基于SLAF-seq技术的树莓SNP位点开发

为分析树莓群体的遗传进化关系,开发特异性SNP标记。选用23 个栽培种树莓以用SLAF-seq技术测序,从树莓全基因组范围开发SNP位点,以黑树莓基因组为参考基因组,通过生物信息学分析进行电子酶切预测,筛选特异长度的DNA片断,构建SLAF-seq 文库。通过高通量测序的方式获得海量序列标签,利用软件分析比对,获得多态性SLAF标签,进而开发大量特异性SNP位点。对照水稻的测序数据与参考基因组比对结果,双端比对效率为95.60%,酶切效率为93.52%,说明SLAF建库正常。通过测序共产生59.93 Mb的读长数据,测序质量值Q30 平均为95.07%,所有样品GC含量均值为39.16%,GC含量普遍不高,说明达到测序要求。本研究共获得425402 个SLAF标签,其中多态性的SLAF标签共有121610 个。获得749811 个有效单核苷酸多态(SNP),利用这些SNP分析了23 个树莓种质的群体结构与系统发生树。利用简化基因组测序技术SLAF-seq 可以高效地、低成本地开发出大量的可用于群体遗传结构分析的SNP标记。     

基于SLAF-seq技术枇杷SNP位点开发

利用SLAF-seq测序技术,开发一批特异性强、稳定性高的单核苷酸多态性(SNP)位点,为枇杷遗传图谱构建、分子辅助育种和物种进化等研究提供理论依据。本研究共收集294份枇杷属资源,利用SLAF-seq测序技术进行测序。以梨基因组为参考基因组进行电子酶切预测,确定使用HaeⅢ+Hpy166Ⅱ进行酶切,构建SLAF-seq文库,而后筛选314～364 bp长度的DNA片段定义为SLAF标签,预测可得到116 171个SLAF标签。共获得526.63 M reads数据,各样品所获得的读长数目在119 893～9 305 152范围内,平均读长为1 787581;测序质量值Q30的范围在88.26%～95.67%,平均为93.61%;GC含量分布在38.79%～42.92%范围内,平均值为40.35%。本实验以水稻测序获得0.16 M reads的数据量为Control,双端比对效率在91.28%,说明SLAF建库基本正常。生物信息学分析结果显示本研究共获得623 356个SLAF标签,且有123 498个多态性的标签,多态性为19.81%。在多态性SLAF标签上开发得到1 604 434个群体SNP标记。根据完整度0.8,MAF0.05过滤,共得到95 960个高一致性的群体SNP。     

紫苏SNP分子标记开发及遗传多样性分析

紫苏(Perilla frutescens(L.))是一种药食兼用型的植物,具有丰富的营养价值和药用价值,本研究利用特异性位点扩增片段测序技术(specific-locus amplified fragment sequencing,SLAF-seq)对30份紫苏种质资源进行了分子标记开发,以‘日本晴’(水稻)为对照,测序获得紫苏全基因组范围内的SNP分子标记。通过测序共获得106.92 Mb Reads数据,各样本Reads数据在1742153~9815872之间,样本平均测序质量值Q30为95.91%;平均GC含量为39.16%。通过生物信息学分析,本研究获得406599个SLAF标签,样本的平均测序深度为19.13倍,其中多态性的SLAF标签共有140387个,共得到419223个群体SNP标记。利用开发的SNP分子标记将30份紫苏种质资源分为2组,紫苏SNP分子标记的研究可为紫苏的遗传图谱构建、种质资源鉴定以及农艺性状的关联分析提供理论基础。     

基于SLAF-seq技术连翘SNP分子标记开发及遗传多样性分析

连翘(Forsythia suspensa (Thunb.) Vahl)是一种极具开发价值的药用植物,本研究利用特异性位点扩增片段测序技术对39份连翘种质资源进行了分子标记开发,通过测序共获得112.28 Mb reads数据,各样本reads数据在1 324 860～5 911 565之间,样本平均测序质量值Q30为96.29%;平均GC含量为36.97%。通过生物信息学分析,本研究获得535 357个SLAF标签,样本的平均测序深度为16.20倍,其中多态性的SLAF标签共有262 297个,开发获得1 809 741个SNP标记。利用开发的SNP分子标记将39份连翘种质资源分为4组,连翘SNP分子标记的研究可为连翘种质资源鉴定和遗传多样性分析提供理论基础。     

控制高粱分蘖与主茎株高一致性的基因定位

用分蘖与主茎株高一致的高粱品系K35-Y5与分蘖明显高于主茎的高粱恢复系1383杂交, F1自交获得F2分离群体,构建两混池,采用BSA (bulked segregation analysis)和SLAF (specific length amplified fragment sequencing)技术将高粱分蘖与主茎株高一致基因定位。遗传分析表明,分蘖与主茎株高一致性状由1对隐性核基因控制。参考已公布高粱基因组设计酶切方案,构建SLAF文库并测序。对高粱参考基因组序列进行电子酶切预测,确定限制性内切酶为Rsa I+Hae III,酶切片段长度为364～414 bp;测序Q30为91.70%, GC含量为45.79%,达到测序要求;与水稻的测序数据相比,高粱的双端比对效率为93.35%,酶切效率为90.60%, SLAF建库正常。共获得30.80 M reads,开发出133,246个SLAF标签,再通过分析SLAF标签的多态性,检测到319,428个SNP位点。利用SNP-index法和Euclideandistance法及取两者交集进行关联分析,最后得到一个关联区域,位于第9染色体上的54,788,026～56,740,873区间内,关联区域长度1.95 Mb。分析关联区域内的基因在2个亲本之间SNP,对这些SNP进行变异的注释,发现4个非同义突变的SNP。经验证,这4个SNP位点和分蘖与主茎株高一致性状相关。对应到Sobic.009G197901.1、Sobic.009G213300.1和Sobic.009G221200.1三个基因上,这些基因可能是与性状直接相关的功能基因。     

基于SLAF-seq技术的闽楠SNP标记开发及遗传多样性分析

利用简化基因组测序技术SLAF-seq,对广泛分布在长江以南地区8个省份的33份闽楠种质进行SNP标记开发、指纹图谱构建和遗传多样性分析。本研究对各样品的测序数据进行统计,共获得107.52 Mb Clean Reads数据,每个样品的SNP标记数目介于309 012～540 030之间,样本平均测序质量值Q30为93.78%,平均GC含量为40.90%。共获得1 072 115个SLAF标签,其中多态性SLAF标签275 389个。通过序列分析,获得121 352个有效的单核苷酸多态性标记(SNP);经过指纹图谱严格的过滤条件,筛选出3 452个SNP位点作为指纹图谱SNP。利用开发的SNP分子标记,将33份闽楠种质资源分为3个亚群,这3个亚群分别包含材料为Q1:17个,Q2:11个,Q3:5个。通过进一步过滤,获得270个核心SNP标记作为指纹图谱的核心标记,可用于品种种质的鉴定。研究结果表明,简化基因组测序技术SLAF-seq能高效、低廉地开发出大量SNP标记,是一种适用于闽楠种质资源遗传分析的有效工具;利用筛选出的核心SNP分子标记构建闽楠DNA指纹图谱,为SNP分子标记应用于闽楠种质鉴定、闽楠品种改良与优质品种选育提供依据,也有利于闽楠种质的高效利用及杂种优势群的建立。     

基于SLAF-seq技术的人参SNP位点开发及遗传多样性分析

人参(Panax ginseng C. A. Meyer)是五加科(Araliaceae)人参属(Panax)多年生草本植物,有“百草之王”的美誉,具有极高的药用价值和经济价值。本研究通过特异性位点扩增片段测序技术(specific-locus amplified fragment sequencing, SLAF-seq)对72份人参种质资源进行了分子标记开发,通过测序共获得所有样品的平均reads数为7 823 423,样本平均GC含量为40.49%,平均测序质量值Q30为93.25%。本研究的平均测序深度为19.06 x,通过生物信息学分析共开发了1 489 598个SLAF标签,其中多态性标签占578 314个,共获得1 901 215个SNP标记。利用开发的SNP分子标记将72份人参样品分为4组。特异性的人参SNP位点开发和研究可为人参种质资源鉴定和遗传多样性分析提供理论基础。     

四种天麻基于SLAF测序的SNP标记开发与分析

为了分析天麻种质资源的遗传多样性及其进化关系,开发特异性SNP(Singlenucleotidepolymorphism)标记位点。实验通过对4种不同种或不同产地的同种天麻共28个样品进行SLAF测序,首次在天麻种质资源中得到SLAF标签并开发SNP标记,通过De nove测序技术,构建SLAF文库,利用GATK和SAMTOOLS技术开发SNP标记。共获得75.95 M高质量的reads数据,471001个SLAF标签,其中多态性SLAF标签19675个,并开发出60238个群体SNP。对SNP标记的分析的结果表明,作为主要栽培种的天麻(W)由于长时间的人工培育,也许使得其遗传进化体系与其他的天麻种质资源存在较大差异。另外,所有样品中SNP标记的杂合率普遍高于20%,突出了天麻这一物种广泛的杂合性。而且,利用简化基因组测序技术SLAF-seq可以高效地、低成本地开发出大量的可用于群体遗传结构分析的SNP标记。     

高粱单核苷酸多态性(SNP)标记开发研究初报

高粱在粮食安全、人类健康和生物能源的开发上具有非常重要的作用,其被认为是二倍体模式化作物和多倍体能源作物甘蔗和芒草类的参考植物,开发高粱多态性分子标记对促进分子遗传学发展及高粱分子标记辅助育种意义重大。以甜高粱与粒用高粱杂交的F2遗传群体作为研究材料,对其全基因组DNA进行酶切,然后用高通量测序法开发SLAF(Specific-locus amplified fragment sequencing)标签,并经过分析筛选多态性SNP标记。试验过程中测序的reads数达到43 528 021个,母本2 598 472个,父本3 134 524个,子代的reads数为205 083~454 258个,平均为290 732.5个。通过原始数据的评估、聚类和纠错开发的SLAF标签数,父母本分别为44 895,42 100个。测序深度分别为19.78和16.22,F2群体每个个体的SLAF标签为26 737~39 291个,平均为33 445.06个,测序深度2.24~3.72,平均为2.79。通过对聚类群中高深度片段的潜在基因型分析,得到了6 353个多态性SNP标记,其中5 829个标记成功分型,占多态性SNP标记的91.75%,剔除不适宜作图的标记,剩余有效的SNP标记2 246个,占有效标记百分比100%,F2个体的各样品完整度平均为94.99%。所以,对基因组DNA进行酶切和高通量测序,从庞大的reads中获得SLAF标签是得到全基因组SNP标记的有效途径。为高粱高密度图谱构建和QTL定位研究,以及分子标记辅助育种奠定了基础。     

基于SLAF-seq技术红豆树基因组的SSR位点特征分析

简单重复序列(SSR)广泛存在于基因组中,是亲缘关系分析、DNA指纹图谱构建和遗传多样性研究领域中非常重要的遗传标记之一。红豆树群体已处于濒危状态,且属无参基因组,其近缘种开发的SSR引物亦很少,为满足红豆树遗传多样性研究及制定合理的保护策略,本研究基于SLAF-seq(specific-locus amplified fragment sequencing)技术对天然群体中典型红豆树进行简化测序,利用MISA软件对测序获得所有SLAF片段进行SSR位点搜索,并对SSR位点特征进行统计分析,最后利用Primer Premier 5.0软件进行引物批量设计。与日本晴水稻的测序数据相比,红豆树参考基因组的双端比对效率为90.14%,酶切效率为92.37%,说明SLAF建库正常;测序Q30为92.32%,GC含量为37.17%,说明达到测序要求。本研究共获得6 426 462 reads和592 221个SLAF标签,其中16 653个多态性SLAF标签,含有17 868个SSR位点,平均每6.98 kb就分布有1个SSR位点。不同核苷酸重复类型的基元类型数量及SSR位点数量间差异较大,除单核苷酸外,二、三核苷酸重复类型数量较多,分别占总SSR位点的17.15%和15.02%,其中AT/TA和GAA/TTC基元重复数量最多,分别为1 090个(43.1%)和349个(15.2%)。通过批量引物设计共得到2 817对引物,以二、三核苷酸类型较多,两者所占比例高达94.8%。结果表明:SLAF-seq技术可以很好的应用于红豆树(无参基因组)SSR位点的开发,基于简化基因组测序数据发掘的SSR位点能够为SSR分子标记开发提供信息,并有助于后续群体遗传多样性和交配系统分析等。     

利用SLAF-seq技术开发黄瓜白粉病抗性分子标记

黄瓜白粉病是黄瓜主要病害之一。本研究参考黄瓜基因组信息,利用简化基因组测序技术,共在黄瓜全基因组范围内开发了73 100个测序标签,标签整体平均深度达99.11x。通过与参考基因组的比对获得多态性SNP、EPSNP、INDEL标记5 355个,其中获得与黄瓜白粉病抗性密切相关的SNP多态性标记140个,利用毛细管电泳技术对其验证,这些特异标记与黄瓜白粉病抗性紧密相关。本研究结果有助于探索黄瓜白粉病抗病机理,可用于分子标记辅助选择抗性品种。     

运用SLAF-seq技术构建水稻高密度遗传图谱

对精细定位某一特定性状位点来说,高密度遗传图谱是一个非常实用的工具。本研究以水稻品种V20B/CPSLO17组合衍生的150份重组自交家系作为作图群体,利用特定位点扩增长度测序(SLAF-seq)技术,一种基于下一代测序技术进行大规模开发SNP和基因型分析的高通量新策略,开发SLAF标签和构建水稻高密度遗传图谱。我们共检测到67 017个高质量的SLAF标签,其中多态性SLAF有15 853个,符合构建高质量遗传图谱使用要求的多态性SLAF标签有8 657个。最终成功构建了一个包含12个连锁群,8 602个上图标记,总图距为2 508.65 c M,标记间平均距离为0.29 c M的高密度遗传图谱,该图谱可用于重要农艺性状QTL定位。     

利用简化基因组技术分析甘薯种间单核苷酸多态性

选用Xushu18 (6x)和Nancy Hall (6x)、2个二倍体I. trifida (2x)品系(4597-10和4597-21)、四倍体I. trifida (4x)、六倍体I. trifida (6x)、二倍体I. temussima (2x)和I. littorallis (2x)以简化基因组测序技术SLAF-seq测序,获得724 589个SLAF标签,其中多态性SLAF标签35 310个。通过序列分析,获得40 765个有效单核苷酸多态(SNP),并用这些SNP分析了8个种质的群体结构和系统发生树。结果表明,利用简化基因组测序技术SLAF-seq能高效、低成本地开发出大量可用于群体遗传分析的SNP标记;通过构建进化树发现甘薯栽培种和野生种I. trifida的亲缘关系比较近。这些分析结果为进一步研究甘薯栽培种的起源提供了基础数据。     

利用基因组简约法开发烟草SNP标记及遗传作图

提出了一种基于基因组简约法开发SNP标记的方法, 即利用特定限制性内切酶酶切降低基因组复杂度, 利用高通量测序平台对酶切位点周围的目标片段进行富集测序, 设计一个生物信息学流程进行序列分析和SNP鉴定。以烤烟DH群体为例, 通过基因组简约法收集烟草基因组代表性片段和高通量测序产生11.4 Gb数据, 经生物信息学分析获得了1015个高质量SNP位点。以SSR标记为骨架, 绘制包括SNP标记在内、标记总数为1307的烤烟遗传连锁图。最后利用该遗传图谱和普通烟草2个祖先种的基因组序列, 分析烟草24个连锁群(染色体)之间的同源关系, 发现了大量染色体之间的重组或交换事件以及部分染色体之间的共线性。     

基于高通量测序开发玉米高效KASP分子标记

SNP (Single Nucleotide Polymorphism)在基因组中数量多、分布广,适用于大规模、自动化基因型检测。本研究利用205份不同来源的玉米自交系全基因组重测序数据鉴定出一系列多态性高的二态性SNP位点并开发出700个KASP分子标记。其中, 202个在46个玉米代表系中得到验证的KASP标记进一步用于系统进化树构建及群体结构分析。结果显示,开发成功的KASP标记在染色体上分布均匀,平均PIC为0.463,平均MAF为0.451。基于KASP标记位点和总SNP位点的聚类分析结果高度吻合。KASP标记位点与总SNP位点的遗传距离相似性系数高达89.5%,能成功区分玉米的杂种优势群。该KASP标记可在玉米种质资源分析、连锁群构建以及杂种优势群划分等方面发挥重要作用。     

基于GBS测序的不同来源菊花种质遗传结构分析

菊花(Chrysanthemum morflorium)是中国十大传统名花,也是世界四大切花之一,观赏和经济价值极高。本研究基于单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)检测,对菊花种质资源进行基因分型测序(genotyping-by-sequencing, GBS)来研究菊花的群体遗传结构和亲缘关系。以分别来自中国、日本和荷兰的136份菊花为材料,通过DNA提取、文库构建、测序、酶切后比对到参考基因组,然后进行SNP检测,对进化树、主成分和群体遗传结构进行分析。本研究共得到有效数据183.877 Gb,每个样本所得tag数均大于294 000;有效测序数据的reads数比对到参考基因组上的reads数的比对率在82.95%～94.61%之间,每个样本的平均测序深度在9.68～15.11之间。进化树构建结果发现136份菊花可被分为2个类群,不同来源的菊花主要聚集在不同的类群上,主成分分析和群体遗传结构结果与此结果一致。通过本研究可以明确不同来源的菊花品种的遗传背景和亲缘关系,对菊花优良种质的挖掘和育种效率的提高具有重要意义。     

基于重测序的芥蓝(Brassica alboglabra)全基因组InDel标记开发

碱基插入/缺失(InDel)在基因组中的分布密度仅次于SNP且易于基因型分型,成为分子标记开发的主要来源。为了开发芥蓝品种间有多态性的分子标记,本研究利用2份芥蓝自交系重测序数据鉴定的InDel位点,在全基因组范围内设计了367对InDel候选标记。通过PCR检测比较8个芥蓝自交系的多态性,发现284对标记在至少2个芥蓝自交系间有多态性,阳性率为77.4%。本研究利用重测序技术开发芥蓝品种间InDel标记效率较高,为种质资源分析、基因定位、分子标记辅助育种等提供了便捷工具。     

基于SLAF-Seq技术的广金钱草SNP位点开发及遗传分析

为分析不同来源广金钱草的遗传关系,本研究利用SLAF-seq技术对来自广东、广西、海南的20份广金钱草样品进行测序,共获得SLAF标签322 360个,鉴定到72 395个多态性SLAF标签。进行过滤后开发得到SNP多态标记220 704个,分析得到94 505个高一致性的群体SNP。通过对20份不同来源的广金钱草个体完成系统进化树、群体结构分析,结果表明,20份广金钱草来源于同一祖先,但由于地理隔离的影响使得个体间发生了遗传分化。通过系统进化树分析发现分布在广东、广西及海南琼中、屯昌的广金钱草具有较近的亲缘关系。研究结果为种质保护和遗传改良提供参考。     

苹果SLAF图谱构建及果锈基因QTL分析

为了定位苹果果锈的QTL,鉴定果锈基因的遗传位点,以解析苹果果锈基因的分子遗传基础。以宫崎短枝富士×坂田津轻分离群体及其亲本为材料,基于SLAF-seq技术开发分子标签,并构建高密度遗传图谱,结合3个年份的田间表型数据,采用mapqtl进行果锈基因的QTL分析。结果表明,获得了522 122 315 reads(110.32 Gb)的测序数据,测序平均Q30为95.07%,平均GC含量为40.11%;开发了20 440个SLAF标签,7 309 729个SNP;构建了17个连锁群,4 075个上图标记,总图距为2 235.23 cM,平均图距达0.55 cM,上图标记的完整度为99.92%。共检测到了9个果锈相关的QTL,分别分布在Chr3、Chr9、Chr11、Chr15染色体上,标记距离为0～4.9 cM,贡献率为18.0%～85.5%。其中,检测到控制果锈的Qru-9、Qru-15、Qru-3的贡献率较高,可能是控制苹果果锈的关键位点。构建了苹果SLAF遗传图谱,获得了9个与果锈相关的QTL,研究结果对于苹果果锈及其相关基因的进一步挖掘与利用具有重要意义。     

基于简化基因组测序的籽叶两用茶树遗传分析

为明确42份籽叶两用茶树资源间的遗传关系,本研究采用双酶切RAD测序技术(ddRAD-seq)对其SNP进行了鉴定。测序数据统计显示：测序质量值Q30的均值为92.43%,GC含量均值为44.04%,共获得28 781 383个高质量SNP,其中纯合突变率均值为25.97%,杂合突变率均值为74.03%,表明其基因组杂合度高;通过SNP变异类型统计发现的6种变异类型以碱基转换为主;基于鉴定到的SNP进行的系统发育树、主成分分析以及遗传结构分析的结果基本一致,结果发现42份资源可以分为2个类群——云南亚种和武夷亚种,两个类群的资源间的亲缘关系较远,遗传多样性差异较大。