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。     

世界转基因玉米商业化种植概况（1996～2007）

自转基因作物商业化种植以来产生巨大的经济和社会效益.本文就世界转基因玉米从1996年开始商业化种植到2007年的种植情况做一概述,并对其未来发展前景进行了展望.     

玉米真实性SSR鉴定标准的研制及应用

全面总结真实性鉴定的类型及与其他鉴定项目的区别,系统分析我国玉米真实性SSR鉴定标准的研制过程中的关键问题,比较不同作物品种真实性鉴定标准研制的异同,为其他作物类型及其他分子标记类型的真实性鉴定标准研制提供借鉴。玉米真实性鉴定标准在我国已得到快速推广和应用,为种子市场的繁荣和稳定提供了有力的技术支撑。     

玉米杂交种纯度鉴定SNP 核心引物的确定及高通量检测方案的建立

纯度是玉米种子质量的重要指标之一,尤其杂交种自交株是影响田间产量的关键因素。KASP(kompetitive allele specific PCR)技术具有高通量、低成本的优点,适用于种子纯度检测。本研究基于12套杂交种及其父母本的三联体样本及335份玉米杂交种国家审定标准样品SNP指纹,从384个SNP基础位点筛选获得60个候选位点,位点转化为KASP引物的成功率为95%。综合考虑引物双亲互补率、多态性、稳定性和分型效果等多项指标,最终确定20个引物作为玉米杂交种纯度鉴定的核心引物,能够有效鉴定99.7%供试样品纯度。对于待测样品京科968通过SNP-DNA指纹数据库查询,并选择双亲互补型引物进行纯度鉴定。在检测的110个个体中,共检出1个自交苗和2个异型株,纯度为97.3%。同时,基于纯度核心引物对批量样品检测建立高通量纯度检测方案,具有快捷、准确、高通量和低成本的特点,为政府监管和企业提供了更多纯度鉴定方案的选择。     

适于二碱基重复类型SSR引物指纹分析的连续多峰算法

二碱基重复类型的SSR引物容易出现连续多峰的峰型,对指纹的正确采集造成影响。为提高此类引物指纹分析的准确性和自动化水平,本研究进行了连续多峰指纹采集算法的开发,并测试连续多峰算法与邻峰过滤、N+1峰识别、高低峰过滤和二倍体过滤等其他峰处理算法的相互作用。结果表明,连续多峰算法提高了对二碱基重复类型SSR引物的指纹读取准确性和分析效率,峰的识别和定位更加准确,峰高估值更加真实反映引物扩增情况,连续多峰峰错误识别率由50%以上降低到1%以内,识别精度由2~4 bp提高到1 bp以内,整体分析时间缩短了30%以上;通过调整参数等方式,保证了连续多峰算法与其他峰处理算法的相互协调。连续多峰算法解决了连续多峰的识别、定位及峰高估计的问题,改善了二碱基重复类型的SSR引物的指纹采集效果,消除了基因组上多态性最高、应用最广泛的二碱基重复类型SSR引物的应用限制,为SSR引物在实践中更好的应用提供了重要技术支撑。     

基于叶绿体InDel标记对玉米杂交种正反交的鉴定

玉米的正反交杂交种在有些表型性状上存在差异,在有些品种中甚至直接影响总体产量。为了避免之前的鉴定正反交方法在取样类型和时间上存在的一定的局限性,本研究以玉米叶绿体基因组Insertion/Deletion(In Del)标记为基础开发引物,使用玉米叶片材料进行检测。结果显示CPMIDP01和CPMIDP03两个位点可分别鉴定玉米杂交种郑单958和京科968的正反交组合,并可组合成效果稳定的二重PCR,从而得到一种对玉米正反交种的快速鉴定方法。此方法可应用于中国主要玉米品种正反交鉴定中,作为核基因组检测的补充,进一步完善品种真实性及品系溯源信息。     

植物品种SSR指纹分析专用软件SSR Analyser的研发

【目的】开发适用于植物品种SSR指纹分析的软件工具,实现植物品种SSR指纹分析的自动化和标准化,解决SSR标记在实际应用中存在的数据采集效率较低、数据共享难度较大等问题。【方法】在商业化软件GeneMarker®的基础上,针对植物品种SSR指纹分析的特殊性,在SSR指纹处理、panel设计、数据库对接等方面进行算法开发或优化,形成植物品种定制化软件SSR Analyser,并在玉米等多种作物上测试其分析效果。【结果】在SSR指纹处理功能上,软件通过先用系统计算的矩阵进行弱消除,再用Pull-up峰匹配算法进行单峰消除的方案实现了对pull-up峰准确自动消除;通过优化N+1峰、连续多峰等特殊峰型读取的算法,解决了特异峰不识别、读不准、误读等问题,对2 bp重复类型SSR标记为主的植物品种指纹采集更加精准;通过完善邻峰过滤、高低峰过滤和二倍体过滤算法,解决了植物品种混合样品的有效峰采集问题。在Panel设计功能上,软件兼顾了Panel设计的灵活性、方便性和统一性,在保证数据采集标准化的前提下,更加适应复杂的试验情况：提高了标记参数设置的灵活性,根据不同参数作用范围,标记参数设置既有针对特定物种、Panel一次性固定设置的参数,也有针对每个引物位点、每块电泳板单独设定或微调的参数;实现了从已有标记中快速重新组合形成新panel的功能;保证了panel的统一调用和同步更新。通过将软件与指纹库管理系统的无缝对接,实现了样品准备到指纹采集全流程的自动化、标准化,形成的指纹库具有直观可追溯的优势。将SSR Analyser在玉米大规模建库中试用,表明该软件的指纹分析更加简单高效,比原软件分析效率提高了10倍以上;将SSR Analyser扩大到水稻、大豆、黄瓜、西瓜、大白菜等多种二倍体作物和小麦、棉花等多倍体作物中试用,表明在二倍体作物上使用效果较好;在多倍体作物上,对其中的二倍体化的标记使用效果较好,但对非二倍体化的标记仍需进一步完善过滤算法。【结论】开发的SSR Analyser软件具有数据分析程序简单高效、对特殊峰型的SSR标记指纹采集精准、适合基于混合样品的植物品种SSR指纹采集、与指纹库管理系统无缝对接的优点,大大改善了SSR标记在植物品种鉴定中的应用效果。     

SSR和SNP标记在玉米分子标记辅助背景选择中的应用比较

利用SSR和SNP两种标记对H2321/J076/J076的BC1F1代群体进行分子标记辅助背景选择,比较两种标记在分子标记辅助背景选择上的应用效果。经筛选表明,40对SSR引物中在回交亲本间具有多态性的引物有6对。利用多态性引物对BC1代群体进行毛细管电泳检测结果表明,157个单株轮回亲本背景回复率在50%~100%,背景回复率为100%的单株有1株,背景回复率91.67%的单株有14株。利用Maize SNP3072芯片分析后发现,104个多态性SNP位点可以将157株个体进行精细排序,背景回复率在51.92%~93.75%。比较SSR和SNP标记的背景选择结果,两种标记呈中等程度相关。在回交早代将SSR和SNP标记结合使用进行背景选择,可以实现大群体严选择,提高选择效率。     

SSR标记与田间种植鉴定玉米品种纯度的比较

从行业标准中筛选出8对适用于玉米品种纯度鉴定的引物组合,能区分90%以上的审定品种。96%的审定品种在8个引物组合中有4个以上的杂合位点,具有较高的杂合率和品种区分能力。38份来自全国种子市场的样品同时进行田间种植和SSR纯度鉴定,8对SSR引物组合检测出自交苗平均值为0.6%,异型株为1.8%,纯度为97.7%;田间种植鉴定检测出的自交苗平均值为1.4%,异型株为0.6%,纯度为97.9%,两种方法检测的纯度值具有良好的相关性。对田间鉴定出的自交苗、弱苗、异型株和典型株进行SSR鉴定,结果表明,自交苗、异型株与典型株两种方法检测结果一致,SSR能准确区分田间难以鉴定的弱苗和病株。7份SSR检测一致性为3～5级的样品,SSR基因型和田间表型均表现出明显的分离,样品一致性差引起的非典型株界于典型株和异型株之间,是品种纯度鉴定的难点。