白菜重要园艺性状的QTL定位分析

为从转录水平上准确定位显著影响各性状的QTLs,及其遗传效应和互作规律,以矮脚黄白菜自交系(97-3-2)和白蔓菁芜菁自交系(001-24)为亲本及其杂交建立F6重组自交系群体为材料,采用cDNA-AFLP、cDNA-SRAP技术,构建了一个总长度为1 048.4 cM包含311个分子标记,14个连锁群的高密度转录图谱。并采用基于混合线性模型的QTL作图分析软件QTLmaper2.0对F6群体进行QTL作图分析,检测到控制蛋白质、Vc、株高、伸展度、叶片数、单株质量等12个主要园艺性状的42个QTL,定位于分子转录图谱的14个连锁群中,并阐明了单个QTL的遗传效应及QTLs间的互作遗传效应。     

梨遗传连锁图谱的构建与比较分析

【目的】利用已公开发表的梨和苹果的SSR（Simple Sequence Repeat）引物以及从梨转录组开发的SSR引物构建本研究作图群体的遗传连锁图谱,为后期梨重要性状QTL定位和分子标记辅助选择等奠定基础。【方法】以西洋梨品种‘红茄’（Red Clapp Favorite）为母本,东方梨品种‘晚秀’（Mansoo）为父本,构建F1代作图群体。将所选用的SSR引物在亲本和4个子代个体进行PCR扩增,初步筛选出扩增结果符合JoinMap 4.0软件中“CP”作图模式要求的引物,随后在F1群体中检测,选用JoinMap 4.0软件对分离数据进行连锁分析,分别构建亲本的连锁图谱。以双亲图谱在各连锁群上的同源标记作为锚定位点,对双亲图谱进行整合。【结果】利用PCR技术对不同来源的共909对SSR引物（526对梨和283对苹果公开发表的SSR引物,从梨转录组开发的100对SSR引物）进行初步筛选后,发现来自苹果的SSR引物有效扩增片段的比例和多态性均较低,而来自梨和梨转录组开发的SSR引物相对较高。筛选出207对符合作图要求的SSR引物在群体中扩增,构建亲本的连锁图谱。母本图谱中的141个标记分布在17个连锁群上,总长度757.34 cM,标记间平均5.37 cM;父本图谱中的153个标记分布在19个连锁群上,总长度1 149.43 cM,标记间平均7.51 cM。【结论】对不同来源的SSR引物构建的双亲连锁图谱进行整合,最终得到一张由186个SSR标记,覆盖基因组长度1 125.33 cM的整合图谱。     

绿豆高密度分子遗传图谱的构建

【目的】在前期研究的基础上,进一步利用绿豆基因组SSR、EST-SSR、STS和普通菜豆基因组SSR等标记构建绿豆遗传连锁图谱,为绿豆重要性状相关基因的定位、克隆及分子标记辅助选育新品种等研究搭建技术平台。【方法】利用澳大利亚引进的Berken（高感豆象绿豆栽培种）× ACC41（高抗豆象绿豆野生种）及其重组自交系（recombinant inbreed line,RIL）群体,对6 686对引物进行PCR扩增及多态性筛选,包括6 100对绿豆基因组SSR、149对EST-SSR、13对STS和424对普通菜豆基因组SSR引物,将亲本间多态性引物,进一步分析重组自交系群体。结合前期研究的分子标记数据,利用Mapmarker/Exp 3.0软件构建遗传图谱,并设置LOD≥3.0,最大图距50.00 cM。用Joinmap 4.0软件进行图谱整合。【结果】用2个亲本共筛选了6 686对SSR引物,共有3 691对引物有稳定的扩增产物,得到有多态的引物有588对。其中,通过磁珠富集法开发的绿豆SSR引物6 100对,有效扩增3 459对,有效扩增率56.7%,得到多态性引物559对;通过转录组测序开发的绿豆MGCP引物149对,有效扩增126对,有效扩增率84.6%,得到多态性引物21对;通过磁珠富集法开发的菜豆SSR引物424对,有效扩增97对,有效扩增率22.9%,得到多态性引物6对;绿豆STS引物13对,有效扩增9对,有效扩增率69.2%,得到多态性引物2对。表明不同来源和种类的SSR引物在RIL群体亲本中的有效扩增率有明显差别,绿豆EST-SSR引物（84.6%）最高,绿豆STS引物（69.2%）和SSR引物（55.7%）次之,菜豆SSR引物（22.9%）最低。获得一张含有585个标记（499个SSR标记、74个RFLP标记、9个STS标记和3个RAPD标记）的绿豆遗传图谱,图谱总长732.9 cM,包括11个连锁群,每个标记间的平均距离为1.25 cM,平均长度为66.63 cM。每个连锁群长度为45.2-112.8 cM,每条染色体上面的标记数为35-92个,平均53.18个。标记位点数最多的连锁群LG1含92个标记,长度为112.8 cM;标记位点数最少的连锁群LG11仅含有35个标记,长度为48.7 cM。对图谱的585个标记位点进行χ2测验,在P＜0.05和P＜0.01条件下,分别有79个和151个标记表现为偏分离,占总标记位点数的39.3%。【结论】构建了一张目前国内外发表的标记数最多、密度最高的绿豆遗传连锁图谱。     

玉米重组自交系群体遗传图谱的构建及标记

以黄早四和Mo 17为亲本,组建了含239份重组自交系的F9代分离群体.共选取了370对SSR引物用于亲本多态性筛选,结果有126对引物能扩增出清晰的多态性条带.用这些有多态性的引物进一步作群体分析,除有23对引物扩增效果较差外,其余引物在多态性、重复性方面均表现较好.最后,用该重组自交系群体构建了玉米分子标记遗传连锁图谱,该图谱拟合了103个分布于10个连锁群的微卫星标记位点,覆盖玉米整个基因组1 455.4 cM,标记间平均图距14.1 cM.     

玉米QR-001/QS-001组合F_2群体SSR连锁图谱构建

以自育的高抗玉米粗缩病自交系QR-001为母本、高感自交系QS-001为父本,配制了包含281个单株的F2分离群体为作图群体。选用在玉米基因组中均匀分布的1 028对SSR引物在双亲间进行多态性引物的筛选,共检测到110个可以鉴别F2群体各单株标记基因型的SSR多态性标记。借助QTL IciMapping Version 3.3软件构建了较好覆盖玉米10条染色体的分子标记连锁图谱,图谱总长度为1 343.2 cM,标记间平均距离为10.3 cM。其中1个分子标记(bnlg161)不与连锁群连锁。所建连锁群中有26.6%的SSR分子标记发生偏分离。该图谱的构建为玉米抗粗缩病QTL定位、分子标记辅助选择和分子设计抗病育种等研究奠定了基础。     

玉米分子遗传图谱的SSR和AFLP标记构建

以黄早四×Mo17自交形成的191个F2单株为作图群体,利用240对SSR引物和280对AFLP选扩引物,在亲本黄早四和Mo17之间进行了多态性检测,筛选出91对SSR引物和20对AFLP选扩引物用于F2群体分析。利用上述引物组合共检测到248个多态性标记位点,其中的218个标记构建了玉米分子连锁图谱,该图谱覆盖基因组全长2015.5cM,标记间平均间距9.69cM。     

黄瓜成熟瓜网纹基因H遗传定位及候选基因分析

【目的】有无网纹是黄瓜果实生理成熟后的重要表型性状之一,对其控制基因进行遗传定位和候选基因分析,为黄瓜果实性状改良提供理论依据和技术支撑,同时也可为网纹基因的精细定位及克隆奠定基础。【方法】利用成熟瓜无网纹黄瓜自交系 PI205996（P1）和成熟瓜有网纹自交系 PI263079（P2）为亲本构建不同遗传群体,进行网纹性状遗传分析。以包含230个单株的F2分离群体为试材,应用分离群体分组分析（BSA）法和2 112对SSR引物进行SSR分析,采用 JoinMap 4.0 作图软件和 MapInspect 软件构建成熟瓜网纹基因的SSR连锁群,并完成其染色体的初步定位。结合9 930黄瓜全基因组序列信息和115份核心种质重测序结果,利用Primer6.0 软件开发设计新标记,对初步定位区域进行标记加密,利用生物信息学的相关信息对定位区域进行候选基因分析。【结果】研究表明,黄瓜成熟瓜有网纹自交系 PI263079的有网纹性状是由显性单基因（H）控制的,有网纹对无网纹为显性。从2 112对SSR引物中筛选出255对在亲本间表现出多态性的引物,多态率为12.1%。利用亲本间具有多态性的引物对有网纹和无网纹各7个单株DNA进行分析,筛选获得了9对与H基因连锁的SSR标记,将H初步定位在黄瓜5号染色体（Chr.5）上,侧翼标记分别为SSR13006和CSWCT-17,遗传距离分别为3.6 cM 和8.2 cM。根据初步定位区域的序列信息,设计合成了97对新的SSR引物,其中4对引物在亲本间表现出多态,多态率为4.1%。利用这4对新的多态性SSR引物对亲本和F2群体的DNA 进行分析,最终构建了一张包含13个SSR标记的H分子标记连锁群,获得了与H最近的侧翼标记SSR13006和SSRH-90,遗传距离分别为3.6 cM 和1.7 cM。利用黄瓜全基因组测序提供的基因预测和注释结果,发现基因H所在区段的物理距离为297.7 kb,存在29个候选基因。根据前人研究结果,推测Csa5G591790是与成熟瓜网纹形成相关性较大的候选基因。【结论】黄瓜自交系PI263079的成熟瓜有网纹性状由显性单基因H控制,该基因位于黄瓜第5号染色体长臂的297.7 kb区段内,侧翼标记分别为SSR13006 和SSRH-90,遗传距离分别为3.6 cM 和1.7 cM。本研究为H 基因的精细定位和克隆奠定了良好基础,也为黄瓜成熟瓜网纹性状的分子标记辅助选择育种提供了理论参考。     

高丹草AFLP分子遗传连锁图谱的构建

【目的】对高丹草低氢氰酸含量及产量等重要性状进行QTL定位,构建其AFLP分子遗传连锁图谱,为分子标记辅助育种等研究奠定基础。【方法】以散穗高粱×红壳苏丹草杂种F2代305个分离单株为作图群体,利用AFLP分子标记技术先从供试AFLP引物中筛选适宜引物对,再用这些引物对对其供测群体进行PCR扩增;根据扩增原始数据,利用Join Map 3.0作图软件进行高丹草分子遗传连锁图谱构建。【结果】从113对AFLP引物组合中筛选出了25对多态性丰富、重复性好、条带清晰的适宜引物,对高丹草F2分离群体305个单株的基因组DNA扩增,得到444个AFLP分子标记位点,据此构建的高丹草遗传图谱包含10个连锁群,覆盖的基因组总长度为1 468.12cM,各连锁群的长度变幅为114.24~189.34cM,标记间平均图距为3.38cM。【结论】成功构建了一张密度较高的高丹草分子遗传连锁图谱。     

菜心抗虫性的cDNA-AFLP分析

【目的】探讨菜心抗虫性的分子机制,为抗虫品种选育和抗虫基因挖掘提供理论支持和中间材料。【方法】选用抗小菜蛾品种65和感小菜蛾品种69菜心为亲本构建F2作图群体,利用cDNA-AFLP标记构建转录图谱、分析差异基因表达,筛选和克隆抗虫相关转录衍生片段。【结果】14对引物组合共扩增出330条扩增带,其中238条为多态性带,多态性条带比例为56.00%~100.00%,平均为73.86%,平均每对引物扩增24条带,多态性条带17个。构建的cDNA-AFLP转录图谱由5个连锁群组成,193个标记未能定位在连锁群上,42个位点定位在5个连锁群上,总长度为575.869 c M,平均图距为115.1738 c M。每个连锁群上的标记数为2~23个,平均为8个。5个连锁群的LOD值变化范围为9.923~12.71,平均为13.207。A1连锁群上的分子标记分布不均匀,出现成簇分布现象和出现了5个较大的断裂。共有18个偏分离位点,偏分离比例为42.86%。在330个位点中,异常分离位点103个,占总位点数的34.24%。对克隆测序成功的10个转录衍生片段分析表明,1个TDF5-1-1与防御相关基因GW775571.1具有高度的序列同源性,8个TDF与大白菜花蕾败育相关基因GR308173.1高度同源,1个与功能未知基因EX106546.1高度的序列同源。【结论】cDNA-AFLP标记能可初步从转录组水平上揭示抗虫菜心群体的连锁遗传规律及抗虫分子机制,其抗性相关基因可进一步用于小菜蛾抗性育种。     

黄瓜单性结实性状遗传与QTL定位

【目的】单性结实性是影响设施黄瓜产量和品质的重要性状。深入解析黄瓜单性结实性状遗传规律并对其进行QTL定位,有助于提高设施专用黄瓜品种育种效率。【方法】以强单性结实自交系‘6457’和弱单性结实自交系‘6426’构建的重组自交系F2:8为材料,基于3年表型数据,采用黄瓜基因组测序SSR分子标记构建黄瓜遗传连锁图谱,结合QTL-Seq分析,对黄瓜单性结实性进行QTL定位。【结果】黄瓜单性结实性状符合数量遗传特征。利用SSR标记构建了1张包含11个连锁群的遗传图谱,覆盖基因组555.0 cM,平均图距为6.8 cM。2016—2018年春季在3号染色体上均检测到1个与黄瓜单性结实性相关的QTL位点,位于标记SSR19430和SSR15419之间(3.33—5.57 Mb),遗传距离6.6 cM,贡献率分别为11%、12.5%和6.3%。进一步进行QTL-Seq分析,发现4个与黄瓜单性结实性相关的QTL,分别位于1号(4.38—11.00 Mb)、3号(2.24—10.66 Mb)、6号(15.67—17.93 Mb,26.33—27.49 Mb)染色体上。其中在3号染色体上检测到的QTL与...     

芸薹种蔬菜杂交种及其亲本莲座期基因差异表达与杂种优势的关系

 以'矮脚黄'白菜自交系（97-3-2）、'黄心乌'自交系（003-27）、'上海青'自交系（98-4-2）、'黄芽菜'自交系（97-8-6）和'白蔓菁'芜菁自交系（001-24）为亲本及其杂交所得6个F1代为材料，利用cDNA-AFLP技术，分析杂种与亲本莲座期叶片的基因差异表达类型与构成主要生物学产量性状的杂种优势关系。结果表明，基因的差异表达与杂种优势的形成有密切关系，相关分析发现双亲共沉默（ABF1）与叶片数杂种优势呈显著正相关；单亲表达沉默（UNP）与株高杂种优势呈显著正相关。     

白菜转录因子BcBHLHogu的克隆及其特征分析

 【目的】探明白菜‘矮脚黄’OguCMS核质互作的机制。【方法】采用cDNA-AFLP技术分析白菜‘矮脚黄’OguCMS及其保持系花蕾基因的表达差异，获得一个在保持系早期花蕾不表达但在OguCMS早、中、晚花蕾中稳定表达的差异片段。利用RACE技术获得其cDNA全长，命名为BcBHLHogu（GenBank 登录号：EF127860）。【结果】该基因编码122个氨基酸，具有basic helix-loop- helix（bHLH）结构域；进化分析表明，BcBHLHogu与拟南芥AtBHLH060同源性最高，是冗余基因AtBHLHs060/048的直系同源基因，其功能与BEEs1/2/3（3个油菜素内酯信号的早期应答冗余基因）相似。【结论】BcBHLHogu是白菜bHLH转录因子家族的一个新成员，涉及到花器官发育信号事件，其功能与油菜素内酯应答有关。     

大白菜抗根肿病CRb基因紧密连锁标记的开发与定位

【目的】筛选与大白菜抗根肿病基因CRb紧密连锁的分子标记并检测所筛选出标记的通用性。【方法】以含有抗根肿病基因CRb的大白菜‘CR Shinkii DH’系为父本,以感病大白菜自交系‘07Q69’为母本杂交构建F2代作图群体。根据CRb基因连锁标记TCR01、TCR05和TCR09序列锁定的芸薹种A3染色体的目标序列,开发与CRb紧密连锁的分子标记,并进行精细定位。以芸薹种不同亚种为材料,验证CRb基因紧密连锁标记的通用性。【结果】获得了与CRb连锁的1个显性和4个共显性标记。TCR25和TCR74位于CRb的一侧,TCR13、TCR42和TCR34位于另一侧。最近的2个侧翼标记TCR74和TCR13与CRb的连锁距离均为0.09 cM。TCR74和TCR13的通用性检测结果表明,这2个标记在抗根肿病材料和感病材料间均具有高的多态性。【结论】将大白菜抗根肿病CRb基因定位在0.18 cM的2个共显性标记之间,且这2个标记具有较高的通用性。     

orf224基因与芸薹属种间杂种雄性不育性的相关性

orf224是在甘蓝型油菜(Brassica napus)波里马(Polima)胞质中发现的一个与细胞质雄性不育(Cytoplasmicmale sterility,CMS)相关的线粒体基因.大白菜(B.campestrisssp.pekinensis)CMS系CMS3411-7是由Polima不育系和大白菜自交系3411-7杂交后,以3411-7为轮回亲本经多代回交选育得到的.以CMS3411-7为母本分别与小白菜(B.campestrisssp.chinensis)自交系S71、大白菜自交系K1和菜心(B.campestrisssp.chinensisvar.utilis)自交系B1杂交得到3个杂交种CS71、CK1和CB1.以CMS3411-7、CS71、CK1和CB1为材料,以Polima为对照,利用多聚酶链式反应(Polymer-ase chain reaction,PCR)技术与田间实验育性观察相结合的方法,研究了orf224与几个芸薹属种间杂种雄性不育性之间的相关性.结果显示:在这4个材料中尽管均含有orf224基因,但CMS3411-7和CB1表现为雄性不育,CS71和CK1表现为雄性可育.这就表明,orf224虽是CMS的因子,但它必须和核基因进行互作才能发挥作用.     

甘蓝抗枯萎病SCAR标记的开发

 【目的】开发与甘蓝枯萎病抗性基因紧密连锁的SCAR标记,利用该标记对甘蓝抗枯萎病基因跟踪、鉴定,为甘蓝抗枯萎病分子标记辅助选择奠定基础。【方法】以高抗枯萎病的甘蓝自交系8024与感病自交系6A为亲本构建F2代分离群体和相应F3代家系,通过F3代家系抗病性分离表现确认F2代单株的基因型,选择10株纯合基因型显性抗病单株和10株纯合基因型隐性感病单株,利用BSA法构建甘蓝抗感基因池,筛选出与甘蓝枯萎病抗性基因紧密连锁的AFLP标记,克隆测序后根据序列差异将其转化为SCAR标记,通过142株F2代分离群体连锁验证该标记与甘蓝枯萎病抗性基因的连锁关系,并利用两个不同的抗感分离F2群体共100株对SCAR标记的通用性进行验证。【结果】获得了1个以相斥相连锁的SCAR标记S46M48199,该标记在感病亲本中扩增出199 bp的单一条带,而在抗病亲本中无扩增条带,142株F2代分离群体连锁分析表明,其遗传距离为2.78 cM,在F66和C1两个F2群体中的通用性验证结果,与抗性鉴定结果的吻合率分别为81%和83%。【结论】开发的SCAR标记可用于甘蓝抗枯萎病的分子标记辅助育种。     

大白菜果胶甲酯酶基因BrPME1的克隆及特征分析

 【目的】克隆大白菜果胶甲酯酶基因,为进一步探讨果胶代谢在大白菜育性调控中的分子机制提供帮助。【方法】利用cDNA-AFLP技术分析大白菜核雄性不育两用系‘AB02’可育株(msms)和不育株(Msms)花蕾的基因表达谱,在可育株混合花蕾cDNA中扩增出1条特异条带TDF-24,通过RACE技术扩增该基因的cDNA全长序列,采用生物信息学软件分析所克隆基因的编码蛋白特性,利用荧光定量PCR技术分析基因时空表达模式。【结果】该基因编码大白菜果胶甲酯酶(EC 3.1.1.11),被命名为BrPME1(GenBank登录号：HM185497)。BrPME1全长cDNA序列为1 290 bp,编码1个包含363个氨基酸的前体蛋白。BrPME1蛋白N末端1—23位为信号肽,成熟蛋白含有保守的果胶甲酯酶酶活结构域,而不含酶活抑制位点。预测BrPME1蛋白含有10个磷酸化位点、1个酰胺化位点和6个N端豆蔻酰基化位点。BrPME1在两用系不育株花蕾中表达量很低,在可育株的大花蕾以及成熟花药中高水平表达。【结论】BrPME1是一个受大白菜细胞核雄性不育基因抑制的果胶甲酯酶基因家族成员。     

芸薹作物杂种优势形成的生理生化特征

以芸薹种(Brassica campestrisL.,synB.rapaL.)的3个亚种,即白菜(B.campestrisL.ssp.chinensisM ak ino)、大白菜(B.campestrisssp.pekinensisO lsson)和芜菁(B.campestrisssp.rapifera(M atzg.)S insk)等芸薹作物为研究材料,对其杂种优势形成进行了生理生化分析,结果表明,莲座期为芸薹蔬菜杂种优势表现最佳期,大部分生理生化指标在这一时期显示出最高的杂种优势。