我国玉米品种标准DNA指纹库构建研究及应用进展

介绍了我国玉米品种标准DNA指纹库构建的进展及应用情况。我国玉米品种标准DNA指纹库规模已达到22 089份,经与国内外作物品种DNA指纹库比较,是全球品种数量和建库规模最大的DNA指纹库,并且在区域试验、品种权保护及种子质量管理等方面都得到了广泛应用。至今已开展玉米品种真实性鉴定等达40 000多份次。同时,对DNA指纹库构建未来发展进行预测,建议继续发挥SSR标记的作用、加快推进SNP标记的研发、发掘In Del标记的应用潜力并持续关注测序技术的发展。     

玉米品种DNA指纹数据库构建的标准化规范

为了保证玉米品种DNA指纹库构建的标准化,从建库标记、检测平台、试剂、样品、评估程序、数据整合、模式库、扩展库、随机盲测等九个方面进行了全面的规范:(1)通过对不同分子标记的比较,确定SSR标记作为建库标记;(2)通过对不同DNA指纹检测方法的比较,确定毛细管电泳结合多色荧光检测方法作为DNA指纹片段分析方法;(3)规范了DNA、引物、Taq酶等试剂质量,以保证数据的稳定性和可重复性;(4)规范了样品来源、样品类型及分析样品数量;(5)确定评估品种的数量及引物的取舍标准;(6)为解决不同来源DNA指纹数据的有效整合问题,提出了固定一套核心引物、提供标准品种、提供标准DNA、确定引物等位基因BIN、规定对异常带型数据处理方式、规定数据的编码方式等6个解决策略;(7)规范了构建模式库的材料名单、来源及构建方式;(8)规范了构建扩展库的材料来源及构建方式;(9)进行数据库数据随机盲测,以评估入库数据质量.以上规范将为不同单位合作开展大规模的DNA指纹库构建研究奠定基础.     

毛细管电泳荧光检测中的异常电泳类型及原因分析

采用毛细管电泳荧光检测技术进行玉米SSR标记的片段分析.利用峰型、峰面积和其它荧光干扰峰等方面的特征对特异峰和非特异峰进行甄别.分析了特异峰的具体表现类型及原因:包括N 1峰、稀有峰、连续多峰、三峰和高低峰等.探讨了片段扩增产物大小与异常峰型的关系.为保证玉米品种DNA指纹库构建的标准化,提出了数据统计规范化的解决方案.     

利用SSR标记进行玉米品种一致性检测研究

为了评估SSR标记在玉米品种一致性鉴定中的应用价值及确定基于SSR标记的玉米一致性鉴定标准,利用13个SSR标记对213份来自2004年国家区域试验的玉米单交种(包括16份重复材料)进行了一致性分析,每个品种取20个个体,除在染色体6和8上各选取了2个和3个标记外,其他染色体上均各选取1个SSR标记.结果显示:一致性检测中异型带的类型有7种,每种出现的概率不同;不同品种在不同引物位点的一致性分布情况差别较大.比较位于同一染色体的引物一致性检测结果,发现在相同染色体上位置较近的不同引物一致性检测结果具有较高的相关性,因此提出在选用一致性检测的引物时应遵循均匀分布的原则,减少引物间的相关性.通过剔除自交个体对品种一致性比率进行校正(仅有7个品种),校正值可反映品种真实的遗传一致性和稳定性.综合考虑品种在单个引物位点的一致性和在所有位点的平均一致性,提出了划分玉米品种一致性级别的标准.     

基于Maize6H-60K芯片精准分型的玉米DH群体遗传规律研究

为解析玉米双单倍体(doubled haploid,DH)群体的遗传规律,使用自主研发的精准分型策略对‘先玉335’DH群体的Maize6H-60K芯片结果进行筛选校正和解析。结果表明:1)通过剔除单态、杂合、缺失标记,使用精准分型策略对标记准确聚类,获得的18 947个SNPs标记覆盖玉米全基因组。2)该群体在10条染色体上平均交换次数为1.84~1.03次,在6号染色体随体区域的交换次数显著减少。3)该群体在1、2、3、8号染色体上存在明显的偏分离现象;通过高频次、高密度的交换,染色体两臂端粒区域理论分离系数表现出回归到50%的趋势。利用获得的重组交换及分离规律可提高从DH群体中筛选到预期育种材料的准确性。     

吉林省玉米种质资源SSR和SNP分子身份证的构建及应用

【目的】农作物种质资源具有重要的战略地位。吉林省玉米种质资源库主要存储具有北方春玉米区特色的种质资源。鉴于在传统农作物种质资源管理过程中难以获取真实身份信息的现状,利用分子标记技术构建种质资源分子身份证可以有效鉴定种质资源真实身份,强化种质资源的分类管理。通过深度发掘吉林省玉米种质资源库的优异资源,推动共享利用。【方法】以吉林省玉米种质资源库中的2 918份玉米种质资源为研究对象,采用玉米品种鉴定检测标准中推荐的40对SSR标记,以及61 214个SNP标记来构建其分子身份证。根据获得的分子身份证信息将种质资源划分为核心、同近源、异质和群体等类进行管理,并进一步针对核心种质进行遗传多样性分析。【结果】为2 918份种质资源构建了SSR分子身份证,为除异质性种质外的2 502份种质资源构建了SNP分子身份证。分别制定了玉米种质资源SSR和SNP分子身份证的建设规范。其中,SSR分子身份证由40个SSR位点指纹转化为三位数字和一位字母的编码组合构成,并以二维码形式存储;SNP分子身份证由61 214个SNP位点指纹转化为可视化的条形码。根据样品纯合度和指纹特异性等特征,将样品划分为1 56...     

中国328个玉米品种（组合）SSR标记遗传多样性分析

【目的】从育成年份、种植区域角度分析中国328个玉米品种的遗传多样性,在分子水平上分析各适宜种植区域品种的遗传分化特点,为玉米品种区域试验、审定管理以及育种策略提供一定的理论依据。【方法】利用均匀分布于玉米基因组的40对核心SSR引物,采用10重荧光毛细管电泳检测技术对328个代表性育成品种进行基因分型;通过Power-Marker ver.3.25软件评估40对SSR引物多态性,对参试品种按年份、区试组分析遗传多样性情况;利用多变量统计分析软件MVSP ver.3.13对328个品种按区试组进行主坐标分析。【结果】基于328个玉米品种数据,检测到40对SSR引物等位基因变异范围为3-16个,平均8.10个,多态信息指数（PIC）值变化范围为0.18-0.85,平均为0.63。参试品种不同年份间遗传多样性变化不大,PIC值在0.60左右摆动;8个区试组品种的总等位基因和总基因型变异范围为170-262和200-511,京津唐和西南组分别表现出了最低值和最高值,京津唐组PIC值最低为0.51,其余组均接近于0.60,平均杂合度均在0.60左右。8个区试组主坐标分析显示鲜食、极早熟品种遗传分布偏离普通玉米区域,具有明显的种质特异性;青贮玉米由于早期对照品种为普通玉米导致遗传分布向普通玉米延伸,仅有少数品种分布偏离普通玉米;京津唐、西南、东北早熟三组品种遗传分布相对集中;极早熟、京津唐、西南三组之间品种遗传分布几乎无重叠区域;东华北和黄淮海两组参试品种遗传分布具有明显的分化但也有部分重叠,原因与对照品种曾经相同、育种同质化有关。【结论】利用SSR标记分析328份玉米品种的遗传多样性及遗传分化特点,表明近年来育成品种遗传多样性指数在不同年份间变化不大,除京津唐组之外在其它区试组间差异性也不大。参试品种主坐标分析显示各区试组划分、对照品种设置起到了育种导向的作用。     

利用形态性状和SSR标记进行玉米品种的特异性鉴定

利用玉米DUS测试技术对20份玉米自交系的47个形态性状进行了调查,并进行SSR标记检测,结合这20份自交系的形态差异值和分子差异值进行品种特异性鉴定标准的分析。结果表明,根据20份自交系的差异值得出形态差异值≥2作为特异性判定的标准;根据形态差异值和分子差异值列出一个散点图,散点图表明形态差异值≥2和分子差异值≥2在判定品种的特异性上一致。因此,可以用分子标记差异值≥2作为品种特异性判定的标准,即SSR标记在两个及两个以上位点不同可以判定为不同品种。     

吉林省玉米新品种SSR标记指纹

以SSR标记为技术手段,利用20对核心引物,构建吉林省2005～2009年审定的174份普通玉米新品种的DNA指纹数据库,同时分析不同年份间审定品种的等位基因频率、等位基因数目、多态性信息指数的变化。结果表明,2005～2009年供试174份材料的平均等位基因数目略有下降,但平均多态性信息指数没有明显变化,不同年份间玉米品种的个别等位基因频率变化比较明显,分析可能在育种过程中人为施加了较强的定向选择而保留了下来,说明随着年份的变化,个别稀有等位基因可能在减少,但遗传多样性并没有降低。同时说明在评价玉米品种遗传多样性变化时,多态性信息指数反映的应该更加客观一些。吉林省玉米品种不同年度间的遗传多样性无明显变化,说明近些年吉林省审定的品种在育种资源、育种模式以及育种方向上变化较小,没有较大的突破。     

功能标记及在品种鉴定和辅助育种中的应用前景

功能标记是根据功能基因内部引起表型性状变异的多态性基序开发出来的一种新型分子标记.由于来自基因内的功能性基序,此类标记不需要进一步验证就可以在不同的遗传背景下确定目标等位基因的有无.本文详细描述了功能标记的概念及与其它几种类型遗传标记相比存在的优势:提出了功能标记开发的基本条件和发展策略.利用关联分析方法和近等基因系途径可以获得直接或间接的功能标记.结合本单位的研究方向,探讨了功能标记在分子标记辅助育种和品种鉴定中的应用潜力和开展相关工作的一些设想.