基于SLAF-seq技术鉴定苹果砧木耐涝候选基因

【背景】苹果（Malus×domestica Borkh）是我国主要栽培果树树种之一,但部分苹果产区由于夏、秋季的大量集中降雨和排水不良等造成果园涝害频繁发生,导致苹果树叶片黄化、脱落,果实品质和产量下降。【目的】鉴定苹果耐涝相关基因,为苹果耐涝分子标记辅助育种和优质高产栽培提供依据。【方法】以耐涝苹果砧木G41和不耐涝苹果砧木新疆野苹果（M. sieverii (Ledeb) Roem.）及其构建的包含495个F₁杂交后代为材料,从F₁杂交群体中挑选出耐涝和不耐涝株系各50株,构建两个极端性状DNA混池,采用简化基因组测序（SLAF-seq）技术,开发SLAF标签和SNP标记,结合苹果基因组信息和遗传关联性分析,对苹果耐涝基因进行定位及候选基因预测,并对候选基因在耐涝差异的株系中进行淹水胁迫下的表达分析。【结果】以‘金冠’苹果为参考基因组,共开发119 072个SLAF标签,其中多态性SLAF有11 133个。通过序列分析和检测SNP位点,共获得6 237 071个SNP,其中高质量SNP有170 617个。通过ED和SNP-index方法关联分析,获得一个与耐涝性状紧密关联的候选区域,位于苹果第10号染色体1.94—3.25 Mb,关联区域大小为1.31 Mb,关联区域内包含120个基因。对该区域内基因进行功能注释,发现一个与呼吸代谢相关的基因—乙醇脱氢酶基因ADH1（MD10G1014500）,在淹水处理后1、2、4和6 d,该基因在耐涝植株中的表达量显著高于不耐涝植株。【结论】将苹果耐涝基因定位于第10号染色体1.94—3.25 Mb处,筛选到可能与苹果耐涝相关的候选基因MD10G1014500,可用于苹果耐涝基因的克隆和功能解析。     

Rapid mapping of candidate genes for cold tolerance in Oryza rufipogon Griff. by QTL-seq of seedlings

Cold stress is a major problem in rice production. To rapidly identify genes for cold tolerance in Dongxiang wild rice(DWR, Oryza rufipogon Griff.), sequencing-based bulked segregant analysis of QTL-seq method was used to resequence the extremely resistant(R) and susceptible(S) bulks of a backcross inbred lines(BILs) population(derived from Oryza sativa×O. rufipogon) and their parents. Single nucleotide polymorphisms(SNP)-index graphs and corresponding Δ(SNPindex) graphs(at 99 and 95% confidence levels) for R-and S-bulks detected a total of 2 609 candidate SNPs, including 58 candidate cold-tolerance genes. Quantitative real-time PCR analysis revealed that 5 out of the 58 candidate genes had significant differences in expression between O. sativa and O. rufipogon. Structural variation and functional annotations of the 5 candidate genes were also analyzed, and allowed us to identify 2 insertion-deletion(InDel) markers(12-7 and 12-16) that were linked with candidate genes on chromosome 12 in DWR. These results are helpful for cloning and using cold tolerance genes from common wild rice in cultivated rice.     

新疆春小麦育成品种遗传演变分析

【目的】研究新疆春小麦育成品种遗传演变规律,提高小麦资源的利用效率,为新疆春小麦品种选育和改良提供参考依据。【方法】以新疆春小麦育成品种为材料,对其主要性状进行综合评价分析,以春小麦90K芯片开展新疆春小麦育成种亲缘关系分析。【结果】新疆春小麦育成种遗传多样性丰富,平均遗传多样性指数2.005,变幅为1.902~2.181。相关性分析结果表明,蛋白质含量、湿面筋含量、穗粒数与育种年代呈极显著正相关。新疆春小麦品种选育主要是通过常规杂交育种、杂交辐射诱变育种、引种3种方式。利用小麦90K芯片将新疆春小麦育成种划分为3个类群,显示了各品种之间的亲缘关系。【结论】新疆春小麦育种遗传基础薄弱、遗传多样性逐渐散失,新疆小麦育种应加强资源收集与利用,扩大育种亲本选择,提高品种变异的丰度和广度,以多抗、高产稳产、优质高效的聚合育种,加快新品种选育进程,提高育种效率。     

绵羊Izumo1基因多态性及其与产羔数关联分析

为研究Izumo1基因多态性及与产羔数关系,本研究利用PCR和直接测序法对小尾寒羊和苏尼特羊的Izumo1基因DNA序列进行扩增、测序和BLAST分析,并和本课题组前期绵羊重测序数据进行比对,筛选出Izumo1基因SNP位点。同时,采用Sequenom MassARRAY~?技术进行基因分型,并对其SNP位点的基因型和等位基因频率在各群体中的分布进行研究。结果表明:小尾寒羊Izumo1基因DNA全长序列3 385 bp,苏尼特羊Izumo1基因DNA全长序列3 382 bp;筛选出8个Izumo1基因SNP位点,经过初步筛选,将在小尾寒羊、苏尼特羊、滩羊、萨福克羊、杜泊羊、草原藏羊这6个绵羊品种中位点分布没有差异的SNP位点排除,最终筛选获得的g.54412135AG和g.54412107CA 2个位点。Izumo1基因g.54412135AG位点在多羔和单羔绵羊品种中存在GG、GA和AA 3种基因型,G基因为优势等位基因;g.54412107CA在多羔品种中存在CC和CA 2种基因型,而在单羔品种中存在CC、CA和AA 3种基因型,C基因为优势等位基因,其基因型频率和基因频率在单、多羔绵羊群体间的分布差异均极显著(P0.01);群体遗传学分析得出g.54412135AG多态位点在6个品种中的多态信息含量(PIC)都属于低度多态(PIC0.25);g.54412107CA多态位点在杜泊羊中属于中度多态(0.25PIC0.5),在其他5个品种中都属于低度多态(PIC0.25),然而,关联分析发现Izumo1基因g.54412135AG和g.54412107CA位点的不同基因型与小尾寒羊不同胎次产羔数之间不存在显著关联(P0.05)。     

基于SNP标记的爆裂玉米农家品种遗传多样性

为了评价广西爆裂玉米农家品种的遗传多样性,利用56K SNP芯片技术对中国广西45个爆裂玉米农家品种、中国2个爆裂玉米杂交种和6个南美爆裂玉米种质进行全基因组扫描,获得多态性标记14 338个,基因分型为6 种类型。其中A/G类型最多,为5 805个;A/T类型最少,为149个。1号染色体的多态性SNP位点最多,为2 302个;10号染色体最少,为848个。45个农家品种间平均遗传相似系数为0.62,变幅为0.41~0.99,总体遗传相似度高。聚类分析将参试品种划分为三大类群,相同来源的农家品种大多聚在一起;主成分分析显示大部分农家品种聚在一起,与杂交品种和南美品种之间没有交集,表明农家品种遗传相似性较高,与杂交品种和南美品种遗传差异较大。     

绵羊心脏脂肪酸结合蛋白基因单核苷酸多态性分析

试验旨在探讨心脏脂肪酸结合蛋白（heart fatty acid-binding protein，H-FABP）基因在绵羊中的遗传多态性，并寻找可用于辅助选择的分子标记。本研究以滩羊（250只）及滩羊×湖羊杂交F1代（174只）为试验动物，利用SNaPshot分型技术对H-FABP基因（GenBank登录号：AY157617）的多态位点进行单核苷酸多态性（SNP）分析，统计基因频率和基因型频率，进行Hardy-Weinberg平衡性检测，计算期望杂合度（He）、多态信息含量（PIC）和有效等位基因数（Ne）等遗传多态指标，分析候选基因不同基因型与体重、体长、体高、胸围、胸深、胸宽和管围等生长性状的关联性。结果显示：①检测到9个多态位点：939[A/G]、980[G/A]、1018[T/C]、2878[C/T]、2956[C/T]、3017[G/A]、3341[G/C]、3394[T/A]、1056[-/G]，其中有6处转换、2处颠换、1处单碱基插入。②939[A/G]、980[G/A]、2956[C/T]、3341[G/C]、3394[T/A]和1018[T/C]的He为0.3200~0.4666，PIC为0.2688~0.3577；2878[C/T]、3017[G/A]位点的He为0.0283~0.1272，PIC为0.0279~0.1191，为低度多态；1056[-/G]位点的He在滩羊、滩羊×湖羊杂交F1代群体中分别为0.0120和0，PIC在滩羊、滩羊×湖羊杂交F1代群体中分别为0.0119和0；9个多态位点在滩羊、滩羊×湖羊杂交F1代群体中均符合Hardy-Weinberg平衡定律。③5个多态位点：939[A/G]、980[G/A]、2956[C/T]、3341[G/C]、3394[T/A]处于紧密连锁（D'>0.99），将H-FABP基因分为3个单倍型：AA、AB和BB。④在41只滩羊×湖羊杂交F1代羊中，BB单倍型在各生产性状上具有最大值，但各单倍型间差异不显著（P>0.05）。结果表明，绵羊H-FABP基因具有丰富的遗传多态性，939[A/G]、980[G/A]、2956[C/T]、3341[G/C]、3394[T/A]5个位点紧密连锁，BB单倍型可能是与绵羊生产性状相关的优势单倍型。     

中国地方绵羊群体TYRP1基因遗传变异研究

本研究旨在了解酪氨酸酶相关蛋白1（tyrosinase related protein 1，TYRP1）基因在中国地方绵羊群体内的遗传变异，以及TYRP1基因突变与不同毛色表型绵羊群体的相关性。通过直接测序法和PCR-RFLP技术对10个中国地方绵羊群体进行单核苷酸多态性（SNP）检测，利用Beagle、PLINK和POPGENE等软件对突变位点数据进行单倍型构建、连锁不平衡分析和遗传变异研究。突变位点检测结果表明，在绵羊TYRP1基因内识别了13个SNPs，其中位于TYRP1基因外显子上的10个SNPs位点，除个别位点在大尾寒羊、中国美利奴羊和岷县黑裘皮羊中没有发生突变外，其他突变位点在所有绵羊品种中均出现不同程度变异，说明中国地方绵羊群体具有较高的遗传多样性。单倍型分析结果表明，所有样本中共有42个单倍型，优势单倍型0000000000（245/918）、0100000001（91/918）在所有绵羊群体中均存在，除单倍型0101100000（93/918）在中国美利奴羊中没有出现，单倍型0001000001（69/918）在岷县黑裘皮羊、哈萨克羊群体中没有出现外，在其他群体中均存在。连锁分析结果表明，10个SNPs在所有样本中均存在2个连锁模块。群体遗传变异分析表明，中国地方绵羊群体具有较高水平的群体内遗传变异，各绵羊品种间存在明显的遗传分化模式，且各品种遗传关系与其品种传统分类结果基本一致。本研究为进一步研究TYRP1基因对绵羊毛色遗传性状的影响提供了参考依据。     

贝母属植物叶绿体基因组候选SNP位点应用分析

贝母属植物是中国中药材的宝库,由于形态上难以区分,在民间应用、临床应用和中药市场中还存在混淆应用、以次充好的现象,急需开发基于新型分子标记位点的精准检测方法。本研究应用多重序列比对、SNP筛选等生物信息学分析手段,对贝母属15种植物28条叶绿体基因组序列进行分析。结果发现,贝母属叶绿体基因组DNA同源性达97.22%,通过分析共发现SNP位点5879个,其中川贝母类鉴别候选位点71个,川贝母鉴别候选位点4个,瓦布贝母鉴别候选位点37个,太白贝母鉴别候选位点147个,浙贝母鉴别候选位点91个,湖北贝母鉴别候选位点271个,平贝母鉴别候选位点1393个,伊贝母鉴别候选位点89个。本研究还对SNP位点在精准鉴定、精确定量应用方面进行了讨论,可为川贝母中药资源鉴定提供技术支撑。     

Genome wide association studies (GWAS) of element contents in grain with a special focus on zinc and iron in a world collection of barley (Hordeum vulgare L.)

Genome wide association studies (GWAS) were carried out to map Quantitative Trait Loci (QTL) associated with element contents in the grain using 336 spring barley. Of the elements analyzed, Fe content ranged from 21.9 to 91.0 mg kg⁻¹, Zn from 10.4 to 54.5 mg kg⁻¹, Ba from 0.2 to 8.9, Ca from 186.4 to 977.5, Cu from 1.5 to 9.8, K from 353.2 to 7721.5, Mg from 1049.8 to 2024.2, Mn from 8.1 to 22.9, Na from 55.9 to 627.9, P from 2272.9 to 5428.8, S from 880.7 to 1898.0, Si from 19.1 to 663.2, and Sr from 0.35 to 2.62 mg kg⁻¹. GWAS were carried out using 6519 SNP markers and multiple elements in MLM:PCA + K model in TASSEL software. Population analyses showed two sub-populations, primarily based on row types. GWAS for row types showed association with INTERMEDIUM-C, a modifier gene for lateral spikelet fertility in the 4H chromosome, validating current GWAS approach. GWAS also showed that 2 QTL for Ba, 2 for Ca, 4 for Cu, 11 for Fe, 2 for K, 3 for Mg, 6 for Mn, 4 for Na, 3 for S, 5 for Si, and 3 for Zn were mapped in barley chromosomes. The QTL identified in the current study are valuable for breeding nutrient dense barley cultivars in the future, especially Zn and Fe.