，单倍型多样度为0.984。构建系统发育树将29种单倍型分成了明显的3个分支，角猾羊聚入A分支。同时利用群体间的单倍型的错配分布和遗传距离分析了各群体的亲缘关系。结果表明：4个黑山羊群体遗传多样性丰富，至少拥有3个不同的母系起源，角猾羊是家山羊的一个母系祖先。     

贵州稻瘟病菌遗传宗谱的组成及时空分布特征

利用Rep-PCR分子指纹对2003~2004年采自贵州7个地区22个县(市)的200个稻瘟病菌菌株进行了遗传结构分析。在83%遗传相似水平下,供试菌株被划分为87个单元型,17个宗谱。从稻瘟病菌遗传宗谱的组成与分布来看,时空特性表现较为明显。在空间上,各地区既有相同的优势单元型和优势宗谱,又有自己的特异性单元型与宗谱,且各地区病菌群体遗传结构与该地区的水稻品种布局相关;在时间上,不同年度的稻瘟病菌在遗传上存在一定程度的亲缘关系,各年度的特异性宗谱因当年水稻品种的类型而异。