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。     

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。     

海岛棉核心种质的初步构建

以457份海岛棉品种的地理分布和农艺性状分析为资料。按照类别、原产地和株型进行分组，组内进行离差平方和法混合聚类，采用系统取样和随机取样组合的方法，对各组的遗传多样性加以调整。选取104份种质构建了海岛棉初级核心种质．中选比例22．8％。并运用初选核心收集品和总收集品的性状特征值检验初选的核心种质的代表性．结果表明核心收集品基本上可以代表总收集品的遗传多样性。     

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。     

水稻雌性核不育系SNP指纹图谱及抗逆相关差异位点检测

本研究以育成的‘云岭’系列水稻雌性核不育系为材料,利用水稻56K SNP芯片,构建水稻雌性核不育系SNP分子指纹数据库,同时检测分析其抗逆相关差异位点。结果表明,56K水稻SNP芯片共筛选出32 727个标记位点,并利用12 475个多态性SNP位点的物理位置构建了分子指纹图谱。籼粳组分分析发现10个雌性核不育系的粳型组分比例均大于籼型组分比例,‘云岭301FS’～‘云岭305FS’的籼型组分明显小于‘云岭306FS’～‘云岭310FS’,且籼粳位点差异明显。水稻雌性核不育系的抗逆相关基因主要有8种类型,共有41个基因,包含160个位点,表明供试的水稻雌性核不育系拥有良好的抵抗相应逆境的分子基础。通过比对参考基因组,发现一些基因的CDS区碱基发生不同程度的转换、颠换,其中有6个位点的改变导致了同义突变,13个位点的改变导致了错义突变,这可能导致多肽链原有功能的改变,最终影响水稻抵抗逆境的能力。本研究结果将为雌性核不育系的分子鉴定及其优良抗逆特性的研究提供理论基础。     

新疆早熟棉品种SSR指纹图谱构建与品种鉴别

以新疆自1978年以来审定命名的42个早熟棉品种为材料,利用SSR分子标记对新疆早熟棉品种进行研究。从2300对SSR引物中筛选出了52对具有稳定多态性的引物,每对引物可检测到3～24个多态性片段,共检测到506个,平均9.7个,片段大小介于100～2000bp之间。对所得到的52个SSR指纹图谱进行组合和综合分析,用其中2对就可将所有供试品种区分开来。同时,分别对42个早熟棉品种进行指纹分析,获得各个品种的特异性指纹,可为今后棉花种子真伪快速鉴别奠定基础。     

湘杂棉SSR指纹图谱的构建及应用

 利用SSR分子标记方法对长江流域大面积推广种植的湘杂棉系列及其中部分湘杂棉亲本材料进行研究。筛选出了一批在湘杂棉及其亲本上具有较高多态性的SSR引物,构建了湘杂棉系列品种的指纹图谱,并将其应用于湘杂棉种子纯度的检测和未知种身份的识别。     

新疆海岛棉SSR分子标记遗传连锁图谱的构建

本研究以海岛棉品种新海3号及吉扎82为亲本构建的190个F2:3家系为材料,利用SSR分子标记构建了新疆海岛棉的遗传连锁图谱,为海岛棉分子标记辅助选育提供帮助。其主要研究如下:用从4 886对棉花SSR引物中筛选获得的双亲间多态性明显且重复性好的107对SSR引物对海岛棉(新海3号×吉扎82)F2群体进行基因型鉴定,共得120个稳定的SSR多态性位点,多态性频率为2.4%。初步构建了一个包含22个连锁群,74个标记,总长893 c M,覆盖海岛棉基因组20.10%的分子标记遗传连锁图谱。该图谱标记平均间距12.06 c M,最大图距54 c M,最小为1 c M,平均每个连锁群的标记数是3.4个。     

海岛棉氮高效品种筛选与氮效率综合评价

为筛选氮高效海岛棉品种,补充收获期筛选指标,完善棉花氮效率评价体系,以近20年来育成的12个海岛棉品种为供试材料,设置低氮(0 kg/hm²,N₀)、中氮(240 kg/hm²,N₁)和高氮(480 kg/hm²,N₂)3个氮肥处理,利用相关性分析、主成分分析和隶属函数分析综合评价海岛棉氮效率类型,筛选出氮高效海岛棉品种,确定收获期氮高效海岛棉品种筛选的评价指标。结果表明,不同氮肥水平下,供试海岛棉品种大部分指标变异系数均大于10%,将19个评价指标进行主成分分析,N₁和N₂水平下前4个主成分累计贡献率分别为86.68%和88.03%,其中株高、果枝数、茎叶生物量、生殖器官生物量等12个指标在4个主成分中占较大比重,并且指标间呈显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关。根据主成分综合得分、氮效率综合评价值与皮棉产量,筛选出1个氮高效品种、3个氮中效品种和3个氮低效品种。综上所述,确定棉城10...     

海岛棉纤维品质与其种子短绒多寡的相关性分析

【目的】为探讨海岛棉纤维品质与其种子短绒多寡之间的相关关系,提高海岛棉品质育种效率。【方法】以218份海岛棉种质资源为供试材料,通过2年纤维品质指标的检测及短绒多寡的调查与分级,分析短绒各分级间纤维品质指标的差异性及纤维品质与短绒多寡的相关性。【结果】方差分析表明,各级间除马克隆值差异不大外,其他纤维品质指标随着短绒的增加而增高,且差异呈极显著或显著(P0.05或P0.01)水平。Spearman相关系数表明,纤维上半部平均长度、断裂比强度、长度整齐度指数和断裂伸长率分别与短绒级别间呈极显著(P0.01)正相关,马克隆值与级别间呈显著(P0.05)负相关。【结论】海岛棉纤维品质与其种子短绒多寡间有统计学意义的正相关性,短绒多寡可作为海岛棉纤维品质优劣的参照之一。     

基于SNP遗传图谱定位甘蓝型油菜分枝角度QTL

分枝角度是油菜株型的重要性状,与油菜的耐密植性密切相关。本研究利用油菜分枝角差异显著的育种亲本材料1098B (分枝角小)和R~2 (分枝角大)杂交获得F1,通过小孢子培养获得含163份株系的DH群体。以油菜60K SNP芯片进行DH群体基因分型,构建高密度遗传图谱,并利用QTL Cartographer 2.5对2个环境下油菜顶端分枝角和基部分枝角进行QTL分析。结果表明,构建的高密度遗传图谱覆盖甘蓝型油菜19条染色体,包含9521个多态性SNP标记, 1442个簇(bin),覆盖基因组长度为2544.07 cM,相邻簇(bin)之间平均距离为1.76 cM。在此图谱基础上采用复合区间作图法(CIM),在2个环境下检测到17个分枝角度QTL,分别位于A01、A02、A03、A06、A09、C02、C03、C04、C06和C08染色体上,单个QTL解释的表型变异为6.39%～21.78%。用比较基因组方法与拟南芥分枝角度同源基因区间比对,鉴定出其中6个QTL的12个候选基因。其中位于A03连锁群QTL在2年的试验中被重复检测到,根据物理位置和基因组信息推测VAMP714为分枝角度的候选基因。这些QTL和候选基因将为油菜分枝角度的遗传改良提供有用的信息。     

四个国家海岛棉品种资源的亲缘关系和遗传多态性研究

以海岛棉标准系3-79为对照,陆地棉标准系TM-1为参考对照,用SSR引物对来自前苏联、中国、美国和埃及等4个海岛棉主要生产国(地区)的20份海岛棉种质资源的基因组DNA进行SSR分析,研究不同海岛棉生产国的海岛棉品种资源的遗传亲缘关系和遗传多样性。108对SSR引物共获得了175条多态性谱带,平均每个引物扩增出1.62条多态性谱带。供试海岛棉品种之间的遗传相似系数为0.66～0.94,平均值为0.81。根据UPGMA聚类分析,以遗传相似系数阀值为0.77,可将20份栽培棉花种质材料分为4大类:第一类均为前苏联品种,第二类均为中国品种,第三类以美国品种为主,第四类以埃及品种为主。遗传多样性分析结果表明,前苏联海岛棉品种资源的遗传多样性最为丰富,而埃及的海岛棉品种资源遗传距离最狭窄,我国的海岛棉品种资源的遗传多样性居中。本研究表明,供试材料遗传背景与其产地背景有一定关联性,SSR标记能较好地揭示供试棉花品种之间的遗传差异和亲缘关系。     

海岛棉品系海1无腺体性状的遗传Ⅰ.等位性测验

本文研究了海岛棉无腺体突变体品系海1的遗传机制.等位性测验结果表明：（1）海1无腺体性状由位于Gl2位点上的部分显性突变基因控制，暂定名为Gle2；（2）海1携有有腺体基因Gl3，Gle2对Gl3有上位性作用；（3）海1的基因型可表达为Gle2Gle2Gl3Gl3；（4）海1无腺体的遗传为核遗传，不受细胞质影响。本文还讨论了海1显性无腺体遗     

细胞质雄性不育陆地棉与海岛棉间杂种优势初步研究

利用棉花细胞质雄性不育系及其恢复系,配制海岛棉与陆地棉种间杂种和陆地棉与陆地棉种内杂种,并以常规棉品种作为对照,比较和研究了两类组合的优势表现。结果表明,利用细胞质雄性不育的海陆种间杂种在株高、果枝数、果节数、单株结铃数和不孕子率上显著地高于陆地棉种内杂种,但单铃重和衣分则显著地低于陆地棉种内杂种,单铃重前者最高为3.3 g,后者最低也有4.7 g。一般地,海陆种间杂种的小区皮棉产量显著低于陆陆种内杂种,但也有个别组合,如海陆1号的皮棉产量,与陆地棉品种中棉所 12 和陆陆种内杂种浙杂 166 没有显著差异。在品质性状方面,海陆种间杂种在长度、整齐度、比强度、伸长率和麦克隆值都显著地好于陆陆种内杂种,尤其是长度、比强度和伸长率最高分别达到 35.3 mm、43.6 cN·tex 1 和7.8%。     

The development of specific SNP markers for chromosome 14 in cotton using next‐generation sequencing

Lacking of reference genome sequence for the development of stable molecular markers for specific chromosomes (intervals) remains to be a challenge in cotton, which was a necessary step in fine mapping of gene (QTL). In this study, the feasibility of development of single‐nucleotide polymorphism (SNP) markers between CS‐B14Sh (a substitution line for short arm of Chromosome 14) and TM‐1 (the recurrent parent) was explored using next‐generation sequencing (NGS) based on reduced representation libraries (RRLs). High‐quality genome sequences, representing about 7.1%, 8.8% and 10.4% of the tetraploid cotton genome, were generated for TM‐1, 3‐79 (the donor parent) and CS‐B14Sh, respectively. A total of 397 putative SNP markers were detected between CS‐B14Sh and TM‐1, and most (358) of them were also detected between TM‐1 and 3‐79. Allele‐specific PCR method was used for validation of 40 SNP markers, and 27 of them showed polymorphism between TM‐1 and CS‐B14Sh, and a linkage group comprising of 25 SNP markers and five SSR markers was constructed. The order of SNP markers agreed well with the position of them on Chr05 of D genome, which further approved the truth of SNPs detected. The results suggested that the development of SNP markers in specific genome region using NGS was efficient in substitution or near‐isogenic lines.     

陆地棉耐盐相关SNP筛选和鉴定

盐胁迫是限制作物产量提高的一个主要非生物因素。棉花是盐碱地的先锋作物,研究棉花的耐盐性,筛选耐盐相关分子标记,对充分利用棉花的耐盐性及棉花耐盐种质鉴定有重要意义。在本研究中,我们对前期筛选到的1281个耐盐相关候选SNP即SNPr(SNP related to salt tolerance)进行分析,利用BEDTools软件获得位于基因上的SNPr,并使用AgriGO(http://bioinfo.cau.edu.cn/agriGO/)和KAAS(http://www.genome.jp/tools/kaas/)网站对这些基因进行GO和KEGG分析。借助perl编程,获得非同义SNPr。分析发现,1281个SNPr中,有353个位于基因上,其中247个位于基因外显子区,且有174个是非同义SNPr。从中选择12个非同义SNPr,使用CAPS/dCAPS引物进行验证,并结合田间耐盐鉴定的结果,最终得到1个与耐盐相关的SNPr。这个SNPr位于CHD3/CHD4家族基因上,可能与盐胁迫过程中的表观修饰有关。     

海岛棉pepc基因的克隆及序列和表达分析（英文）

 磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶 (Phosphoenolpyruvate carboxylase)对植物生理功能行使重要的调节作用。本研究根据NCBI已公布的EST序列利用RACE和genome walking技术从海岛棉品种7124中克隆了一个新的pepc基因,命名为Gb.pepc3。该序列全长3259 bp,含有一个2910 bp的开放阅读框,编码969个氨基酸,推测分子量为110.7 kd,等电点为6.08 I。对Gb.pepc3蛋白的同源性比对和系统进化树分析显示,Gb.pepc3与已报道的其他植物的pepc相似性很高,属于C₃型pepc。荧光定量PCR结果显示Gb.pepc3在棉花各组织中广泛存在,其中在胚中表达量最高,在纤维中表达量较低。在棉花发育各个阶段Gb.pepc3表达量不同,海岛棉在开花后15天Gb.pepc3表达量达到高峰期,而陆地棉开花后20天Gb.pepc3表达量达到高峰期。海岛棉和陆地棉间表达量差异明显。