基于cpInDel标记和cpSSR标记的柑橘属及近缘属植物亲缘关系

【目的】通过对柑橘叶绿体基因组变异位点的研究,从胞质层面揭示柑橘类果树的遗传进化,为柑橘种质资源的收集、评价和利用提供参考。【方法】以甜橙叶绿体高变区序列为参考,利用已发表的二代基因组测序数据对代表性的柑橘属及其近缘属材料进行De Novo组装,获得叶绿体基因组高变区组装序列,通过序列比对,发掘代表性材料的差异位点,针对差异位点设计cpInDel引物。对甜橙叶绿体基因组两个及以上核苷酸重复构成的SSR位点进行定位分析,找出代表性材料间有差异的位点,针对差异位点设计cpSSR引物。选择在分类学和/或起源研究上有代表性的柑橘属及近缘属材料48份,利用新开发的cpInDel、cpSSR标记和已报道的cpSSR标记进行扩增检测、电泳谱带分析和聚类分析。【结果】本研究新开发4个cpInDel标记和13个cpSSR标记。扩增检测显示,这些标记在48份试验材料中均能扩增出较为清晰的多态性条带;但cpInDel标记扩增出的条带更为单一,类群区分时,仅通过单个标记便能实现对某一类群或几个类群的区分,具有更好的区分效果。聚类分析显示,cpInDel和cpSSR标记得到了比较类似的结果,但在小类群关系以及部分材料的归类上存在差异。二者均揭示枸橼类柠檬-藜檬-来檬杂种的胞质来源并非香橼,枳杂种的胞质也并非枳,显示宽皮柑橘类黄柑的代表性品种‘旺苍皱皮柑’有不同于宽皮柑橘类其他品种的胞质来源,‘资阳香橙’和‘韩国香橙’胞质差异明显。针对宽皮柑橘类、甜橙-酸橙类和宜昌橙-大翼橙类3个小类群的相互关系,cpInDel显示它们关系较近,而cpSSR则将它们归为独立的类群;cpInDel标记将印度野橘归于真正的枸橼类,cpSSR将其单独聚为一类。【结论】叶绿体基因组分子标记分析能从胞质角度揭示不同于核基因组的柑橘属及近缘属植物的亲缘关系,但若与核基因组分子标记分析相结合,能更全面地揭示材料间的亲缘关系,更准确地鉴定柑橘种质资源。     

基于基因组学的作物种质资源研究:现状与展望

作物种质资源工作涉及面很广,包括种质资源的收集、编目、保护、繁种更新、分发利用与信息系统建立等基础性工作,作物起源、驯化与传播、种质分类、民族植物学与传统知识研究等基础研究,遗传多样性评价、重要性状表型鉴定、种质资源基因型鉴定、基因发掘和种质创新等应用基础研究。经过近百年的努力,种质资源的基础性工作已卓有成效,作物种质资源保护与共享利用体系基本建立。但由于主要基于形态学的传统研究思路和方法存在很多先天不足,种质资源基础研究和应用基础研究一直举步维艰,效率低下。随着分子标记技术和第二代测序技术的快速发展,基因组学理论和方法不断深入到种质资源研究的多个层面,使种质资源保护和创新利用发生了研究思路和方法学上的变革。基因组学研究成果为种质资源的有效收集和保护提供了理论指导,也为阐明作物起源和演化、全面评估种质资源结构多样性提供了核心理论和技术,同时大幅度提高了基因发掘和种质创新效率。特别是全基因组测序、重测序和简化基因组测序技术不断成熟,使在全基因组水平上比较不同种质资源基因组变异成为可能;在此基础上,可阐明农作物起源以及驯化、改良和传播对种质资源形成的影响,明确现有种质资源和野外种质资源群体结构和遗传多样性,提出种质资源异地保存和原生境保护的最佳策略;结合表型鉴定数据,利用连锁分析和关联分析等基因组学方法,可高效发掘种质资源中蕴含的新基因和有利等位基因,提出其利用途径和具体方案,并在种质创新过程中充分利用基因组学研究成果提高创新效率。文章评述了基因组学在种质资源研究中的应用现状,特别是在种质资源基因型鉴定、异地保存和原生境保护、作物起源与进化研究、结构多样性分析、新基因发掘和种质创新等方面的应用情况及其发展趋势。提出了今后的发展方向和工作重点,强调把基因组学理论和方法与作物种质资源研究紧密结合,为种质资源的有效保护和高效利用提供强有力的理论、技术、材料与信息支撑。     

甘蔗属及其近缘植物的染色体分析

对国家甘蔗种质资源圃保存的301份甘蔗属及其近缘植物的染色体进行分析研究,结果表明,247份割手密（S.spontaneum L.）中具有11种染色体类型,其中2n＝104、2n＝108两种类型为国内首次报道;46份斑茅（S.arundinaceum Retz）中具有3种染色体类型,其中2n＝20类型为国内首次报道;2份芒（M.sinensis Anderss）、4份河八王（N.porphyrocoma Bor）、2份蔗茅（E.fulvus Nees）分别具有2n为60、30、20等染色体类型。同时,通过对种质原生境条件和农艺性状（茎径、株高）的数据统计分析,对不同染色体类型的地理分布和农艺性状表现进行了相关性分析。     

基于柑橘及其近缘属植物DNA条形码的叶绿体编码序列筛选

 【目的】通过对柑橘及其近缘属植物叶绿体4种编码序列的测定分析,获得能进行DNA条形编码的特征序列,为进一步研究叶绿体非编码区序列奠定基础。【方法】对柑橘及其近缘属植物59份样品进行matK、rpoB、rpoC1、rbcL测序,序列比对与人工校正,计算属间、种间、种内的遗传距离,比较序列间的差异,建立系统发育树。【结果】4种序列中,matK序列在属间、种间差异最大,与其它序列相比具有显著性差异,rbcL序列次之,而rpoB、rpoC1序列两者间没有显著性差异。【结论】matK序列是柑橘及其近缘属植物DNA条形码的未来研究中一个重要的候选片段。     

陆地棉核心种质表型性状遗传多样性分析及综合评价

【目的】分析陆地棉核心种质的遗传多样性和表型性状遗传变异规律,并探讨核心种质的综合评价方法。【方法】利用17个表型性状数据分析419份陆地棉核心种质的遗传多样性。用Shannon-weaver信息多样性指数计算表型性状的遗传多样性,用Nei’s 1973法计算表型性状遗传距离,并使用NTSYS-pc 2.20q软件对核心种质进行聚类分析;用SAS9.2对表型性状数据进行最佳线性无偏估计(BLUE),然后根据最佳线性无偏估计值计算出表型性状的最佳值。同时,结合主成分、回归和相关分析,研究核心种质的综合评价指标和方法。【结果】核心种质表型性状分析发现,单株铃数、单铃重、衣分、子指等性状的变异系数均较大,变异系数超过10%。而断裂比强度、马克隆值以及上半部平均长度的变异程度较小,变异系数均在10%以下。方差分析发现,各表型性状地点间、年份间、地点和年份间、品种间均有极显著差异;不同地理来源的种质表型性状差异较大,长江流域地理来源的种质生育期、伸长率、上半部平均长度、衣分等性状均高于其他的地理来源,西北内陆地理来源的种质纤维强度,单铃重、整齐度指数、株高、纺纱均匀性指数等综合性状最好,美国种质的产量和纤维品质的性状优于其他国家的总和。表型性状的遗传多样性指数范围为0.351—3.796,平均为1.715。分析不同地理来源种质的遗传多样性,发现黄河流域的遗传多样性和遗传丰富度最高,中国南部区域最低。类群聚类结果发现陆地棉整体分散,没有比较明显的类群关系,部分具有相似特点的种质聚类13个组群。核心种质综合评价表明在累计贡献百分比高于85%时,共发现7个主成分,陆地棉核心种质的表型性状综合值(F值)平均为1.740,来自澳大利亚的N74-250F值最高(2.302),辽阳绿绒棉的F值最低(0.624)。对17个表型性状与F值的相关分析,发现除马克隆值、子指和黄度外,单铃重、衣分、断裂比强度、上半部纤维长度等14个表型性状与F值间的相关性具有极显著差异,最后构建了以吐絮期、单铃重、伸长率、花期、马克隆值、株高、果枝数、纺纱均匀性指数8个表型性状为自变量的回归方程,综合评价核心种质资源。【结论】中国保存的陆地棉核心种质具有较为丰富的遗传多样性,不同地理来源遗传变异有较大的差异,不同生态区的核心种质具有独特的性状特性。     

葡萄属植物种质资源遗传多样性的RAPD分析

以起源于中国的野葡萄12个种23个株系、欧美杂种6个品种、河岸葡萄3份、15个欧洲葡萄品种共47份材料为试材,采用RAPD技术对葡萄属植物种质资源遗传多样性进行研究。从520个随机引物中获得16个多态性好的引物用于RAPD分析,共获得DNA条带258个,其中多态性条带186个,DNA条带大小介于100~3 500 bp之间。应用STATISTICA获得了47份葡萄材料树谱图,供试材料可分为6类。欧洲葡萄、欧美葡萄杂种、河岸葡萄与中国野葡萄亲缘关系较远。在中国野葡萄中,山葡萄与其他种亲缘关系较远,刺葡萄次之。     

基于表型和SSR分子标记构建芝麻核心种质

【目的】便于管理、研究和利用芝麻种质资源,为芝麻育种提供优异基因资源。【方法】利用新收集和种质库保存的5 020份芝麻种质资源为基础,首先基于标准化的表型数据按地理来源分组后采用组内比例法聚类抽样构建初级核心种质,然后基于SSR分子标记应用位点优先取样策略逐步聚类,使用t检验检测每次聚类形成的核心种质与初级核心种质的Nei’s基因多样度(He)和Shannon-Wiener指数(I),直到核心种质的遗传多样性与初级核心种质开始有显著差异时,终止多次聚类取样,选择上一个与初级核心资源没有显著差异的核心种质作为最佳核心种质。利用Nei’s多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数、多态条带百分率(PB,%)、多态条带保留率(PBR,%)、变异系数符合率(VR)、极差符合率(CR)、方差差异百分率(VD,%)、均值差异百分率(MD,%)等参数进行核心种质代表性检验和评价。【结果】构建了含有816份资源的初级核心种质和含有501份资源的核心种质,分别占全部种质资源的16.25%和9.98%;核心种质包括国内资源442份,国外资源59份;Nei's基因多样度(0.2789)和Shannon-Wiener指数(0.4243)在P0.05概率条件下与初级核心资源(He=0.2791,I=0.4302)无显著性差异,多态条带百分率(PB,%)、多态条带保留率(PBR,%)、变异系数符合率(VR)、极差符合率(CR)分别为91.25%、95.23%、99.14%、86.85%。方差差异百分率(VD,%)和均值差异百分率(MD,%)均为0。t测验结果表明,核心种质的遗传多样性指数与原始种质差异不显著。位点优先取样策略构建的核心种质比对照随机取样策略丢失的多态性位点数少,且同一遗传距离下位点优先取样策略构建的核心种质具有更高的遗传多样性,更能构建一个具有代表性的核心种质,Shannon-Wiener多样性指数比Nei’s多样性指数检测效率高。【结论】基于地理来源分组,组内按表型数据聚类按比例法抽样构建芝麻初级核心种质,再结合SSR分子标记数据,采用SM相似系数进行UPGMA逐步聚类是构建芝麻核心种质较适宜的方法,所构建的核心种质较好地代表了基础种质的遗传多样性。     

侵染广西红宝石青柚的柑橘褪绿矮化相关病毒遗传进化分析

【目的】明确引起广西多地泰国红宝石青柚产生叶片变形、扭曲、皱缩、褪绿花叶和矮化症状的病原,为有效防治该病害提供理论依据。【方法】从广西多地采集疑似发病的红宝石青柚叶片样品,利用柑橘褪绿矮化相关病毒（Citrus chlorotic dwarf-associated virus,CCDaV）特异引物进行PCR检测,通过分段扩增、克隆等方法对样品进行鉴定并获取全长基因序列,运用RDP5和MEGA 7.0对所获得的全长基因序列进行重组及遗传多样性分析。【结果】PCR检测结果显示采集的红宝石青柚叶片样品可扩增出642 bp的目的条带,证实红宝石青柚受到CCDaV感染;采用分段克隆的方法获得LA-1、LA-2、WM-1、GG-1、GG-2、WZ-1和WZ-2等7个各地代表分离物的全长序列,序列长度分别为3641、3642、3642、3640、3642、3644和3644 bp;核苷酸相似性比对发现,7个分离物间的核苷酸相似性在98%以上,与GenBank已登录的CCDaV各分离物间的核苷酸相似性在99%以上,说明研究获得的病毒分离物为CCDaV的分离物;重组分析发现,7个分离物未发生重组。系统发育进化树分析结果显示,研究获得的WZ-1和WZ-2分离物分别与Tha1-19、Tha30处于同一个小分支,说明这2个分离物与Tha1-19和Tha30具有较近的亲缘关系;其余几个分离物则分处不同的小分支,说明CCDaV广西分离物间仍有一定的进化多样性。【结论】引起广西红宝石青柚叶片呈V字型、皱缩、卷曲、褪绿花叶和植株严重矮化等症状的病原为CCDaV,部分地区分离物存在地域多样性。     

基于AFLP的垂乳银杏种质遗传多样性分析

采用AFLP分子标记技术对14份垂乳银杏种质资源进行遗传多样性和亲缘关系分析。结果表明,8对引物在14份垂乳银杏种质扩增后检测出935条谱带,有920条多态带,多态带比例为98.40％,表明所试垂乳银杏材料具有丰富的多样性;遗传相似系数为0.4404～0.7299,平均值为0.4752,说明各种质之间有一定的遗传分化;聚类分析和主坐标分析将垂乳银杏分成5类,来源相同的种质并没有严格的聚在一起,表明垂乳银杏的变异与地理来源无严格的相关性。     

苹果属种质TP-M13-SSR亲缘关系及遗传多样性分析

利用TP-M13-SSR技术对供试材料进行指纹图谱构建,在此基础上采用GenAlEx 6.501软件对供试材料进行亲缘关系和遗传多样性分析,利用Ntsys软件基于Jaccard系数进行了UPGMA聚类分析。结果显示,16对TP-M13-SSR引物共检测到180个等位基因位点,每个SSR位点检测到的等位基因数从3个(BGT23b、KA4b)到21个(CH01f07a)不等,扩增片段长度大小范围主要在104～245 bp,平均等位基因数为11.25个;有效等位基因数从1.129个(BGT23b)到10.776个(CH04g07),平均有效等位基因数为5.38个;观测杂合度从BGT23b的0.040到CH04g07的0.096,平均值为0.741,期望杂合度值从BGT23b的0.114到CH01f07a的0.907,平均值为0.742,无偏杂合度期望值从BGT23b的0.117到CH01f07a的0.926,平均值为0.758;Shannon’s指数平均为1.827;固定指数平均为0.036。TP-M13-SSR分析结果与已知苹果属间的谱系较为一致。     

应用RAPD技术研究甘蔗属及其近缘属种间亲缘关系

利用DNA随机扩增多态性(random amplified polymorphic DNA，RAPD)技术，研究了甘蔗属及其近缘属种间的亲缘关系。选择20个引物扩增，在得到的193个片段中，有3个片段是10个材料共有的，多态性达98％。聚类分析结果表明：甘蔗属可划分为两个组群，即热带种组群(包括热带种、印度种、大径野生种、中国种)和割手密种组群。该结论与Irvine的分类结果非常相似。     

基于分子标记的牡丹、芍药种质亲缘关系研究进展

综述了基于分子标记的牡丹(Paeonia Sect.Moutan)、芍药(Paeonia Sect.Paeonia)种质亲缘关系研究进展,提出了研究中存在的问题及相应的建议,以便为阐明牡丹、芍药种质的分类、起源及进化,牡丹、芍药新品种培育及产业化开发应用奠定基础.     

Assessment of Genetic Relationship of Foxtail Millet with Its Wild Ancestor and Close Relatives by ISSR Markers

Inter simple sequence repeat (ISSR) analysis was applied to samples of foxtail millet and its wild ancestor and other close relatives of the genus Setaria in order to detect domestication-related geogr...     

中国矮马群体mtDNA Cytb基因遗传多样性及系统进化研究

【目的】利用线粒体细胞色素 b（mtDNA Cytb）基因为标记,从分子水平探讨中国5个矮马136个样本的遗传多样性和系统进化研究,为中国矮马的开发利用以及生物多样性保护提供基础资料。【方法】对矮马样本mtDNA Cytb基因进行PCR扩增和测序,运用现代生物信息学方法进行数据处理。【结果】共检测到27个单倍型,40个多态位点,约占分析位点总数的3.51%。云南矮马具有最高的单倍型多样度（Hd）（0.869）,最低的为四川矮马（0.740）,核苷酸多样度（Pi）最高的为贵州矮马（0.00435）,最低的为宁强矮马（0.00227）,各群体间的遗传多样性相差不大。系统发育树和NETwork图中每一分支均含有5个矮马群体的信息。【结论】5个矮马群体总体上具有较高的遗传多样性,其中云南、贵州及德保矮马的遗传多样性相对较高,四川和宁强矮马相对较低;系统发生关系分析说明中国5个矮马群体存在基因交流,具有多重母系起源。     

Phylogenetic Relationships in Genus Arachis Based on SSR and AFLP Markers

Fourteen wild species of different sections in the genus Arachis and 24 accessions of the AABB allotetraploid A. hypogaea （cultivated peanut） from several countries which belong to different botanical varieties, were analyzed by SSR and AFLP marker systems. The assay-units per system needed to distinguish among all the tested accessions were at least five for SSR or two for AFLP. The genetic distance detected by the SSR markers ranged from 0.09 to 0.95, and the mean was 0.73; and the genetic distance detected by the AFLP markers ranged from 0.01 to 0.79 with an average of 0.42. All the tested peanut SSR primer pairs were multilocus ones, and the amplified fragments per SSR marker in each peanut genome ranged from 2 to 15 with the mean of 4.77. The peanut cultivars were closely related to each other, and shared a large numbers of SSR and AFLP fragments. In contrast, the species in the genus Arachis shared few fragments. The results indicated that the cultivated peanut （A. hypogaea L.） varieties could be partitioned into two main groups and four subgroups at the molecular level, and that A. duranensis is one of the wild ancestors of A. hypogaea. The lowest genetic variation was detected between A. cardenasii and A. batizocoi, and the highest was detected between A. pintoi and the species in the section Arachis. The relationships among the botanical varieties in the cultivated peanut （A. hypogaea L.） and among wild species accessions in section Arachis and those in other sections in the genus Arachis were discussed.     

Assessment of the Genetic Relationship and Diversity of Mango and Its Relatives by cplSSR Marker

Chloroplast inter-simple sequence repeat markers in mango were developed and used to analyze the genetic relationship and diversity of mango and its relatives. Thirty-six mango cultivars （Mangifera indica L.） and its relative species collected from the fruit germplasm collection in the Guangxi Academy of Agricultural Sciences, China, were examined by ISSR-PCR with chloroplast DNA （cpDNA）. Eight better primers for chloroplast DNA that provided reproducible, polymorphic DNA amplification patterns were screened from 50 ISSR primers and used for UPGMA analysis. According to the band patterns with 8 primers for chloroplast DNA, all cultivars tested were distinguished from each other and these showed ample genetic diversity; the average percentage of polymorphism was 77.2%. The 36 samples could be clustered into four groups by UPGMA analysis at the coefficient 0.74. The results indicated that the cplSSR marker was a new powerful tool for the identification of mango cultivars or its relative species, and their genetic relationship analysis and diversity evaluation.     

27份核桃种质资源亲缘关系的ISSR分析

采用ISSR分子标记技术对4个种的27份核桃种质进行亲缘关系分析。从120条ISSR引物中筛选出扩增条带清晰稳定、重复性好的10条引物对27份核桃种质基因组DNA进行扩增,共扩增出129条带,其中91条呈现多态性,多态性条带的比例平均为70.54%。不同核桃种质间遗传相似性系数在0.496 1～1.000 0之间。研究结果表明:27份核桃种质具有较为丰富的遗传多样性,铁核桃与核桃的亲缘关系较近(最近),与野核桃的亲缘关系最远。基于遗传相似性系数的UPGMA聚类结果表明,27份核桃种质按照种的划分被明显地分成4大组,与传统形态分类一致。该结果为核桃种质资源的进一步研究和利用提供参考。     

云南松及其近缘种间遗传关系研究现状

种质资源研究是育种工作的基础,云南松与其近缘种间的遗传关系一直深受林木育种工作者的重视,其研究结果可为探讨起源、进化、分类、育种和资源保护与利用提供科学依据。本文从形态学、细胞学、同工酶和分子生物学等方面综述其遗传关系研究现状,并对今后进一步开展这方面的研究进行了探讨。