全基因组关联分析在作物育种研究中的应用

全基因组关联分析(GWAS)是一种针对全基因组范围内的遗传变异进行基因分型,寻找某一群体内性状与分子标记或候选基因间关系的分析方法。GWAS对于连锁标记开发、目的基因挖掘和复杂性状的遗传研究具有重要作用,在作物数量性状研究和作物育种中得到了广泛的应用。本文简要综述了利用GWAS挖掘与作物重要性状关联基因的研究过程中,群体结构、群体数量、连锁不平衡(LD)等因素对GWAS的影响,并重点分析了GWAS在粮食作物育种研究中取得的最新进展,初步讨论了GWAS对作物遗传育种的意义、存在的问题和未来发展趋势等,为利用GWAS在作物育种方面的运用,促进作物分子标记辅助育种以及提高育种效率提供了一定的理论依据。     

SNP分子标记及其在甘蓝型油菜中应用的研究进展

甘蓝型油菜(Brassica napus,AACC,2n=38)是中国种植面积最大的油料作物.单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)分子标记作为最重要的分子标记技术对正向遗传学研究有极其重要的作用.过去五年,白菜(Brassica rapa)、甘蓝(Brassica oleracea)以及甘蓝型油菜的基因组序列的组装完成,更增大了SNP分子标记在油菜中的研究潜力.本文分析了SNP的生物性质及其技术研究,回顾SNP在甘蓝型油菜中的应用现状,重点关注SNP在连锁图谱构建以及关联分析中的应用,同时,综述了SNP在甘蓝型油菜种质资源分析、群体进化分析,以及分子标记辅助育种等方面的众多应用,旨在为理解和研究SNP分子标记在甘蓝型油菜中的应用提供参考.     

甘蓝型油菜5个重要性状QTL分析*

利用种皮色泽差异显著的甘蓝型油菜(Brassica napus)黄籽GH06和黑籽P174为亲本以及由它们构建的132个F2：3家系群体，对饼粕蛋白质含量、皮壳率、皮壳含油量、千粒重及种子含油量5个性状进行考察及QTL分析，5个性状均表现为连续分布，有的甚至表现出单向或双向超亲优势，表明5个性状均为多基因控制的数量性状。5个性状共检测到13个QTL，其中千粒重1个QTL，对表型变异贡献率为18.7%；饼粕蛋白质含量5个QTL，解释表型变异在7.8% ~14.4%之间；皮壳率3个QTL，解释表型变异在26.5%~32.8% 之间；皮壳含油量3个QTL及种子含油量1个QTL，解释表型变异在8.3% ~12.1%之间。在第20连锁群上，发现有饼粕蛋白质含量QTL与皮壳含油量和千粒重QTL重叠的区段。     

SSR分子标记在作物遗传育种中的应用

SSR（simple sequence repeat）是建立在PCR技术上的一种广泛应用的分子标记,具有含量丰富、多态性高、共显性等优点。本文简要介绍了SSR分子标记技术的原理和特点,重点介绍了SSR分子标记技术在作物遗传育种中的应用,主要在作物遗传多样性、基因定位、分子辅助标记、遗传图谱构建、品种鉴定和纯度鉴定等方面进行阐述。     

用DNA差异显示技术分离、测序和鉴定猪的两个新分子标记及其与性状的关联分析

为了寻找更多的和性状关联的猪候选基因或分子标记,用DNA差异显示技术扫描140头大白×梅山F2猪的DNA,发现了2个与猪的性状具有显著关联的分子标记,并对这2个分子标记进行测序和鉴定.标记1与最后肋骨处估测背膘厚(P＜0.01)、倒数三四肋骨处估测背膘厚(P＜0.01)、估测瘦肉率(P＜0.01)、骨重(P＜0.05)、骨率(P＜0.05)、肥肉重(P＜0.05)、肥肉率(P＜0.05)、瘦肥比率(P＜0.05)、肩部最厚处背膘厚(P＜0.05)、6～7胸椎间背膘厚(P＜0.01)等性状关联.标记2与背最长肌pH值(P＜0.05)、失水率(P＜0.05),系水力(P＜0.05),背最长肌肉色评分(P＜0.05),背最长肌含水量(P＜0.05)、肋骨数(P＜0.05)骨率(P＜0.05)、胸腰椎结合处背膘厚(P＜0.05)、胃净重(P＜0.01)等性状关联.经与GenBank进行Blast比较,这2个标记与已知的猪基因或基因组序列没有明显的同源性,提交到GenBank,登陆号分别为CN605659和AY626262.研究所用的方法为揭示新的猪候选基因或分子标记提供了一条新的途径.     

猕猴桃雄性基因RAPD标记S1032-850的获得及其应用

利用RAPD技术对美味猕猴桃(Actinidia deliciosa var.deliciosa)海瓦德×秦雄201杂交F1代雌雄分离群体进行分析,获得了与雄性基因链锁的RAPD标记.通过对300个随机引物的筛选和研究,得到了与猕猴桃雄性基因链锁的RAPD标记S1032-850,并在杂种后代、中华猕猴桃(A.chinensis var.chinensis)和美味猕猴桃雌雄个体上进行了验证.进一步对猕猴桃雄性RAPD标记S1032-850回收、克隆和测序,获得了该标记的核苷酸特定序列,由867bp的特定碱基序列组成,该序列片段已被GenBank收录,登陆号为AY336259.     

小麦抗白粉病分子育种研究进展

小麦白粉病是小麦生产的主要病害之一,应用抗病品种是防治该病的十分经济、有效的措施。近年来分子标记技术的发展为小麦抗白粉病基因的研究提供了极大的方便。目前为止,小麦基因组中已定名抗白粉病主效基因有38个,其中有41个基因位点的57个抗白粉病基因被标记和作图。本文详细叙述了小麦抗白粉病基因的来源、抗病基因利用及其分子标记研究现状,介绍了国内外分子育种研究最新进展,旨在为我国抗小麦白粉病分子育种提供参考。     

作物氮、磷、钾利用相关性状的QTL定位研究进展

选择和培育养分高效的作物品种,结合合理的耕作方式是解决土壤养分缺乏、肥料资源短缺和农业生态恶化等问题的有效途径。作物养分吸收利用等相关性状受微效多基因控制,易于产生基因与基因,基因与环境的互作,难以通过传统的育种手段提高作物养分的吸收和利用效率。然而,数量性状座位(Quantitative Traits Loci,QTL)的定位分析为作物的养分效率的数量性状遗传学研究和高效品种的选育提供了有效的手段和途径。本文主要对近年来国内外利用分子标记对作物养分吸收利用相关性状进行QTL定位的研究结果进行综述。     

水稻农艺性状QTL定位精确性及其影响因素的分析(综述)

随着分子票房的产生,运用分子标记进行ＱＴＬ研究已经作了很多的报道。近几年来,水稻农艺性状ＱＴＬ定位也已经作了许多研究,但各研究结果一致。本研究通过总结前人有关水稻ＱＴＬ定位的结果,分析了引起这些差异的原因,探讨ＱＴＬ的作用模式。认为已检出的各必状ＱＴＬ数目仍是较少的,当前ＱＴＬ定位结果并不精确,特别是对一些遗传率较低,贡献率较小的ＱＴＬ的检测是很不可靠的。另外,还提出一因多效性和基因连锁相结合方能     

小麦条锈病抗性基因定位及分子标记技术研究进展

条锈病流行对小麦生产造成巨大损失,选育和种植持久抗性品种是防治小麦条锈病最经济有效的策略。为达到多基因聚合培育持久抗病品种的目标,必须不断发掘抗病种质、解析其抗病遗传机制并开发分子标记。基于文献,对条锈病抗性基因发掘涉及的抗病性、分子标记、基因定位方法和定位进展及其在育种中的应用进行了综述,明确了小麦条锈病基因定位涉及技术的现状、局限性及优势,从而为后续的条锈病抗性基因发掘、多基因聚合和持久抗性小麦品种的选育与生产布局提供技术指导,以降低西北麦区和小麦主产区条锈病流行的频率,进一步促进国家粮食安全。     

玉米强优势组合7个主要穗部性状在3种环境下的QTL分析

玉米产量是遗传基础复杂的数量性状。利用玉米(Zea mays L.)单交种烟单 14 号杂交组合的 F1(Mo17×黄早四)自交后形成的 191 个 F2单株作为构图群体,构建了由扩增片段长度多态性(AFLP)和简单重复序列(SSR)两种标记组成的遗传图谱。F2继续自交衍生的 184 个相应 F2∶3家系用于玉米 7 个穗部性状表型的田间鉴定。采用以混合线性模型为理论基础的复合区间作图法和配套软件 QTLmapper/V2.0,在 3个环境下共检测到 76 个穗部性状的数量性状基因座(QTL)。其中穗粒重、穗重、出籽率、穗长、秃尖长、穗粗和轴粗的 QTL 数目分别为 8、8、11、10、9、10 和 20 个。大多 QTL 仅在单一环境下被检测到,单个 QTL解释的表型变异率很低,仅有 5 个 QTL 的加性效应贡献率大于 10%,绝大多数 QTL 显性效应贡献率小于 1%。基因作用方式 29%的 QTL 为加性,47%为部分显性,11%为显性,13%为超显性。控制玉米穗部性状的 QTL 在染色体间分布不均匀,且呈现成簇分布、毗邻分布等特征。各个 QTL 位点上起增效和减效作用的等位基因在双亲间分布不均匀,两个亲本均可以提供增效或减效等位基因。本研究结果对于玉米高产分子育种中分子标记辅助选择(MAS)和亲本选配等问题具有启发和指导作用。     

DNA分子标记技术及其在小麦育种及遗传研究中的应用

本文介绍了几种常用的DNA分子标记,如RFLP、RAPD、AFLP、SSR、STS、SNP等,并简要综述了分子标记技术在小麦遗传育种研究中的应用现状,包括基因标记与定位、遗传图谱构建、外源染色体鉴定与标记、种质资源鉴定和辅助育种等。     

苜蓿重要农艺性状关联分子标记研究进展

将不同品种的优良性状通过品种间的杂交集中到一个品种中是育种工作的主要目标,而利用基因型选择代替传统的表型选择将大大加快育种进程和提高育种效率,其中,DNA标记的获得是进行DNA标记辅助育种的重点。随着作物分子标记辅助育种技术的快速发展,苜蓿（Medicago sativa L．）重要性状关联的分子标记研究也取得了很大进展。本文就苜蓿草产量、抗病（虫）害、抗逆性和繁殖特性等主要农艺性状关联的分子标记研究进展进行了综述,主要包括RFLP（DNA－DNA杂交）、RAPD和SSR（PCR）以及AFLP（PCR与限制性酶切技术结合）等分子标记,最后还就苜蓿分子标记辅助育种（marker assisted selection,MAS）所面临的限制因素及其在苜蓿品种改良中的应用前景进行了探讨。     

分子标记在油菜育种中的应用

油菜是世界上重要的油料作物之一,为了提高油菜的产量,各国都致力于油菜的育种工作。随着分子生物学的迅速发展,分子标记技术广泛地应用油菜育种。本文从遗传和物理图谱构建、基因的定位与克隆、数量性状位点的遗传分析、遗传多样性的评估、分子标记辅助选择等方面,综述了分子标记在油菜育种中的应用。     

分子标记辅助选择在作物育种中的应用及展望

分子标记辅助选择(Marker-assisted-selection;MAS)是作物遗传改良的有效工具。随着高通量低成本SNP标记的开发应用和生物信息学的快速发展,MAS的应用拓展到了全基因组选择(Genomic Selection,GS),大大地提高了选择的效率和精准性。因技术和费用的限制,MAS未能广泛应用。为拓展MAS在作物育种中的应用路径,并发挥其最大潜力。通过查阅相关文献,综述了MAS在作物育种中的优势及其应用途径;分析了MAS应用受限的原因所在,并针对具体问题提出了对策;预测了MAS的应用前景:因高通量基因分型及基因组测序技术等的快速发展,未来MAS费用肯定显著降低,选择效率将大幅提升,致使MAS的应用空间更为广阔。     

分子标记在澳洲坚果遗传育种中的应用研究进展

分子标记技术是一种能够提高作物育种效率的有效工具,目前在澳洲坚果遗传育种等方面已广泛应用。本文综合阐述了分子标记技术在澳洲坚果种质资源的遗传多样性分析、DNA分子指纹图谱构建、遗传连锁图谱构建等方面的研究进展,并分析了其在澳洲坚果中的应用前景。     

利用BSA-Seq方法快速定位作物农艺性状QTL/基因概述

为了利用生物学技术和手段来解决农业问题,让基因组测序技术、转基因及基因编辑等现代分子生物学技术为农业遗传育种服务,实现常规育种与分子设计育种的紧密结合,加速作物精准育种进程,近年颇受学术界关注。现梳理了一些分子生物学专用名词概念,概述了目前在正向遗传学研究中如何利用极端表型材料基于全基因组测序的BSA-Seq方法(MutMap法、MutMap+法、MutMap-Gap法、QTL-seq法)快速定位重要农艺性状的QTL/基因,为快速定位和克隆候选基因提供新思路。     

基于简化基因组测序技术的甘薯HRM分子标记开发及其应用

目前甘薯中针对SNP位点的分子标记开发及应用的报道较少。为开发甘薯特异SNP分子标记,本研究利用简化基因组测序技术对甘薯种质材料进行测序,筛选稳定的SNP位点,将其开发为基于HRM技术的分子标记,并在甘薯种质材料中进行验证。通过对23个甘薯种质材料简化基因组测序数据的分析,共发现835 756个SNP多态性位点,筛选其中的3 650个含有SNP多态性位点的高质量测序片段,成功设计了134对引物;初步验证发现,22对(16.42%)引物没有扩增产物,15对(11.19%)引物扩增产物2个以上,36对(26.87%)引物的扩增产物没有差异。61对(45.52%)引物在8个样本中的扩增特异性好,而且样本之间有差异。最后筛选34对扩增多态性丰富的引物对52份甘薯种质材料进行扫描,发现材料间多态性介于27.27%~90.91%之间,平均多态性达到59.35%。聚类分析表明,参试52份甘薯种质材料之间的差异较小,多数材料与骨干亲本南瑞苕、徐薯18之间关系较近,国外引进甘薯材料和地方品种差异较大。建议在今后甘薯育种中尽量选用地方品种和国外甘薯品种,从而更好地拓宽甘薯遗传背景。本研究初步建立了基于简化基因组技术和HRM技术开发甘薯SNP分子标记的新思路,为今后甘薯SNP分子标记开发提供了参考。同时本研究开发的甘薯分子标记,丰富了甘薯分子标记类型,为甘薯研究者开展快速的分子标记研究提供了支持。     

高通量测序技术在微生物分子生态学研究中的应用

微生物在众多的自然和人工生态系统中发挥着核心的作用,但能够被培养分离的微生物在大部分生态系统中只占极少一部分,极大地限制了人们对微生物组成、功能及其潜在应用的认识。分子生物学方法,尤其是高通量测序技术应用到微生物生态学研究中,为认识微生物多样性、群落结构组成及其生态功能提供了有利手段。高通量测序作为一种新兴的免培养分子生物学技术,具备检测快速、准确、信息全面丰富等特点。随着高通量测序技术的不断升级换代,测序通量、读长和准确度的不断提升以及成本的大幅下降,该技术在过去十几年间被迅速应用于土壤、水体和肠道等微生物区系的研究中。本文简述了基于高通量测序技术的PCR产物测序技术和宏基因组学测序技术的原理、发展历程、数据分析方法与应用,以及宏基因组学测序技术在病毒学领域的应用,以期为微生物分子生态学研究提供参考。