全基因组水平蒺藜苜蓿反转录转座子IRAP分子标记开发及应用

由于苜蓿品种间遗传差异日益缩小,通过传统形态学鉴定表型愈加困难。在苜蓿育种过程中,利用分子标记可大大提高育种效率和品种鉴定。反转录转座子长末端重复序列（LTR）广泛分布在植物基因组中,基于LTR的分子标记具有丰富的多态性和高信息量等优势,被广泛用于物种品种鉴定、评价种质资源多样性等方面。本研究在全基因组水平鉴定和设计了大量蒺藜苜蓿LTR反转录转座子扩增多态性（IRAP）标记,并利用其对国内外40个紫花苜蓿种质资源进行遗传多样性分析。结果表明,根据设计开发出的431个IRAP引物,并按照其染色体位置信息组合获得69对IRAP引物。利用筛选出的37对多态性引物组合共扩增出325个等位位点,平均每个标记可产生8.8个等位位点;多态性条带比率（PPB）为50%~100%,平均值为79.9%;多态性信息含量（PIC）的范围为0.34~0.88,平均值为0.69。基于遗传相似系数（GS）对供试品种采用算术平均值非加权组平均法（UPGMA）进行聚类分析,以0.82为阈值可将40份供试材料分为4类,其分组结果与不同材料地理分布信息以及STRUCTURE分析相对一致。本研究首次在蒺藜苜蓿全基因组水平上开发了IRAP分子标记并在紫花苜蓿种质资源中进行评价与应用,获得的大量IRAP分子标记可对后续苜蓿品种的鉴定保护以及遗传背景分析提供技术支撑。     

全基因组水平蒺藜苜蓿CPP基因家族的鉴定及表达模式分析

CPP （cysteine-rich polycomb-like protein）基因家族是一类小转录因子，广泛存在于除酵母与原核生物外的各种生物体中，在植物生长发育及响应胁迫过程中具有重要作用。截至目前，CPP基因家族已在多个物种中被鉴定和研究，但在豆科模式植物蒺藜苜蓿中还未见报道。本研究采用生物信息学的方法，在蒺藜苜蓿中共鉴定出9个CPP基因。通过与3个物种CPP基因的蛋白序列构建系统发育树，将CPP基因分为3类，MtCPP成员与大豆的亲缘关系更接近。保守结构域分析表明MtCPP转录因子都具有1~2个CXC保守结构域。染色体定位分析得出，9个CPP基因分布在6条染色体上，并鉴定出2对旁系同源基因，均来源于片段重复事件。通过基因芯片技术检测MtCPP基因的表达模式结果显示，MtCPP基因的表达具有一定的时空特异性。MtCPP基因启动子中含有大量与激素以及胁迫相关的顺式作用元件，并且MtCPP2、MtCPP5、MtCPP6和MtCPP7基因具有响应干旱的表达特征，MtCPP2和MtCPP8基因具有响应盐胁迫的功能。该研究可为后期深入解析MtCPP基因家族功能和筛选参与苜蓿抗逆的MtCPP基因奠定基础。