基于RNA-seq数据的栽培种花生SSR位点鉴定和标记开发

【目的】鉴定花生RNA-seq数据中的SSR位点,明确转录组中SSR位点的分布和结构特点,开发与花生基因相关联的SSR标记,为花生重要功能基因的挖掘、等位变异研究和分子标记辅助育种奠定基础。【方法】根据栽培种花生全生育期中22种不同类型的组织RNA-Seq数据,使用MISA软件分析SSR位点分布及特征,采用Primer3设计基因关联的SSR引物,并利用电子PCR软件对引物的质量进行检测,随机合成38对引物,进行多态性检测。【结果】从52 280条转录本中共鉴定19 143个SSR位点,分布于14 084条转录本,发生频率为26.94%。重复单元类型为单核苷酸—五核苷酸,以单核苷酸和三核苷酸为重复单元的SSR位点数最多,分别占位点总数的39.24%和38.40%。各重复单元优势基序类型分别为A/T、AG/CT、AAG/CTT、AAAG/CTTT和AACAC/GTGTT,占所在重复单元中的比例分别为97.62%、72.01%、30.96%、24.59%和16.67%。重复单元的重复次数为5—47次,单个SSR位点的长度的分布范围为10—47 bp,基序长度主要集中在10—14 bp;复合SSR位点的长度范围为21—249 bp,以31—40 bp为主。鉴定的SSR位点中共有13 477个SSR位点可以进行引物设计,其中5 020条转录本序列对应到特定的基因,共包含5 859个可进行引物设计的SSR位点,这些SSR位点在A基因组和B基因组共20条染色体上不均匀分布,其中B03染色体上SSR位点最多,为484个。对特定基因SSR引物进行电子PCR检测,在A.duranensis、A.ipaensis、A.hypogaea基因组中有效扩增位点分别为4 468、4 929和10 188个,有效引物数分别为3 968(67.74%)、4 232(72.25%)和5 174(88.33%)对,在A. hypogaea基因组中,SSR引物扩增位点主要以2个位点为主,其中,有1 477对引物单位点扩增。根据SSR引物扩增位点在栽培种花生基因组中的位置信息绘制了SSR位点的物理图谱。在38对SSR引物中,共有35对(92.1%)SSR引物可以扩增出清晰的条带,其中,有11对(28.9%)SSR引物在2个品种间扩增出差异条带。【结论】鉴定了13 477个可进行标记开发的SSR位点,开发、检测了5 859个基因相关SSR标记,在栽培种花生基因组中具有较高的扩增效率,并构建了基因相关SSR位点的物理图谱。     

基于RNA-seq数据大规模挖掘蜜蜂球囊菌的SSR分子标记

基于已获得的球囊菌转录组数据预测微卫星标记(SSR),并进行SSR位点的信息分析和SSR引物的挖掘.利用软件MISA对球囊菌转录组中42610条unigenes进行搜索,共预测出7968个SSRs,分布于5233条unigenes中,其中最主要的重复类型为三核苷酸重复(53.15%),其次为二核苷酸重复(32.32%)和四核苷酸重复(8.46%).二核苷酸重复中的基序主要是AG/CT(占总量的15.8%).针对所有的SSR位点,利用Primer Premier 5软件设计出6956对SSR特异性引物,随机选取20对引物对两个不同来源的球囊菌样品进行SSR位点扩增,共有6对引物成功扩增出符合预期的目的片段.研究结果表明,利用球囊菌转录组数据开发SSR引物是可行的.     

苦荞全基因组SSR位点鉴定及分子标记开发

【目的】系统鉴定苦荞基因组中的SSR位点并开发SSR分子标记,为SSR分子标记在苦荞中的应用奠定基础。【方法】利用MISA1.0软件对苦荞“品苦1号”全基因组序列中的SSR位点进行搜索,同时利用Primer 3.0批量设计引物,并随机选择50对引物进行多态性验证。【结果】共鉴定到148 830个SSR位点,他们分布在苦荞所有8条染色体上,平均每隔3.04 kb就有1个SSR位点。SSR有6种类型,即单核苷酸重复至六核苷酸重复,其中单核苷酸重复(82 047个)、二核苷酸重复(52 039个)和三核苷酸重复(11 699个)最多,占SSR总数的97.95%。全基因组共鉴定出171种碱基重复类型,其中A/T(53.143%)和AT/AT(30.038%)是最丰富的重复类型。共设计出128 706对SSR引物,随机选择合成50对引物对10份苦荞种质进行多态性检测,共有15对引物在苦荞种质中产生了较好的多态性,并可将10份苦荞种质分为4个类群。【结论】苦荞基因组含有丰富的SSR位点,其中单核苷酸重复和二核苷酸重复类型最为丰富,SSR位点平均距离为3.04 kb;开发的SSR分子标记具有良好的多...     

一个花生新SSR标记的开发

本研究利用SCoT12引物对8个不同花生品种扩增产物中的一个长度多态性片段SCoT12-800进行克隆和测序分析,该序列登录号为KM200036。结果表明,该片段多态性是由于其含有一段TC简单重复序列(Simple Sequence Repeat,SSR),根据该片段序列,利用Primer 5.0软件设计出一对适合SSR分子标记检测的引物,命名为SCoT12-SSR,该引物的扩增产物大小为164~178 bp,在花生栽培种中可检测到5个等位变异,可用于花生的遗传多样性、品种鉴定、基因定位和遗传图谱的构建等研究。     

四倍体野生种花生A.monticola全基因组SSR的开发与特征分析

【目的】通过对四倍体野生种花生Arachis monticola（AABB,2n = 4x = 40）全基因组SSR位点搜索,研究其全基因组SSR分布特征及规律,开发并验证其全基因组SSR引物,为花生属植物遗传进化分析及重要性状分子标记开发提供依据。【方法】在华大基因GigaScience数据库下载A.monticola全基因组序列,并利用生物信息学软件MISA进行SSR位点搜索,Primer 3进行引物设计,通过电子PCR进行单位点SSR分析,并随机合成100对SSR引物验证通用性。【结果】SSR在四倍体野生种花生A.monticola基因组上共搜索到SSR位点676 878个,平均每3.8 kb就会出现一个SSR,分布于5 127条scaffold中,单核苷酸至六核苷酸均有分布,且数量上差异较大,以单碱基、二碱基、三碱基为主,三者占SSR总数的94.28%,其中单碱基重复数量最多,占46.71％,密度最高;六核苷酸重复数目最少,分布最稀疏。大多数SSR分布在基因间区,基因区SSR多分布于内含子区域;全基因组共鉴定出395个不同的重复基元,其中A亚基因组342种,B亚基因组356种;A/T是最丰富的重复基元;在1—6个核苷酸的重复基元中,数量最多的依次是A/T、AT/AT、AAT/ATT,AAAT/ATTT、AAAAT/ATTTT、AAAAAT/ATTTTT;整体来看,重复基元的重复次数多集中在50次以内,不同类型的motif的重复次数差异很大;同一种类型重复基元的SSR位点,随着motif重复次数增加,SSR的数量逐渐降低;B03染色体上SSR数量最多,A08染色体中SSR密度最高。A.monticola全基因组SSR比A.duranensis、A.ipaensis基因组SSR数量多,密度也更高,A.monticola单核苷酸重复最丰富,2个野生种二核苷酸数量最多。共设计出SSR引物192 303对,单位点SSR标记检出率50.35%,单点SSR标记在基因组上的分布呈现两端密集,中间稀疏的特点;随机合成的100对引物中,90对能在A. monticola中扩增出稳定清晰的条带,且在4份不同的花生基因组DNA中扩增目的条带表现出不同的特点。【结论】A.monticola基因组内SSR种类和数量丰富,单核苷酸至六核苷酸均有分布,单核苷酸重复基元数量最多,且最密,六核苷酸重复基元数量最少,出现频率最低,不同重复基元频数高低与核苷酸数量没有严格相关性,SSR多分布在基因间区,基因区内含子区域SSR数量最多;A.monticola A、B亚基因组具有其各自特异的重复基元类型;单个类型重复基元数量最多的均为AT富集的重复基元,而GC富集的重复基元相对较少;同一种类型重复基元的SSR位点,随着motif重复次数增加,SSR的数量逐渐降低;A.monticola全基因组SSR较2个二倍体野生种数量更多,密度也更高且重复基元分布规律不同;经过初步验证,开发的SSR引物在4份花生材料中表现出部分通用性。     

SSR分子标记在花生杂种鉴定中的应用

以24份花生材料为亲本,配制22个杂交组合,并利用40对SSR引物对24份亲本材料进行多态性筛选,运用多态性引物鉴定92个F1代杂种的真伪.结果表明,不同组合亲本间多态性差异较大,差异最大的两亲本(GT-C20-D和Tamrun OL07)的多态性引物比例为65%.SSR标记法鉴定出49个单株为真杂种;而田间表型鉴定出62个单株为真杂种,与标记鉴定结果差异较大.本研究证实利用分子标记鉴定真假杂种非常必要,且准确可行.同时,本试验证明40对SSR引物具有较高的多态性,可直接用于花生遗传多样性、杂种鉴定以及遗传图谱构建等的研究.     

栽培种花生EST-SSR引物的开发及应用

从高油抗青枯病花生新品系"06-4104"构建的5个cDNA文库获得了63207条EST,经序列拼接,获得14547条Uni-EST。经MISA检索,在这些Uni-EST中共检测出2643个SSR位点,分布于2250条EST中,发生频率为15.5%,平均每3.1kbEST序列含有一个SSR位点。其中,三核苷酸重复类型出现频率最高,占SSR总数的49.1%,其次是二核苷酸重复类型,占SSR总数的45.8%。在发现的46类重复基序中,AG/TC重复基序的频率最高,AAG/TTC次之。利用Primer3从含有SSR的2250条EST中共设计引物100对,利用这些引物检测花生栽培品种的多态性。结果表明,在所设计的100对引物中有91对在供试的6个花生栽培品种中得到有效扩增,其中13对得到了多态性的扩增产物,每对引物检测出的等位基因数2～3个,平均2.2个。     

椰子SSR标记的开发

根据NCBI公布的椰子序列,挖掘SSR位点,共找到383个SSR位点,其中212个SSR位点能根据侧翼位点设计引物。采用28个SSR引物对10个椰子种质资源中进行扩增,发现10个标记具有较为丰富的多态性,同时评估了这10个椰子品种间的遗传距离,结果显示,我国与马来西亚椰子品种的平均遗传距离最大,而我国椰子品种内部的平均遗传距离最小;10个品种可被分为4类,其分组与地理来源相关。     

花椰菜转录组SSR位点分析及其分子标记开发

【目的】开发适合花椰菜的SSR分子标记,为花椰菜品种遗传关系鉴定、遗传图谱绘制等提供候选标记。【方法】以24份花椰菜材料为研究对象,通过MISA软件对其转录组SSR位点信息进行分析,设计SSR引物,对这些引物进行PCR扩增,开发高多态性花椰菜的SSR分子标记;利用差异条带对不同花椰菜材料的亲缘关系进行分析。【结果】从转录组数据中得到66 450条Unigene基因,包含10 715个SSR位点,发生频率为12.09%,平均分布距离为5.9kb。SSR位点中优势类型为二核苷酸重复基序,出现频率占总SSR的51.16%;其次是三核苷酸,占总SSR的47.37%。重复序列基序共49种,其中出现频率较高的重复基序主要为AG/CT、GA/TC和AAG/CTT。有1 164个长度≥20bp的SSR位点,获得具有潜在高多态性的SSR引物6 119对。随机设计的40对引物中有31对引物能进行有效扩增,其中有17对引物在24份花椰菜品种中表现出多态性。UPGMA分析显示,在遗传距离为0.625时,17对多态性引物可将24份花椰菜分为3类。【结论】开发的花椰菜SSR标记类型丰富,出现频率高,具有较高的可用性。     

Construction of Genetic Linkage Map Based on SSR Markers in Peanut(Arachis hypogaea L.)

Molecular genetic maps of crop species can be used in a variety of ways in breeding and genomic research such as identification and mapping of genes and quantitative trait loci (QTLs) for morphological, physiological and economic traits of crop species. However, a comprehensive genetic linkage map for cultivated peanut has not yet been developed due to the extremely low frequency of DNA polymorphism in cultivated peanut. In this study, 142 recombinant inbred lines (RILs) derived from a cross between Yueyou 13 and Zhenzhuhei were used as mapping population in peanut (Arachis hypogaea L.). A total 652 pairs of genomic-SSR primer and 392 pairs of EST-SSR primer were used to detect the polymorphisms between the two parents. 141 SSR primer pairs, 127 genomic-SSR and 14 EST-SSR ones, which can be used to detect polymorphisms between the two parents, were selected to analyze the RILs population. Thus, a linkage genetic map which consists of 131 SSR loci in 20 linkage groups, with a coverage of 679 cM and an average of 6.12 cM of inter-maker distance was constructed. The putative functions of 12 EST-SSR markers located on the map were analyzed. Eleven showed homology to gene sequences deposited in GenBank. This is the first report of construction of a comprehensive genetic map with SSR markers in peanut (Arachis hypogaea L.). The map presented here will provide a genetic framework for mapping the qualitative and quantitative trait in peanut.     

利用SSR标记分析山东省花生区试品种的遗传多样性特点

利用SSR标记对山东省花生区试品种进行遗传多样性分析,以参加国家北方区试的17份省外花生品种为对照。结果表明,10对SSR引物在45份花生品种共扩增出57条带,其中45条呈现多态,多态性比率为78.95%。引物的多态性信息含量(PIC)变幅为0.369～0.857,平均值为0.683。多样性指数比较表明,山东省的基因多样性指数H(0.2476)和Shannon指数I(0.3723)均低于河南省(0.2928、0.4241)和省外(0.2929,0.4268)。山东省内品种间的遗传相似系数介于0.440～1.000之间,平均为0.730,省外品种间的遗传相似系数变化范围为0.311～0.962,平均为0.638,显著性测验表明山东省区试品种内的相似性极显著高于省外品种内的相似性。聚类分析表明山东省花生区试品种遗传基础较近,绝大部分品种聚在第II类群;河南省和河北省的部分品种与其他品种亲缘关系较远。与省外区试品种相比,山东省花生区试品种遗传基础较近,应不断引入省外亲缘关系较远的品种以拓宽其遗传基础。     

ICRISAT花生微核心种质资源SSR标记遗传多样性分析

【目的】评价ICRISAT花生微核心种质资源的遗传多样性水平,揭示ICRISAT花生微核心种质资源遗传多样性,验证传统植物学分类的可靠程度,为充分发掘、利用ICRISAT花生微核心种质资源提供必要信息。【方法】采用27对花生SSR引物,对ICRISAT微核心花生种质168份材料(来自世界五大洲42个国家)进行遗传多样性分析;利用NTSYS-pcV2.0软件进行主成分分析(PCA)并绘制三维空间聚类图;利用Popgene V1.32估算种质群间的Nei78遗传距离等参数并进行UPGMA聚类分析,采用MEGA3.1绘制种质群间聚类图。【结果】27对SSR引物共扩增出115条多态性条带,每对引物平均扩增出4.2930个等位变异,其中有效等位变异数2.7931,有效等位变异所占比重为65.49%;PM137、16C6、14H6、8D9和7G02等引物最为有效,其Shannon’s信息指数均在1.5以上,等位变异数5个以上,有效变异数3.7个以上。在多粒型群体中,来源于南美洲和印度种质资源的遗传多样性较低,来源于南美洲和非洲种质资源的遗传多样性较高;在珍珠豆型群体中,来源于北美洲种质资源的遗传多样性较低,来源于南美洲和非洲种质资源的遗传多样性较高;在普通型群体中,来源于北美洲种质资源的遗传多样性较低,来源于南美洲、美国和非洲种质资源的遗传多样性较高。来自南美洲的花生种质资源具有较高的遗传多样性,与花生起源于南美洲的结论一致。PCA分析,发现栽培种花生种质资源由4个差异明显的基因源构成,"hypogaea"包括普通型种质资源,"vulgaris"包括珍珠豆型种质资源,"fastigiata1"包括多粒型种质资源,"fastigiata2"包括多粒型种质资源。植物学分类单位间的Nei78遗传距离介于16.336—23.607cM,UPGMA聚类方法将花生属植物学分类单位聚成5个组群,"组群1"对应"hypogaea"基因源,"组群2"对应"vulgaris"基因源,"组群3"对应"fastigiata1"、"fastigiata2"基因源之和,"组群4"和"组群5"分别代表秘鲁型和赤道型基因源,聚类结果支持4个基因源的划分。【结论】ICRISAT花生微核心种质资源具有丰富的遗传多样性,不同来源的变种群间存在明显的遗传差异,并分化成4个基因源,研究结果部分支持栽培种花生传统的植物学分类体系。为拓宽花生育成品种的遗传基础,应充分发掘ICRISAT微核心种质各基因源的遗传潜力。     

栽培种花生株型相关性状的QTL定位

【目的】栽培种花生是世界范围内重要的油料作物和经济作物,其株型相关性状是典型的数量性状,亦是重要的农艺性状,与产量和机械化收获密切相关。对花生株型相关性状进行遗传分析和QTL定位,筛选与之紧密连锁的分子标记,有助于花生的品种保护和品种鉴别,为花生株型分子育种提供重要的理论依据。【方法】以直立型花生品种冀花5号和匍匐型M130为亲本构建的包含321个家系的RIL群体为研究材料,于2016—2018年分别在海南市、邯郸市、保定市和唐山市等7个环境下种植,各个环境均在收获时调查统计花生侧枝夹角、主茎高、侧枝长、株型指数和扩展半径等5个株型相关性状的表型值。同时,利用SSR、AhTE、SRAP和TRAP等分子标记扫描亲本及群体的基因型用于构建分子遗传连锁图谱。最后结合多年多点的表型数据,采用QTL Icimapping V4.2中的完备区间作图法(inclusive composite interval mapping,ICIM)对7个环境下的株型相关性状进行加性QTL和上位性QTL分析。【结果】构建了一张包含363个多态性位点的分子遗传连锁图谱,所有标记被分配到20条染色体和1个未知连锁群;...     

基于顺序GISH-FISH花生栽培种的染色体分析

【目的】针对花生染色体较小,染色体细胞学标记少,细胞遗传研究相对滞后,染色体分类识别困难的问题,建立能够准确区分栽培花生（Arachis hypogaea L.,2n=4x=40,AABB）A、B染色体组的新核型,提高染色体识别准确率,以揭示栽培花生和野生供体亲本的染色体对应关系,鉴定栽培种花生染色体结构变异体。【方法】以花生栽培种（Arachis hypogaea L.,2n=4x=40,AABB）的2个可能供体亲本即花生野生种Arachis duranensis（2n=2x=20,BB）和Arachis ipaënsis（2n=2x=20,AA）全基因组DNA及5S rDNA和45S rDNA为探针,利用顺序基因组荧光原位杂交（GISH）和多色荧光原位杂交（McFISH）技术（简称顺序GISH-FISH）结合DAPI染色,在准确区分花生栽培种A、B染色体组的基础上,对花生栽培品种Z5163及其供体亲本染色体进行分析,建立花生栽培种新核型,并利用该核型对其他栽培品种的染色体进行分析,以探讨该核型的应用潜力和栽培花生染色体组成特点。【结果】以A. ipaënsis和A.duranensis全基因组DNA为探针的GISH分析表明,以A. ipaënsis为探针在花生栽培种20条B组染色体上能够产生清晰稳定的杂交信号,在A组染色体上没有信号,而以A.duranensis为探针,只在18条A组染色体能产生信号,但1对A组的小染色体“A染色体”不易被区分,因此,以A. ipaënsis为探针可以准确区分花生栽培种A、B染色体组;综合5S rDNA和45S rDNA Mc-FISH和DAPI染色分析,发现花生栽培种A、B染色体组DAPI带纹、5S rDNA和45S rDNA的分布分别与A.duranensis和A. ipaënsis一致,此结果支持A.duranensis和A.ipaënsis是花生栽培种的供体亲本。DAPI染色结果显示,A. ipaënsis及花生栽培种的B组染色体均有14条染色体显示着丝粒带纹,明显多于前人报道,表明仅利用DAPI染色来区分花生栽培种A、B组染色体的方法具有局限性。综合DAPI染色、rDNA、A.duranensis和A. ipaënsis基因组探针进行顺序GISH-FISH分析,建立了可以准确识别花生栽培种A、B染色体组新核型。然后利用该核型对3个栽培种品种的染色体组成进行了分析,首次发现一个自发的花生染色体代换系MS B1（A1）,揭示了栽培花生染色体B1与A1之间存在部分同源关系。【结论】野生花生A. duranensis和A. ipaënsis分别与栽培花生A和B基因组染色体间具有很好的对应关系;研究建立的基于GISH-FISH和DAPI染色的栽培花生新核型,不但可以准确区分大部分A、B组染色体,而且还能识别栽培花生在多倍体化和人工进化过程中可能存在的自发的染色体变异,揭示A、B组染色体间的部分同源性。     

北海市春季花生品种的适应性研究

[目的]为了选出适合北海本地推广种植的花生(Arachis hypogaea L.)新品种。[方法]对引进的14个花生品种进行比较试验,分别为桂花236号、桂花106号、桂花99、贺油1049、贺油1127、花育43号、柳花紫3号、金桂花8号、油泰228号、红珍珠、Z62/Q198、华油89、闽惠2号、对照种桂花21。[结果]参试品种中闽惠2号、桂花99的产量分别比对照桂花21号增加6.64%、4.24%,且出仁率、百果重表现突出,在抗病性方面表现较强,各方面综合性状好,为北海本地花生品种示范种植的首选品种,可再进行一次生产试验,综合比较再作推广。而贺油1049、华油89、金桂花8号、花育43号、柳花紫3号产量较低,各方面综合性状较弱,建议直接淘汰。[结论]闽惠2号、桂花99两个品种的产量高,综合性状好,抗病强,适合本地进行示范推广种植。     

Construction of Genetic Linkage Map Based on SSR Markers in Peanut （Arachis hypogaea L.）

Molecular genetic maps of crop species can be used in a variety of ways in breeding and genomic research such as identification and mapping of genes and quantitative trait loci （QTLs） for morphological, physiological and economic traits of crop species. However, a comprehensive genetic linkage map for cultivated peanut has not yet been developed due to the extremely low frequency of DNA polymorphism in cultivated peanut. In this study, 142 recombinant inbred lines （RILs） derived from a cross between Yueyou 13 and Zhenzhuhei were used as mapping population in peanut （Arachis hypogaea L.）. A total 652 pairs of genomic-SSR primer and 392 pairs of EST-SSR primer were used to detect the polymorphisms between the two parents. 141 SSR primer pairs, 127 genomic-SSR and 14 EST-SSR ones, which can be used to detect polymorphisms between the two parents, were selected to analyze the RILs population. Thus, a linkage genetic map which consists of 131 SSR loci in 20 linkage groups, with a coverage of 679 cM and an average of 6.12 cM of inter-maker distance was constructed. The putative functions of 12 EST-SSR markers located on the map were analyzed. Eleven showed homology to gene sequences deposited in GenBank. This is the first report of construction of a comprehensive genetic map with SSR markers in peanut （Arachis hypogaea L.）. The map presented here will provide a genetic framework for mapping the qualitative and quantitative trait in peanut.