扁蓿豆叶绿体基因组密码子偏好性分析

为阐明扁蓿豆（Medicago ruthenica）叶绿体基因组密码子使用模式，以其50条蛋白编码序列（CDS）为对象，利用软件CodonW 1.4.2、Excel以及在线程序对其ENC，RSCU，GC含量、中性绘图、PR2-plot、最优密码子等进行分析得到以下结果：基因组平均GC含量为40.58%，其中GC1>GC2>GC3；ENC的取值介于35.77～56.62之间，表明密码子使用偏好性较弱；基因组中共有30个密码子RSCU>1，其中29个以A/U结尾；ENC-plot绘图分析结果中多数基因分布于标准曲线下方，22个基因ENC比值在—0.05～0.05之间，密码子偏好性主要受选择影响；PR2-plot分析表明碱基T的使用频率大于A，G大于C，说明密码子偏好性还受其他因素影响；该基因组中共有UUU，UUA，ACU等11个最优密码子并均以A/U结尾。以上研究结果可为扁蓿豆叶绿体基因组优良基因利用提供理论与基础。     

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。     

基因组Ⅰ型和Ⅴ型传染性胰脏坏死病毒的分离与鉴定

为调查造成中国西北某虹鳟Oncorhynchus mykiss养殖场幼鱼出现持续性死亡的病因,采用组织病理切片观察及分子鉴定的方法对患病虹鳟进行了鲑鳟常见病毒筛查,同时采用系统发育分析、电镜观察、滴度测定及人工回归感染等方法对分离获得的毒株进行了基因型分析、显微结构观察及毒力特性分析等研究.结果表明:患病虹鳟的肝、脾及肾组织细胞发生广泛性坏死,并伴随空泡化及溶解等现象;由病鱼内脏组织制备的组织匀浆悬液均能够感染CHSE-214细胞并产生典型细胞病变(CPE);从该养殖场的不同养殖区域共分离到3株传染性胰脏坏死病毒(infectious pancreatic necrosis virus,IPNV),其中IPNV-F1和IPNV-W2属于基因组Ⅰ型,分别与IPNV中国分离株WZ2016(KX355401)和ChRtm213(KX234591)同源性最高,VP2基因片段序列一致性分别为100％和98.5％,IPNV-W1属于基因组Ⅴ型,与意大利毒株IPNV/O.mykiss/I/PN/208/Mar88(MG543567)同源性最高,二者的VP2基因片段序列一致性为99.1％;接种病毒后的CHSE-214细胞内存在大量呈晶格状排列的无囊膜病毒粒子,3株IPNV分离株在CHSE-214细胞上的平均滴度分别为107.43 TCID50/0.1 mL(IPNV-F1)、107.30 TCID50/0.1 mL(IPNV-W1)和107.29 TCID50/0.1 mL(IPNV-W2);分别以0.1 mL/尾的剂量向健康虹鳟幼鱼腹腔注射各IPNV分离株,在攻毒后60 d内虹鳟未出现死亡,攻毒后30 d时,病毒在组织中的平均滴度分别为104.50 TCID50/0.1 g组织(IPNV-F1)、105.38 TCID50/0.1 g组织(IPNV-W1)和104.13 TCID50/0.1 g组织(IPNV-W2),攻毒后60 d时,病毒在组织中的平均滴度下降为103.43 TCID50/0.1 g组织(IPNV-F1)、104.50 TCID50/0.1 g组织(IPNV-W1)和103.21 TCID50/0.1 g组织(IPNV-W2).研究表明,该发病养殖场同时存在基因组Ⅰ型和Ⅴ型的IPNV,本研究首次从同一养殖场分离到两种基因型的IPNV,可为中国传染性胰脏坏死病(IPN)的防控提供参考.     

古老月季叶绿体基因组密码子分析

我国古老月季月月粉具有连续开花、重瓣和标志性茶香等优良性状，是重要的育种材料。为明确月月粉叶绿体基因组密码子的特点，从NCBI网站获得了完整的叶绿体基因组信息，并对所有基因的密码子使用偏性进行计算分析。结果表明，月月粉叶绿体包含53个基因，1～3位密码子GC含量平均值分别为47.08%、39.54%、29.14%,绝大多数密码子前2位的GC含量较高。编码区有效密码子数平均值为46.86,表明其偏性较弱。相关性分析显示密码子第3位与前2位存在明显差异，可能对密码子使用偏性具有关键作用。29个RSCU>1的密码子中以A、U结尾的有28个。中性绘图分析表明，GC₁₂与GC₃间相关系数为0.088,相关性不显著，ENC-plot分析、PR2-plot分析结果表明自然选择在月月粉叶绿体基因组密码子使用模式中起决定性作用，并筛选到16个最优密码子。结果可为月季遗传转化过程中提高外源基因的表达提供有用信息。     

玉米CMS-C同质异核、同核异质系叶绿体基因组比较分析

【目的】基于玉米细胞质雄性不育材料粗制线粒体DNA高通量测序数据,对叶绿体基因组进行组装。【方法】应用Illumina Hiseq 2500平台进行线粒体DNA测序。利用软件Velvet对过滤后的clean reads进行拼接和叶绿体基因组的组装。采用在线注释软件DOGMA(http://dogma.ccbb.utexas.edu/)对叶绿体基因组完整序列进行基因预测和基因功能分析。【结果】成功组装出C48-2和C黄早四2个不育系及48-2和黄早四2个保持系的叶绿体基因组,大小分别为140 473 bp(C48-2)、140 478 bp(C黄早四)、140 458 bp(48-2)、140 448 bp(黄早四),均包含84种编码基因,30种tRNA基因,4种r RNA基因。新组装的4个叶绿体基因组,在基因组大小及所包含的基因种类及数量方面都与叶绿体参考基因组具有较高的相似性,说明粗制线粒体的高通量测序数据可以用来组装叶绿体基因组。叶绿体基因组高度保守,但也存在SNP及InDel,基于不育系与保持系叶绿体DNA(cpDNA)的SNP位点设计特异引物,可用来鉴定区分CMS-C不育胞质与正常胞质。【结论】利用粗制线粒体DNA的高通量测序数据可以完成叶绿体基因组的组装,玉米CMS-C不育系与保持系的叶绿体基因组具有高度的一致性,但也存在一些多态性位点,基于多态性位点成功开发出可区分CMS-C不育胞质与正常胞质的特异标记。     

玉米矮花叶病毒分离物基因组克隆及多样性分析

玉米是重要的粮食和经济作物,在国民经济中占有重要地位。玉米矮花叶病毒(Sugercan mosaic virus,SCMV)广泛分布在世界各玉米主产区,严重威胁玉米的安全生产。系统研究SCMV的发生危害、遗传结构与进化机制,对病毒病的防治具有重要意义。从山西省4个玉米主产区采集122个玉米叶片样品(2015年62份,2016年60份)。经RT-PCR检测证实36个样品(2015年20个样品,2016年16个样品)为SCMV阳性,且广泛分布于山西省玉米各个产区。从这些阳性样品中分离、测序、克隆得到了一个新的SCMV分离物,该分离物(包括5'-UTR和3'-UTR端)基因组全长9 539 bp,编码3 063个氨基酸。该分离物与26个SCMV分离物(NCBI)进行一致率、系统发育分析表明SCMV存在较大遗传变异,27个分离物被划分为3个与地理位置无明显相关性的不同进化群体。选择压力分析表明,负向选择可能是SCMV遗传变异的原因之一。对变异位点统计分析发现,该结果将为评估SCMV在中国的流行病学特征奠定基础,有助于SCMV的长期可持续防控策略的制定。     

玉米叶片表皮蜡质相关性状的全基因组关联分析

为发掘玉米叶片表皮蜡质合成与调控相关基因，以218份由温带、亚热带和热带自交系组成的关联群体为材料，在原阳对其3个生物学重复叶片表皮挂水能力进行调查，利用1.25 M覆盖玉米全基因组的SNPs进行Q、K和Q+K这3种模型下的全基因组关联分析。结果表明，Q模型较K模型和Q+K模型能更好地评价叶片表皮的挂水能力。Q模型下，共检测到88个覆盖玉米9条染色体的显著SNPs（P ≤ 2.04E-6），88个SNPs分布于47个QTLs内，单个QTL可解释13.6%~45.6%的叶片挂水能力表型变异，47个QTL内共有97个候选基因，其中，77个具有功能注释。位于第2染色体上的转录因子NAC77（GRMZM2G018436）和第3条染色体上的亚油酸酯氧合酶（GRMZM2G156861）编码基因，是叶片表皮蜡质性状的重要候选基因。     

芝麻发芽期耐盐性鉴定方法研究及耐盐候选基因的挖掘

【目的】确定芝麻发芽期耐盐性鉴定适宜的Na Cl胁迫浓度和评价指标,发掘耐盐种质和耐盐相关重要基因,为芝麻耐盐性大规模鉴定、遗传改良和耐盐机理研究提供方法借鉴和优异基因资源。【方法】以8份耐盐性差异较大的芝麻种质为材料,在不同浓度的Na Cl(0、50、100、150、200和250 mmol·L-1)胁迫下发芽,测定其发芽势、成苗率、根长、芽长和鲜重等指标,通过对指标值的方差分析、主成分分析、隶属函数和相关性分析等,筛选芝麻发芽期耐盐性鉴定适宜的Na Cl处理浓度和评价指标。以100 mmol·L-1 Na Cl溶液为处理浓度,相对成苗率为鉴定指标对71份芝麻核心种质进行发芽期耐盐性鉴定和全基因组关联分析,并对获得的候选基因进行功能注释;通过Na Cl胁迫下芝麻幼苗叶片转录组测序和荧光定量PCR分析候选基因的表达模式,筛选耐盐相关候选基因。【结果】对不同浓度Na Cl胁迫下8份芝麻材料发芽各指标进行统计和方差分析表明,100 mmol·L-1的Na Cl处理下,除发芽势外,发芽指数、活力指数、成苗率、根长、芽长和苗鲜重的标准偏差值均较大,所有指标在0.05水平上均存在显著差异,100 mmol·L-1的Na Cl溶液可以作为芝麻发芽期耐盐性鉴定的适宜胁迫浓度;相对成苗率、相对发芽势、相对发芽指数、相对活力指数、相对芽长、相对根长和相对鲜重7个指标与芝麻发芽期耐盐性关系密切,贡献率较高,可以作为芝麻发芽期耐盐性鉴定的评价指标。71份芝麻核心种质材料的相对成苗率变异比较丰富,符合正态分布;通过对71份芝麻核心种质相对成苗率与SNP标记进行全基因组关联分析,检测到7个与芝麻发芽期耐盐性显著关联的SNP标记(LG5:688003、LG7:9582027、LG10:5274091、LG10:10788493、LG11:11924186、LG14:2128695和LG16:3930301),SNP标记上、下游各100 kb区间内共有基因67个,其中有功能注释的基因34个;通过耐盐材料S04在盐胁迫下的转录组测序和荧光定量PCR对预测的候选基因进行表达模式分析,共有21个候选基因受到盐胁迫诱导显著差异表达。【结论】芝麻发芽期耐盐性鉴定的适宜Na Cl胁迫浓度为100 mmol·L-1,相对成苗率等7个指标可以作为适宜的评价指标;检测到与芝麻发芽期耐盐性显著关联的SNP标记7个,并鉴定出耐盐候选基因21个。