利用CRISPR/Ca9技术靶向编辑芥蓝BoaZDS

以芥蓝(Brassicaoleraceavar.alboglabra)为材料,以ζ–胡萝卜素脱氢酶(ζ-Carotene desaturase,ZDS)基因为目标基因,建立其CRISPR/Cas9基因组编辑体系。在BoaZDS的编码区近5′端选择靶位点,构建了CRISPR/Cas9表达载体,通过农杆菌介导的遗传转化方法获得了19个芥蓝转基因阳性植株,Sanger测序分析发现其中13株成功突变,CRISPR/Cas9载体在芥蓝上的突变效率为68.42%,且所有突变植株均表现出明显的白化表型。     

玉米主要株型性状与产量的全基因组关联分析

为了深入剖析玉米的株型性状和产量性状的遗传基础及其相关关系,本研究以204份玉米自交系作为关联群体,利用分布于玉米全基因组上的558 529个单核苷酸多态性标记(SNPs)对5个相关性状进行全基因组关联分析。结果表明,供试自交系各性状基本呈正态分布,且各性状间存在丰富的变异,变异系数在9.00%~50.00%之间;通过相关性分析和热图层次聚类分析株型和产量相关性状间彼此紧密关联;且由主成分分析筛选出总体方差累计贡献率达到71.667%的主成分2个;以P≤1×10^-5为显著阙值,利用Q+K模型对供试材料的5个相关性状进行全基因组关联分析,在株高、穗位高和单穗重间共检测到13个显著的SNP位点,分别分布于玉米的第3、第5、第6、第7号染色体上,而在总叶片数和穗上叶数间未检测到显著的SNP位点;在显著SNP上下游各50 kb范围共搜索到39个相关候选基因,其中有注释的基因12个,并对株高与穗位高最佳候选基因进行了预测。本研究通过对玉米株型及产量相关性状进行全基因组关联分析,为后期基因功能的验证与新功能的开发奠定了良好的基础。     

淅川乌骨鸡全基因组转座子的鉴定与分析

【目的】 通过分析淅川乌骨鸡全基因组重测序数据,获取淅川乌骨鸡转座子的基本信息和特征分布,探究转座子相关基因参与的通路。不仅对研究淅川乌骨鸡转座子的生物学功能具有重要的意义,而且为探索基因组扩增、基因组功能及进化研究提供重要基础数据。 【方法】 对淅川乌骨鸡血液DNA进行全基因组重测序,采用双末端短序列比对基因组,运用RepeatModeler、TEclass、RepeatMasker等使用流程对转座子进行鉴定、构建、校正、分类和注释,获得淅川乌骨鸡整个基因组所有的转座子,对转座子的特征、分布及和基因的关系等方面进行分析。并对转座子插入的所有基因进行GO和KEGG数据库富集,分别结合GO和KEGG注释结果对功能进行描述。 【结果】 经鉴定、分类和注释,淅川乌骨鸡共鉴定到370 252个转座子序列,分为19个超家族,主要为CR1、TcMar-Mariner、ERVL、ERV1等超家族,进一步说明淅川乌骨鸡转座子类型主要是逆转录转座子;转座子的数目和染色体长度有关,染色体越长,转座子数目越多。在基因组中转座子和基因的密度成反比,基因密集的区域中转座子密度较低;基因组内转座子的插入并非随机的,LTR/ERVL、LTR/ERV1、DNA/PIF-Harbinger、DNA/Hat-Charlie、RC/Helitron等转座子倾向于插入基因外部。GO富集分析表明,在生物过程条目中鉴定出的转座子富集相对较多的是细胞过程、单生物过程、代谢过程、生物调节、刺激反应等;分子功能条目中鉴定出的转座子富集相对较多的是结合、催化活性等;细胞组分条目中鉴定出的转座子富集相对较多的是细胞部分、细胞器、膜等。KEGG富集分析表明,鉴定出的转座子主要在甘油酯代谢、PPAR信号通路、PI3K-Akt信号通路、胰岛素抵抗、Jak-STAT信号通路等通路。着重关注了与淅川乌骨鸡特性相关的通路,如和色素沉积有关的酪氨酸代谢、和肉品质有关的脂代谢、脂肪酸的合成、PI3K-Akt信号通路等。 【结论】 转座子含量与基因组大小,具有一定的正相关性,而且淅川乌骨鸡转座子在基因组的分布存在一定偏好性。转座子相关基因在色素相关通路中富集,其可能与淅川乌骨鸡的种质特性有关,具体的调控机制还有待进一步研究。     

牛支原体与无乳支原体的相似性比对分析

运用生物信息学方法对牛支原体(Mycoplasma bovis)和无乳支原体(Mycoplasma agalactiae)的相似性进行多重比对分析。使用Mega 7、Clustal a、Sibeilia等生物信息学软件对M.bovis与M.agalactiae的全基因组、16S rRNA、脂蛋白家族进行相似性比对分析。通过多重比对发现,M.bovis与M.agalactiae在全基因、16S rRNA、以及脂蛋白家族方面均表现出较高的相似性。     

陆地棉自然群体纤维强度性状的全基因组关联分析

纤维强度是衡量棉花纤维品质的重要指标之一。了解棉纤维强度形成的遗传基础对棉花纤维品质的遗传改良具有重要的指导意义。本研究利用83份纤维强度差异显著的陆地棉材料，采用广义线性模型（General linear model, GLM），对5个环境的纤维强度及最佳线性无偏估计值（Best linear unbiased prediction，BLUP）进行全基因组关联分析（Genome-wide association study，GWAS）。结果表明，各环境纤维强度基本符合正态分布，且存在丰富的变异，变异系数为5.55%～8.44%，广义遗传力达到88.67%。GWAS共检测到19个稳定的显著关联SNP位点，分布在A01、A06、D05、D08、D10、D11和D13等7条染色体上，合并为9个数量性状位点（Quantitative trait locus， QTL）区间，其中4个QTL区间与前人定位的QTL区间重叠，其它5个QTL区间是本研究新发现的控制纤维强度性状的稳定位点。根据区间内基因的表达模式及功能注释，共筛选出4个可能与纤维强度相关的候选基因。本研究通过对棉花纤维强度进行全基因组关联分析，为棉花纤维品质性状的分子遗传改良奠定了基础。     

大泷六线鱼放流群体与野生群体遗传多样性比较

基于线粒体DNA控制区高变区部分序列和4对微卫星标记，对大泷六线鱼放流群体及自然海域群体的遗传多样性与遗传差异进行了比较分析。线粒体DNA控制区序列分析的结果显示，413尾个体共检测到单倍型117种，其中仅Hap_3、Hap_7和Hap_17为共享单倍型，占总单倍型数目的2.5%；放流、野生群体特有单倍型分别为20种和66种，分别占总单倍型数的17.09%和56.41%，放流群体特有单倍型数明显低于野生群体；放流群体和野生群体核苷酸多样性分别为0.005 1~0.006 7和0.005 8~0.007 5，单倍型多样性分别为0.856 7~0.949 9和0.883 1~0.954 9，遗传多样性均较高。微卫星标记分析结果显示，放流、野生群体平均等位基因数(N_a)分别为13~44和13~27，平均多态信息含量为0.885 6和0.874 0，均具较高的遗传多态性；群体遗传结构分析结果表明，放流、野生群体间遗传分化水平较低。研究表明，山东近海大泷六线鱼放流群体与野生群体均具有较丰富的遗传多样性，且遗传结构未存在显著的群体分化。     

红螯螯虾累代繁养群体的遗传多样性分析

为研究国内不同繁养基地红螯螯虾群体的遗传结构特征,采用线粒体细胞色素氧化酶亚基Ⅰ(COⅠ)序列直接测序的方法,获取红螯螯虾国内6个繁养群体(安徽阜阳、浙江湖州、广东珠海、江苏镇江、海南澄迈、江苏苏州)共180个样本的COⅠ序列。试验结果显示,序列比对长度为831 bp,其中变异位点56个,简约信息位点16个。基因序列G+C(%)含量较低(39.765%),表现出较明显的碱基组成偏倚性。180个样本共检测到10种单倍型,其中单倍型H1出现次数最多,为安徽阜阳、广东珠海、江苏镇江、海南澄迈、江苏苏州群体的共享单倍型。国内红螯螯虾繁养群体的遗传多样性较高,所有样本的总体单倍型多样性指数为0.693,核苷酸多样性指数为0.00652。其中苏州群体的单倍型多样性指数最高(0.964),海南澄迈群体最低(0.618)。不同群体间的遗传距离为0.00403～0.00969,海南澄迈和安徽阜阳群体间的遗传距离较大(0.00969),广东珠海和江苏苏州群体间遗传距离最小(0.00403)。试验结果表明,国内红螯螯虾繁养群体保持着较高的遗传多样性,群体间存在着一定的基因交流。试验结果为后续合理开发利用国内红螯螯虾种质资源积累了数据资料。     

杜梨叶绿体基因组分析

利用高通量测序平台对杜梨（Pyrus betulaefolia）进行测序，并对其叶绿体全基因组序列的结构特征进行分析。结果表明，杜梨叶绿体基因组与大多数高等植物一样，具有典型的环状双链四分体结构。其叶绿体基因组大小为160 058 bp，共检测到61 个SSR 位点（58 个单核苷酸重复和3 个二核苷酸重复）和56 个RNA 编辑位点，这些RNA 编辑位点均引起了氨基酸的变化。与砂梨（Pyrus pyrifolia）、川梨（Pyrus pashia）和桃叶梨（Pyrus spinosa）的叶绿体基因组比较，其基因种类和数量都比较保守，表明了梨属植物进化的缓慢性。在4 个梨属植物中共检测到351 个SNP 和217 个InDel。     

华中农大公布油菜泛基因组

2020年1月13日,植物学领域国际学术期刊《Nature Plants》在线发表了华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室油菜遗传改良研究团队与生物信息团队合作的研究论文“Eight high-quality genomes reveal pangenome architecture and ecotype differentiation of Brassica napus”,公布了8个甘蓝型油菜品种的高质量参考基因组,以及基于9个参考基因组构建的油菜泛基因组和统一的基因索引(gene index)。结合油菜巢式关联作图(Nested Association Mapping,NAM)群体揭示了冬性、春性和半冬性油菜生态型分化及开花期变异的分子基础。