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。     

30份工业大麻种质资源的遗传多样性分析及指纹图谱构建

大麻是一种重要的经济作物,不仅可以用作纤维制品,还具有巨大的药用价值,但大麻的品种评价和鉴定工作还未系统开展。本研究通过对30个地方或栽培品种的全基因组进行重测,并开展系统发育、遗传变异、群体结构及指纹图谱构建等分析。结果显示,共获得38 963 175个SNP位点和3 629 262个Indel位点,其中SNP变异在全基因组上均匀分布。主成分分析中,栽培品种聚类PC1和PC2左下角,相比地方中品系散落在坐标系不同的位置,说明栽培品种的遗传基础相对接近。此外,栽培品种衰减速度更慢,栽培品系经历了强烈的人工选择。进一步发现,工业大麻的10条染色体上约有3.56%的位点存在受到人工选择的可能,并在5号染色体鉴定出一个显著分化的位点,此位点受到了强烈的人工选择。根据SNP标记的多样性、杂合度及连锁不平衡等指标,筛选出1 008个独立SNP,其等位基因频率在0.2～0.5之间,这些SNP标记在染色体上的分布相对均匀,且遗传频率适中,能够很好代表整个工业大麻基因组的变异,表明这些SNP适宜绘制了工业大麻品种特异指纹图谱。本研究结果对品种的高效鉴定和保护具有重要意义。     

基于简化基因组的甜叶菊分子标记开发

本研究旨在筛选和开发具有多态性的甜叶菊基因组分子标记。选取4个甜叶菊品种为材料,利用简化基因组测序技术(RAD-seq)开发SSR和SNP标记。开发并验证了149对多态性丰富、重复性好、特异性高的简单重复序列(SSR)和4组功能性的SNP标记,开发的多态性基因组分子标记中包含了甜叶菊糖苷合成途径关键基因的新标记StKASPSNP-7。验证了基于KASP技术开发甜叶菊功能SNP标记的可行性,为甜叶菊遗传图谱构建、分子鉴定奠定了基础。本研究开发的SSR和SNP标记可应用于甜叶菊的遗传图谱分析、品种真实性的高效快速鉴定以及高糖苷含量新品种的开发。     

野生大麻叶绿体基因组分子多态标记的筛选与开发

以6份不同生态区野生大麻为试验材料,对叶绿体17个高变区的通用引物进行多态性筛选,同时基于已公布的大麻叶绿体基因组全序列,应用生物信息学软件对其进行比较基因组学分析,开发新的多态性引物。结果显示:(1)17对通用引物,通用性达76.5%,但仅ndh F-rpl32引物产物多态性好;(2)比较基因组学研究表明大麻叶绿体基因组多态性比较低,但存在极少的高变区,针对全序列高变区段设计的4对引物(trn L-rpl32~a,rps8-rps11,psa I-acc D,rps16~a)在6份野生大麻群体材料中分别有2~8个变异位点,具有较高的多态性。叶绿体非编码基因片段通用引物ndh F-rpl32及本研究针对大麻开发的trn L-rpl32~a、rps8-rps11、psa I-acc D、rps16~a引物在大麻中具有专一性强、产物多态性高等特点,可作为高效分子标记应用于大麻种质资源遗传多样性与保护、物种起源与遗传进化、种下分类鉴定、工业大麻育种等研究。     

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。     

棉花单核苷酸多态性标记研究进展

单核苷酸多态性标记已在农作物研究中得到广泛应用并取得重大进展。为了便利棉花SNP(Single nucleotide polymorphism)标记的研究和应用,介绍了利用基因芯片、简化基因组测序、重测序等在棉花中开发SNP标记的方法 ,综述了SNP标记在棉花遗传图谱构建、数量位点的定位和分子标记辅助育种、基因组测序以及系统进化等研究中的应用。并对异源四倍体棉花中SNP标记开发时,同源序列位点和部分同源序列位点上的SNP标记辨别问题进行了系统探讨,对其快捷的开发、检测方式和在数量基因定位中的应用前景进行了展望。     

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。     

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。     

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。     

SNPS在大豆等作物遗传及改良中的应用

单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism,SNP)是指DNA序列上的单个碱基变异,它具有分布广、多态信息量大、易于检测和统计分析等优点,被称为继RFLP和微卫星标记后的第三代基因遗传标记。单核苷酸多态性是等位基因间序列差异最为普遍的类型,可作为一种高通量的遗传标记。已建立PCR扩增目标序列及其产物测序和电子SNP(eSNP)等多种发现和检测SNP的方法。大豆等作物也已开展了SNP分析。一些栽培作物种质的多样件不断减少,其结果连锁不平衡(linkagedise鄄quilibrium,LD)增加,这有利于目的基因座上SNP单元型(haplotype)与表型的相关性分析。SNP已在作物基因作图及其整合、分子标记辅助育种和功能基因组学等领域展示了广泛的应用价值。     

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。     

利用SNP芯片构建我国冬油菜参试品种DNA指纹图谱

以2016?2017年度187份国家油菜参试品种及2015?2016年度33份续试品种为材料, 利用油菜60K Illumina Infinium SNP (single nucleotide polymorphism)芯片进行基因分型, 得到52 157个SNP标记。按照分型为AA和BB频率不为0、最小基因型频率(minor freq)大于0.05、SNP得率(call freq)大于0.80、样品缺失率小于5%及分型明晰的要求筛选出5374个SNP标记。这些标记的PIC (polymorphism information content)均值为0.27, PIC值大于0.25的SNP标记占55.94%。其中有5143个SNP标记能对应到A1~A10、C1~C9连锁群上, 且比较全面地覆盖了油菜的基因组。用PowerMarker、MEGA等软件对224份样品的5374个标记分析, 结果显示: (1)设置8个品种重复2次点样对照, 得出Infinium芯片的技术误差为0.36%, 与Illumina公司公布的0.1%的技术误差十分接近。(2) NJ (Neighbor-joining)聚类分析中, 97.86%的区试品种的相似系数小于95%、87.88%的续试品种相似系数大于95%, 相似系数95%可作为品种特异性及一致性鉴定的阈值。这5374个SNP标记在油菜全基因组上分布均匀、多态性高、区分度好, 可用于甘蓝型油菜品种特异性和一致性的鉴定分析及甘蓝型油菜品种DNA指纹图谱构建的研究。     

基于SLAF-seq技术的向日葵SNP标记开发与利用

为解决向日葵基因组序列庞大及基因位点挖掘的问题,试验共收集了122份向日葵资源材料,利用SLAF-seq技术,以菊科小蓬草基因组作为参考基因组进行酶切预测,水稻日本晴测序数据为对照进行比对,获得多态性标签,并开发大量特异性SNP。本研究共获得477.76 M Reads数据,读长范围在1 329 754~5 770 666之间,对照数据的双端比对效率为92.96%,酶切效率为95.07%,平均Q30为92.32%,平均GC含量为43.04%,每个样本平均开发171 684个SLAF标签,样本SLAF标签的平均测序深度为20.07 x,通过生物信息学分析,共获得1 105 347个SLAF标签,其中多态性SLAF标签共有86 985个,共鉴定到414 692个群体SNP。这些SNP位点可为向日葵特异SNP标记的开发、资源鉴定分析以及农艺性状的关联分析等提供理论依据。     

基于SNP标记小麦自然群体遗传多样性及复合图谱的构建

本研究利用Illumina i Select 90K(81 587个SNP)基因芯片对中国冬麦区205份小麦育成品种(系)构成的自然群体进行基因分型,分析中国冬麦区小麦的遗传多样性并整合群体的复合遗传图谱。用于检测的81 587个SNP标记位点中,利用32 432个具有品种间多态性的位点进行群体遗传多样性分析,检测到64 864个等位变异,每个位点平均2个等位变异,SNP位点的多态性信息含量(PIC)变化范围为0.05~0.38,平均为0.26;聚类分析将205份小麦材料按亲缘关系划分为4个类群。复合遗传图谱包含24 355个SNP标记位点,覆盖小麦全基因组3 674.16 c M,单个染色体长度为118.91~241.38 c M,标记间平均遗传距离为0.15 c M;小麦的3个染色体组中,B基因组中包含的SNP标记最多(12 321,50.60%),其次是A基因组(9 523,39.10%),D基因组含标记最少(2 511,10.31%)。研究结果为利用该群体进行标记/性状间的关联分析提供遗传信息,并为小麦杂交亲本的选择和新品种培育提供参考。     

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。     

基于菜心(Brassica campestris)基因组Survey测序开发多态性SSR标记

为解决菜心SSR标记数量不足、已开发的位点多态性差等问题,本研究利用高通量测序技术,对‘四九-19’和‘3T6’两份菜心材料进行基因组Survey测序,规模化开发多态性SSR标记。两个菜心材料分别获得55 649 657个和59 300 433个Clean reads,分开拼接组装得到430 483个和499 876个Contig。在两个材料的Contig中搜索到共有的SSR位点为30 696个,其中以二和三核苷酸重复基序最为丰富,占总SSR位点的67%。分析比较发现,3 652个(12%) SSR位点在两份测序材料间具有潜在多态性,随机挑选50个SSR位点进行PCR扩增验证,48对(96%)引物在4份菜心材料中扩增出清晰的条带,其中31对(62%)引物在两份测序样品间具有多态性,19对(38%)引物在另两份菜心材料间具有多态性。结果表明,利用基因组Survey测序能开发SSR标记和开发具有多态性的SSR标记,本研究开发的多态SSR标记将进一步为菜心分子标记的发展和应用提供基础。     

大麻基因组DNA提取及AFLP体系的建立

本研究以大麻嫩叶为材料,以改进的SDS法,提取了高质量的大麻基因组DNA,经过酶切、连接、预扩增、选择性扩增、银染等试验条件的优化,建立了AFLP反应体系。研究结果表明:在常规的SDS提取液里加入8μL/mLβ-巯基乙醇(V/V)和3%PVP(M/V)能够提取到高质量的适用于AFLP的基因组DNA;选取150ng大麻基因组DNA来进行酶切,EcoRⅠ和MseⅠ各0.5U,在37℃酶切4h,即可完全酶切。最优的选择性扩增体系为20μL反应体系中含有1.0U Taq DNA polymerase、1.0μL25mmol/L Mg2+、0.4μL10mmol/LdNTPs、50ng/μL引物各1.0μL、4.0μL稀释50倍的预扩增产物及2μL10×PCR Buffer;使用该方法,获得了清晰、稳定的图谱并筛选到了18对多态性较好的AFLP引物组合。     

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。