应用IMP标记分析30份烟草品种的遗传关系

MITE (miniature inverted repeat transposable element)是植物中存在的高重复的一类转座元件。基于邻近MITE扩增多态设计的分子标记称为IMP标记(inter MITE polymorphisms)。从133个IMP引物中筛选出32个稳定多态的引物, 并以30个烟草品种为材料, 获得185个多态条带, 平均每对引物检测多态条带5.78个。聚类分析显示, 参试品种间遗传距离的变化范围为0.02~0.81、平均为0.33。30份烟草品种可分为3类, 晒烟、香料烟、北方烤烟品种等属I类; 第II类主要是美国NC系列品种、Coker系列品种和云烟系列烤烟品种; 第III类为两个白肋烟品种。结果表明, IMP标记能够在烟草中扩增并获得品种间多态信息, 可用于品种间的遗传关系分析, 这为烟草的遗传研究及分子辅助育种奠定基础。同时, 聚类结果显示, 30个栽培烟草品种之间亲缘关系较近, 丰富烟草种质资源应是今后育种的方向之一。     

烟草MITE位点间多态性(IMP)标记开发及其遗传作图应用

为在烟草(Nicotiana tabacum)上进行IMP (inter-MITE polymorphism,MITE位点间多态性)标记开发,利用美国烟草基因组测序数据和MITE (miniature inverted repeat transposable element,微型反向重复转座元件)结构特征,通过生物信息学方法获得11 581组具有特异TIR (terminal inverted repeat,末端重复元件)序列的MITE及其多序列联配结果,并根据联配结果设计219条烟草IMP引物;利用9个不同类型烟草代表性品种进行测试,其中119条引物PCR扩增成功,引物开发成功率为54.6％;进一步对一个烤烟遗传群体亲本‘红花大金元’和‘Hicks Broadleaf'进行标记筛选,共获得29个多态性标记,群体检测表明有21个标记可以整合定位到一个SSR标记遗传连锁图上.说明IMP标记在烟草中是一种可以利用的分子标记,但跟其他标记一样表现出较低的多态性,需高通量检测平台与之配套来提高其开发效率.     

Optimizaiton of IMP PCR System Applied in Tobacco

为满足烟草遗传分析的需求,建立稳定的IMP标记扩增方法,对IMP分子标记体系进行了优化。本研究以烟草DNA为模板,利用Li-cor 4300凝胶分离系统,优化了模板、Mg2+、dNTP、聚合酶浓度等IRD荧光引物扩增反应体系主要参数,建立分析IMP标记的平台。结果显示,影响烟草荧光引物扩增反应最大的因素是dNTPs和引物浓度,反应体系对Mg2+浓度的要求较宽泛,同时,不同的引物对各因素的浓度要求也有差异。最终确定20 μL反应体系中,模板DNA 70 ng,Mg2+浓度2.0 mmol/L,dNTPs为0.2 mmol/L,rTaq DNA聚合酶1.5 U,引物浓度均为1 μmol/L。该体系扩增条带稳定,重复性好,适合烟草遗传多样性分析。     

利用基因组简约法开发烟草SNP标记及遗传作图

提出了一种基于基因组简约法开发SNP标记的方法, 即利用特定限制性内切酶酶切降低基因组复杂度, 利用高通量测序平台对酶切位点周围的目标片段进行富集测序, 设计一个生物信息学流程进行序列分析和SNP鉴定。以烤烟DH群体为例, 通过基因组简约法收集烟草基因组代表性片段和高通量测序产生11.4 Gb数据, 经生物信息学分析获得了1015个高质量SNP位点。以SSR标记为骨架, 绘制包括SNP标记在内、标记总数为1307的烤烟遗传连锁图。最后利用该遗传图谱和普通烟草2个祖先种的基因组序列, 分析烟草24个连锁群(染色体)之间的同源关系, 发现了大量染色体之间的重组或交换事件以及部分染色体之间的共线性。     

中国糯玉米wx基因种质资源遗传多样性

Waxy(Wx)基因是众多作物导致糯性突变的关键基因,在玉米作物群体内深入研究Wx基因对中国糯玉米品质育种和种质创新具有重要意义。本研究利用325份(309份来自中国,11份来自泰国和5份来自韩国)糯玉米种质材料做了wx基因突变类型的调查和表观直链淀粉含量(AAC)测定。结果表明, 中国糯玉米的wx基因的遗传多样性很低,主要存在wx-D7和wx-D10两种突变类型,占96.9%;中国北方及韩国的糯玉米wx基因突变类型都是wx-D7类型,南方及泰国糯玉米wx基因突变类型都是wx-D10类型;糯玉米地方品种的wx基因型以wx-D10为主,占78.9%,而商业杂交种和自交系的wx基因型以wx-D7为主,分别占88.7%和86.6%。分析表明,中国糯玉米商业杂交种和自交系的AAC均值较低(小于2.2%)且无显著差异,但地方品种的AAC均值较高;wx-D7基因型糯玉米的AAC均值低且变化幅度较小,而wx-D10基因型糯玉米的AAC均值最高且变化幅度较大。本文还讨论了中国糯玉米主要wx基因型的地理分布、起源以及其他的wx基因突变类型。