适于陆地棉品种身份鉴定的SNP核心位点筛选与评价

利用全基因组SNP信息, 筛选陆地棉品种特异的核心SNP位点组合, 可为陆地棉品种身份鉴定提供准确高效的检测手段。本研究利用棉花CottonSNP80K芯片对326份不同来源的陆地棉种质进行SNP分型。以南京农业大学陆地棉TM-1基因组Gossypium hirsutum (AD1) genome NBI v1.1版本为参考序列, 对SNP位点进行注释。结果表明, 93.85% (72 990/77 774)的位点检出率超过99%, 61 595 (79.20%)个SNP位点具有多态性, 其中76.32% (47 009)的位点最小等位基因频率(MAF)大于0.1。基于位点检出率大于0.99、位点具多态性、MAF大于0.2、杂合率小于0.05、每条染色体的SNP密度为400 kb/SNP左右等要求, 最终获得4857个覆盖全基因组的高质量核心SNP位点组合。这些核心SNP位点组合平均检出率接近100%; 平均MAF值为0.34; 平均杂合率为0.02; 99%以上的陆地棉材料均能够被准确鉴定。统计分析表明利用核心SNP位点组合与CottonSNP80K的鉴定结果呈极显著相关。本研究提供了包含4857个SNP位点, 适于陆地棉品种指纹图谱绘制的核心SNP位点组合, 可实现陆地棉品种身份鉴定和品种确权。     

玉米杂交种纯度鉴定SNP 核心引物的确定及高通量检测方案的建立

纯度是玉米种子质量的重要指标之一,尤其杂交种自交株是影响田间产量的关键因素。KASP(kompetitive allele specific PCR)技术具有高通量、低成本的优点,适用于种子纯度检测。本研究基于12套杂交种及其父母本的三联体样本及335份玉米杂交种国家审定标准样品SNP指纹,从384个SNP基础位点筛选获得60个候选位点,位点转化为KASP引物的成功率为95%。综合考虑引物双亲互补率、多态性、稳定性和分型效果等多项指标,最终确定20个引物作为玉米杂交种纯度鉴定的核心引物,能够有效鉴定99.7%供试样品纯度。对于待测样品京科968通过SNP-DNA指纹数据库查询,并选择双亲互补型引物进行纯度鉴定。在检测的110个个体中,共检出1个自交苗和2个异型株,纯度为97.3%。同时,基于纯度核心引物对批量样品检测建立高通量纯度检测方案,具有快捷、准确、高通量和低成本的特点,为政府监管和企业提供了更多纯度鉴定方案的选择。     

一种适于SNP芯片分型的玉米种皮组织DNA提取方法

以京科968、郑单958两套三联体样品为材料,分别采用CTAB和改良CTAB法提取叶片和杂交种种皮的DNA,利用maize SNP384芯片(包括384个SNP位点)进行DNA指纹分析。结果显示:玉米叶片和种皮提取DNA获得基因型数据在成功率、数据质量上一致,均可获得较好的基因型数据;通过将杂交种种皮DNA与母本叶片DNA基因型数据的比较分析,三联体样品亲子关系分析,显示种皮DNA基因型能够代表杂交种母本DNA指纹。因此玉米种皮提取DNA结合SNP芯片检测技术能够在品种权保护和品种鉴定中发挥一定作用。     

适于海岛棉指纹图谱构建的SNP核心位点筛选与评价

海岛棉具有纤维品质好、抗病性强等优异性状,不仅为纺织工业提供优质棉纤维原料,也是陆地棉相关性状改良的重要供体材料。然而,与陆地棉相比,开展海岛棉的遗传多样性和基因分型研究相对较少。本研究基于CottonSNP80K芯片对282份不同来源的海岛棉品种/材料进行基因组SNP分型研究,以选择高效鉴别海岛棉材料的核心位点组合。按照检出率大于95%、具多态性、最小等位频率(MAF)大于0.01、杂合率小于0.05、无冗余位点等条件筛选,获得2594个高质量SNP位点。对上述位点设置不同数目梯度筛选,确定最优核心位点数。随着位点个数的增多,位点组合对海岛棉材料的识别率逐渐增加。当位点数为200时,识别率为89%;位点数提高到1500时,识别率可达99%。进一步增加位点数,识别率无显著变化。利用中选的1500个SNP位点检测供试材料,其平均MAF值0.14,平均杂合率0.007,平均多态信息含量0.21。SNP位点的聚丙烯凝胶电泳验证表明,SNP-PCR与芯片分型结果一致性达98.3%。本研究提供了适于海岛棉指纹图谱构建、含1500位点的一套核心SNP位点组合,可用于海岛棉遗传多样性分析和品种身份鉴定。     

利用SRAP标记构建18个木薯品种的DNA指纹图谱

利用SRAP标记,选用36对多态性较好的引物组合,对18个木薯品种进行分析鉴定,扩增出320个位点,其中多态性位点235个,多态性比率达73.4%,平均每对引物组合可产生8.9个位点和6.5个多态性位点;235个多态性位点采用非加权组平均法(UPGMA)进行聚类分析,以遗传相似系数0.734为阈值,可将18份供试材料分为4组;选用2对多态性引物Me1-Em5和Me24-Em10,初步构建了18份木薯品种的指纹图谱,根据条带的有无转换为0、1二进制编码形成数字指纹,每个品种拥有唯一的数字指纹区别于其他品种,置信概率达到99.999%。结果表明,采用SRAP标记建立的指纹图谱适用于木薯品种的分类和鉴定。     

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。     

高丹草种质资源SRAP指纹图谱构建及遗传多样性分析

利用SRAP分子标记技术构建了22份高丹草品种的指纹图谱。该指纹图谱可以准确区分供试的所有22个高丹草品种,置信概率达到99.9 999%,为高丹草品种划分提供了基础。利用筛选出的19个多态性较好的SRAP引物组合对22个高丹草品种进行遗传多样性分析鉴定,共扩增出450个位点,其中多态性位点369个;平均每个引物组合产生23.6个位点和19.4个多态性位点,平均多态性水平为82.2%。通过采用UPGMA方法进行聚类分析,遗传相似系数在0.66～0.94之间,以遗传相似系数0.674为阈值,可将供试材料分为2个类群。     

贵州金荞麦种质资源遗传多样性ISSR研究

应用ISSR分子标记方法,以来源于11个不同地域的金荞麦种质为材料,进行遗传多样性与亲缘关系分析。从40条通用引物中筛选出条带清晰、多态性丰富、重复性好的11个引物PCR扩增共获得103条稳定的条带,其中75个位点具有多态性,其多态性位点百分率(PPB)为72.8%。应用Nei-Li相似系数法对11份不同来源的金荞麦品种间遗传相似系数(GS)进行了估算,其GS为0.48~0.90,遗传多样性较丰富,11种金荞麦品种间遗传距离GD在0.10~0.52,平均为0.27,种间遗传差异较小。聚类分析表明:11个品种被分为2大类,在第一大类中,大方和水城最先聚在一起,二者亲缘关系较近,而贵阳与另外5个地区金荞麦亲缘关系较远则单独聚类;第二大类中,罗甸和独山最先聚为一类,且遗传距离短,二者亲缘关系近。本研究可为金荞麦的亲本利用及开展金荞麦遗传连锁图的构建和核心种质指纹图谱的绘制提供参考。     

用SSR标记分析1949—2005年华南地区常规籼稻主栽品种遗传多样性及变化趋势

利用均匀分布于水稻基因组的300个SSR标记对95个华南地区不同年代常规籼稻主栽品种进行分析,研究该地区常规稻品种的遗传多样性及其变化趋势。检测到236个SSR标记有多态性,共获得776个等位基因,每个位点等位基因2~12个,平均3.29个,共有206个位点的等位基因数介于2~4个,占全部多态性位点的87.3%。多态性标记位点的PIC值平均为0.42,变化范围为0.041~0.790。不同染色体的位点多态性差异显著,其中第10染色体的位点平均等位基因数最多,PIC值最高,而第5染色体的位点平均等位基因数最少,PIC值最低;6个年代中,50~70年代育成品种包含等位基因数呈显著的上升趋势,70年代达最高值2.83,随后逐渐下降。分子方差分析(AMOVA)结果显示不同年代间遗传变异仅占总体变异的3.77%,但仍达极显著水平(P0.001)。不同年代育成品种的遗传距离(GD)呈下降趋势。聚类分析结果显示,在遗传相似系数(GS)为0.685处可将品种区分为5大类,表明华南地区各时期的常规稻品种遗传改良都是围绕少数骨干亲本进行的。试验结果显示,华南地区籼稻品种的遗传多样性狭窄且随年代而变化,70年代以后呈下降趋势,在今后的育种中应扩大亲本选材范围、拓宽育种亲本的遗传基础以提高育成品种的遗传多样性。     

油菜自育与其他主栽品种的遗传多样性和遗传关系分析

利用SSR标记研究甘蓝型油菜自育杂交种(陕西省杂交油菜研究中心培育的品种及杂交组合)与其他主栽品种的遗传多样性和遗传关系,为种质创新、材料选择和育种设计提供参考。47对引物在62份样品中检测到50个多态性位点,23份自育杂交种及39份其他主栽品种的遗传多样性为中度丰富,自育杂交种等位变异数、基因型数、观察杂合度、期望杂合度及多态性信息含量等值相对较低;69%的杂交品种杂合率大于40%;发现其他主栽品种对自育杂交种有补充等位变异的位点10个、含重要高频率等位变异的位点14个。遗传相似系数(GS)分析表明自育杂交种内部总体为中高度相似性(0.7GS0.8),其他主栽品种内部及两组之间为中度相似性(0.6GS0.7)。主坐标分析和遗传分化系数显示两组间有明显遗传分化。系统聚类在GS值0.66处将全部样品主要分为两类,自育杂交种、黄淮区及长江中游区品种总数96%在第一类,第二类主要为长江上游区和下游区品种。自育杂交种的遗传多样性相对较低,其与黄淮区和长江中游区品种遗传关系较近,与大部分长江上游区和下游区品种遗传关系较远;可利用遗传关系远的品种创制材料,用前述补充等位变异进行分子标记辅助选择,以高效拓宽现有育种资源的遗传基础。     

油橄榄(Olea europaea L.)核心SNP位点筛选与评价

本研究基于前期对57份油橄榄种质资源的全基因组GBS-SNP分型结果开展核心SNP位点的筛选。统计分析73482个GPS-SNP位点发现,有68030个(92.58%)SNP位点的检出率达到100%,33979个(46.2%)位点的最小等位基因频率≥0.2,29647个(40.35%)位点的杂合率为0,其中同时符合上述3个条件(检出率=100%,最小等位基因频率≥0.2,杂合率=0)的位点有14125个(19.2%),其位置覆盖全基因组,既分布于基因区也位于基因间区,与73482个SNP位点的分布高度一致(R=0.997),多态信息量平均为0.43(0.33~0.67)。进一步以14125个SNP位点信息为依据,计算57个油橄榄品种间的遗传距离,并与基于全部位点(73482个SNPs)信息获得的对应品种间的遗传距离作比较,结果显示两者呈极显著的相关性(R=0.9),表明这些SNP位点具有多态性好、代表性广、可靠性高的特点,可作为油橄榄的核心SNP位点,适用于油橄榄品种鉴定、种质评价、基因定位和分子辅助育种。本研究对核心SNP位点在油橄榄品种鉴定中的具体应用进行了探讨,并指出至少需要11个核心SNP位点组合才能实现对57个油橄榄品种的完全区分。     

黑龙江省部分玉米杂交种的综合评价

玉米杂交种的综合评价是新品种选育、审定和推广的重要依据。以黑龙江省种植的部分玉米杂交种为试验材料,测定其产量（14%含水量）、籽粒含水量、容重、秃尖长、出籽率、轴粗/穗粗、百粒重和穗长8个性状,采用灰色关联度法对28个供试玉米杂交种的8个性状进行综合评价。结果表明,德美亚3号、先玉696和先玉335加权关联度排在前3位,综合表现好。     

不同来源玉米自交系植株性状特征分析

为了获得优良的玉米自交系，从而培育优良的玉米新品种，本研究通过统计分析和聚类分析对211 份不同来源的玉米自交系的11 个植株性状进行分析，并与玉米杂交种‘郑单958’和‘先玉335’的亲本自交系进行比较，从而筛选性状优良的玉米自交系。结果表明，自交系间除第一层气生根数呈显著差异外，其余均为极显著差异；各植株性状的变异系数均较大，其中雄穗分枝数的变异系数最大为27.99%，叶长的变异系数最小为6.04%；聚类分析将211 份自交系划分为9 个类群，G1~G4 类群包含192个自交系，占91%；与优良玉米杂交种‘郑单958’和‘先玉335’的亲本自交系进行比较，筛选出14 个植株性状优良的自交系。总之，本研究采用的211 份不同来源的玉米自交系材料之间遗传差异大，代表类型丰富，研究结果具有代表性。11 个植株性状之间均存在不同程度的相关性。聚类分析筛选出14 个植株性状优良的自交系，可为优良植株性状新品种选育提供参考。     

不同播种深度对不同玉米品种种子活力的影响

以20份玉米杂交种为材料,在播深5、10cm和15cm条件下,进行干物质积累量、形态指标和根冠比等指标的相关分析及播种前的活力指标的分析,在播深为15cm条件下,进行玉米杂交种各性状的相关分析。结果表明,玉米杂交种种子活力指标在90%以上的为耐深播品种,在85%以上的为中等耐深播品种;可见室内活力指标可作为耐深播玉米杂交种的参考依据。中胚轴长和中胚轴干重与田间出苗率相关系数最大,说明中胚轴长和中胚轴干重对玉米杂交种出苗起主要促进作用。在播深15cm条件下,筛选出辽单527等5个耐深播玉米品种。     

Characterization of novel sugarcane expressed sequence tag microsatellites and their comparison with genomic SSRs

Microsatellites or simple sequence repeats (SSRs) are one of the most suitable markers for genome analysis as they have great potential to aid breeders to develop new improved sugarcane varieties. The development of SSR derived from expressed sequence tags (EST) opens new opportunities for genetic investigations at a functional level. In the present work, the polymorphism obtained with a subset of 51 EST–SSRs derived from sucest was compared with those generated by 50 genomic SSRs (gSSR) in terms of number of alleles, polymorphism information content, discrimination power and their ability to establish genetic relationships among 18 sugarcane clones including three Saccharum species (S. officinarum, S. barberi, S. sinense). The majority of EST–SSRs loci had four to six alleles in contrast to the seven to nine observed for the gSSRs loci. Approximately, 35% of the gSSRs had PIC values around 0.90 in contrast to 15% of the EST–SSRs. However, the mean discrimination power of the two types of SSR did not differ significantly as much as the average genetic similarity (GS) based on Dice coefficient. The correlation between GS of the two types of SSRs was high (r = 0.71/P = 0.99) and significant. Although differences were observed between dendrograms obtained with each SSR type, both were in good agreement with pedigree information. The S. officinarum clone IJ76‐314 was grouped apart from the other clones evaluated. The results here demonstrate that EST–SSRs can be successfully used for genetic relationship analysis, extending the knowledge of genetic diversity of sugarcane to a functional level.     

冬小麦–夏玉米周年生产条件下夏玉米的适宜熟期与积温需求特性

本研究旨在探讨冬小麦–夏玉米周年生产条件下黄淮海区夏玉米的适宜熟期与积温需求特性。选用郑单958(ZD958)、先玉335(XY335)、登海605(DH605)、登海618(DH618)和登海661(DH661),设置5月21日、5月31日、6月10日和6月20日4个播期,研究表明,播期对夏玉米生理成熟所需积温无显著影响,各品种生理成熟所需要的积温主要取决于品种自身的特性,DH618、XY335、ZD958、DH605、DH661的生育期和生理成熟所需要积温分别为110、112、116、116、121 d和2800、2880、2945、2950、3025°C d。冬小麦-夏玉米周年生产条件下,夏玉米最大可能的生长期约107~112 d(自6月15日至10月1~5日),积温约2800°C d,难以满足现有品种的生产需要。夏玉米直播晚收、冬小麦适期晚播有利于周年产量提高,但目前广泛推广的夏玉米品种生育期过长(约120 d),适时晚收仍难以完全生理成熟,机收籽粒损伤严重。可见,冬小麦–夏玉米周年生产条件下夏玉米最大可能的生长期和有效积温不能满足目前广泛推广的夏玉米品种所需生育持续期和积温,且适时晚收仍难以完全生理成熟,黄淮海区亟需生育期适宜(生育期≤107 d)的高产夏玉米新品种。     

利用SSR荧光标记构建20个高粱品种指纹图谱

为建立高粱种子纯度及真实性鉴定技术体系,构建高粱栽培品种DNA指纹图谱数据库是必要的。利用SSR荧光标记技术筛选出36对SSR荧光标记引物,构建我国高粱杂种优势利用以来中晚熟区主推的20个品种的SSR指纹图谱。36对SSR引物共扩增出235个等位基因,平均每个等位基因检测到多态性位点7个,多态性位点变化范围为2~12个。20个高粱品种36个SSR位点的遗传多样性指数和多态性信息量的变化范围分别为0.3490~0.8813和0.3144~0.8696,平均值分别为0.6976和0.6571。从36对SSR引物中筛选到多态性丰富的2对引物作为高粱品种鉴定的特征引物,2对SSR特征引物组合可区分所有供试品种。20个高粱品种的SSR指纹图谱互不相同,可以作为各品种特定的图谱,为品种鉴别提供依据。