芋种质叶绿体基因trnH-psbA序列特征及遗传多样性分析

为探讨浙江省不同地源芋种质的分化与遗传多样性,对30份来自不同县市的地方芋种的trnH-psbA序列进行克隆、拼接,并对序列进行多态性分析和不同地源遗传距离计算以及聚类分析。结果表明:30份芋种质trnH-psbA序列的长度为730~739 bp,保守位点有717个,多态性位点13个,均为自裔位点,插入/缺失位点有3个;共有3种类型序列,可分为2种单倍型,单倍型多样性为0.457 06,不同地源遗传距离变化小,为0~0.018 1,平均遗传距离为0.005 2;聚类分析可将所有芋资源分为2个类群,不同的芋资源存在一定的地理隔离,且与芋的类型相关。本研究对不同地源芋质进行trnH-psbA序列分析,进一步明确了地方小种存在丰富的遗传多样性,为芋种质分子标记开发与保护利用提供理论依据。     

基于叶绿体DNA序列atpI-rsp2和psbC-trnS的山药种质资源遗传多样性分析

【目的】基于叶绿体DNA（cpDNA）序列atpI-rsp2和psbC-trnS分析山药种质资源的遗传多样性,为山药种质资源鉴定、创新利用及新品种选育提供理论依据。【方法】以来自14个省（区）的64份山药种质为材料,对其atpI-rsp2和psbC-trnS序列进行多态性扩增并测序,经拼接、比对后,利用MEGA 7.0计算种质间的遗传距离并构建系统发育进化树,并利用DNAsp 5.0分析核苷酸多态性,采用NET Framework 4.6.1绘制单倍型间的中介邻接网络结构。【结果】atpIrsp2和psbC-trnS序列合并序列长度为1938 bp,共有117个插入/缺失位点（I_S）和14个变异位点（V_s）,转换率（S_i） 为49.1%,总体转换/颠换偏倚率（R）为0.928,共产生30种单倍型,其中有21种为独享单倍型,9种为共享单倍型,单倍型多样性（H_d）和核苷酸多样性（π）分别为0.9206和0.00139。atpI-rsp2序列和psbC-trnS序列及合并序列的Tajima’s D、Fu and Li’s D*和F*均为负值,其差异均未达显著水平（P>0.10）,说明这2个序列在进化上符合中性进化模式。64份山药种质的遗传距离为0~0.003865,平均遗传距离均为0.001400。中介邻接网络结构分析结果显示,30种单倍型可分为3类,其中,H5为较原始单倍型。【结论】64份山药种质资源的遗传距离较近,遗传背景相似,可能是由于长期地区间引种导致,与地理距离不完全相关。atpI-rsp2和psbC-trnS序列可用于山药物种鉴定和系统进化分析等研究领域。     

基于叶绿体基因的香蕉遗传多样性研究

以7种不同来源的香蕉为材料,选择2个叶绿体基因组的非编码区序列(即rpl16内含子序列和psaA-ycf3基因间隔序列),进行PCR扩增、克隆转化及测序,采用邻接法(NJ)构建系统进化树,并测算了相对遗传距离.结果表明,巴西蕉与另外6个抗枯萎病香蕉品种间存在一定的遗传差异,但遗传差异程度不大.     

基于叶绿体基因的文冠果遗传多样性及其遗传结构

为深入了解当前文冠果栽培群体和野生群体共存格局下的遗传多样性及其引种迁移格局变化,基于叶绿体测序分析数据,采用变异检测、多态性分析、单倍型分析、亲缘关系分析、Structure分析和主成分分析等方法,对9个野生群体和7个栽培群体共172个文冠果优树进行遗传多样性及其遗传结构研究。研究结果,为成功测序组装172个文冠果优树叶绿体基因组,均为典型的四分结构,基因组长度略小于参考叶绿体基因组,基因类别及数量与参考叶绿体基因组相当;共计检测到6类突变、52 460个SNP位点;其遗传多态性处于中低水平,各群体之间的遗传分化水平相对较低;多种分析方法得出的群体结构与单倍型分析结果基本一致,将16个群体分为4个组,根据地形位置可以划分为西部、中部、东北部和东南部。总体来说野生资源多样性较高,而栽培资源多样性较低。在当前野生群体与栽培群体共同存在的格局下,应优先保护野生群体,重点保护部分优株群体,可促进文冠果种质资源的有效保护与高效利用。     

甘薯种质资源的遗传多样性分析

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,对109份甘薯种质资源进行超氧化物歧化酶(SOD)、酯酶(EST)、多酚氧化酶(PPO)等3种酶同工酶的测定和分析.结果表明:甘薯不同器官的同工酶酶谱具有特异性,叶片的同工酶最稳定且最具代表性.酶谱类型极丰富,具有良好的多态性.聚类结果显示:第一大类包含半数以上品种,其中以国内品种为主;所有农家种被聚在一个中等类群中;美国引进品种在聚类图中非常分散;日本引进品种大多独立聚在一类,亲缘关系较近.     

甘薯种质资源的遗传多样性分析

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,对109份甘薯种质资源进行超氧化物歧化酶（SOD）、酯酶（EST）、多酚氧化酶（PPO）等3种酶同工酶的测定和分析。结果表明：甘薯不同器官的同工酶酶谱具有特异性,叶片的同工酶最稳定且最具代表性。酶谱类型极丰富,具有良好的多态性。聚类结果显示：第一大类包含半数以上品种,其中以国内品种为主;所有农家种被聚在一个中等类群中;美国引进品种在聚类图中非常分散;日本引进品种大多独立聚在一类,亲缘关系较近。     

甘薯种质资源遗传多样性的ISSR分析

【目的】明确保存的甘薯种质资源的遗传背景,为甘薯杂交育种提供理论依据。【方法】应用ISSR分子标记技术,对34份甘薯种质资源进行了遗传多样性分析。【结果】15个ISSR引物在34份甘薯种质材料中共扩增出2 187条带,其中多态性带有1 099条,平均每个引物扩增出73.27条多态性带,多态性百分率为50.25%;聚类分析将34份甘薯种质材料划分为4大类。【结论】明确了具有代表性的甘薯种质材料的遗传背景,为今后甘薯杂交育种提供了初步理论依据。     

甘薯种质资源遗传多样性的ISSR分析

[目的]利用ISSR分子标记分析不同类型甘薯种质的遗传多样性,为甘薯种质资源的传播途径分析、分类鉴定、有效利用及杂交亲本选择等提供参考依据.[方法]从100条ISSR引物中筛选出多态性好、扩增条带清晰且重复性好的ISSR引物,利用其对129份甘薯种质材料进行扩增,通过DPS 7.05计算不同种质间的遗传距离,并采用非加权配对算术平均法(UPGMA)进行聚类分析.[结果]以筛选获得的20条ISSR引物对129份甘薯种质材料进行扩增,共获得232条条带,其中多态性条带230条,多态性条带比例达99.14%,平均每条ISSR引物扩增出11.60条条带.基于ISSR分子标记的5份野生种平均遗传距离为0.4637,124份甘薯栽培种平均遗传距离为0.1805.野生种与地方品种、引进品种和育成品种间的平均遗传距离分别为0.4688、0.4618和0.4643;而在124份栽培种中,地方品种与引进品种间的平均遗传距离最大(0.2024),引进品种与育成品种间的平均遗传距离最小(0.1673),地方品种与育成品种间的平均遗传距离为0.1978.聚类分析结果表明,当在遗传距离为0.3200时可将野生种与栽培种完全区分开;5份野生种在遗传距离为0.3200时又被划分为4个类别;124份栽培种在遗传距离为0.2000时可划分为6个类别,其中,新种花、福菜薯18号和黄皮9号3个品种各自单独组成一个类群(第Ⅰ、Ⅱ和Ⅴ类),金山57、豫薯8号和瑞薯1号组成第Ⅲ类;第Ⅳ类包含93个地方品种和育成品种;第Ⅵ类由25个地方品种和育成品种组成.[结论]不同类型和不同来源地的甘薯种质资源间存在较大遗传差异,以野生种与栽培种间的遗传差异最大,而栽培种间又以地方品种和引进品种间差异较大,即地方品种资源在我国甘薯育种亲本选择利用方面还具有很大的应用潜力.ISSR分子标记是一种适用于甘薯资源遗传多样性分析的理想分子标记.     

柑橘体细胞胞质遗传及叶绿体SSR引物开发

以38个组合的柑橘体细胞杂种(或胞质杂种)为试验材料,综合应用RFLP、CAPS和cpSSR分子标记技术,对这些杂种的线粒体和叶绿体遗传组成进行了分析;同时对试验技术体系进行了完善与拓展,开发了柑橘叶绿体SSR标记;并对柑橘愈伤组织长期继代保存过程中胞质基因组遗传变异进行了分析,主要结果如下:     

基于叶绿体DNA变异的山荆子种质遗传多样性和系统演化

【目的】山荆子是中国原产苹果属植物中分布最广泛的种,母系遗传的叶绿体基因组的非编码区适用于较低的分类阶元（如科、属）的系统研究。对野外考察新收集的山荆子种质的叶绿体DNA（cpDNA）非编码区进行测序,解析其序列遗传变异,从母系遗传基因的角度探究山荆子不同居群的遗传多样性和系统演化关系,为我国山荆子种质资源的起源演化以及收集和保护提供理论依据。【方法】利用4对叶绿体DNA引物扩增新收集的215份山荆子种质资源的4个非编码区trnH-psbA、trnS-trnG spacer+intron、trnT-5'trnL和5'trnL-trnF,对每个基因间区正反向测序获得的序列进行人工校对后,使用MEGA 7.0进行序列拼接和比对,并构建山荆子不同居群间基于遗传距离的Neighbour-Joining系统发育树;使用DnaSP ver5.10.01计算叶绿体DNA的遗传多样性参数,计算不同居群间的基因流和基因分化;利用Arlequin v3.5分析标准分子变异（AMOVA）;运用NetWork ver4.6.1.2构建种内居群间的叶绿体DNA单倍型邻接网络关联图。【结果】4个叶绿体DNA非编码区经测序、拼接、比对和合并之后的片段长度为3 777 bp,共有171个多态性变异位点,其中包含150个插入-缺失位点、20个简约信息位点和1个单一突变位点。在215份山荆子种质中,trnH-psbA、trnS-trnG spacer + intron、trnT-5'trnL和5'trnL-trnF区域的变异位点数量分别为26、32、103和10个,单倍型数量分别为8、8、6和4个,合并之后的叶绿体DNA片段的单倍型为24个。核苷酸多样性最高的区域为trnT-5'trnL（Pi=0.01174）,单倍型（基因）多样性最高的为trnS-trnG spacer+intron（Hd=0.599）,最低的为5'trnL-trnF（Hd=0.228）。215份山荆子种质叶绿体DNA多样性较高（Hd=0.727,Pi=0.00577）。Tajima’s D检验中,4个cpDNA区域在各检验水平上均不显著,检测的4个cpDNA区域在进化上遵循中性模型。AMOVA分析表明遗传变异主要存在于群体内部。【结论】供试4个叶绿体DNA非编码区适合苹果属山荆子种质遗传多样性和系统演化分析。在叶绿体DNA水平导致山荆子群体进化的原因不是自然选择,而是突变压力和遗传漂变。群体间遗传分化与其地理距离不完全相关。山荆子可能为多点起源,推测黑龙江和吉林,内蒙古,甘肃和山西为3个可能的起源地区。     

基于全长转录组序列、核基因与叶绿体基因分析琼岛杨在杨属的亲缘关系

  目的  琼岛杨是我国热带地区发现的一种杨树,至今其分类和进化鲜有报道。本研究旨在通过三代全长转录组测序等方法了解琼岛杨在杨属中的分类与进化。  方法  基于Pacbio Sequel测序技术获取的热胁迫下琼岛杨、加杨和小叶杨完整全长转录本数据,通过直系同源基因计算非同义替换值（Ka）、同义替换值（Ks）及Ka/Ks值,比较直系同源基因在热胁迫下的表达模式,并结合毛果杨和簸箕柳的直系同源基因,构建了5个树种的进化树来分析杨树亲缘关系。通过克隆琼岛杨核基因（nrDNA:UDP-SQ和POPTRDRAFT_575699）和叶绿体基因（cpDNA:atpⅠ和trnF）,分析基因序列在琼岛杨种群中的多态性,计算琼岛杨种内遗传距离,及与19个树种（5个杨树组和1个类外群组）的种间遗传距离。基于最大似然法和最小进化法构建了琼岛杨与19个树种的进化树,以分析琼岛杨在杨属的亲缘关系。  结果  三代转录组测序共获得660组琼岛杨、小叶杨和加杨的直系同源基因,Ks平均值为0.150 5,峰值为0.02,Ka/Ks < 1,占比97.27%,这显示了3种杨树较近的亲缘关系。直系同源基因表达模式分析发现,3种杨树在热胁迫下具有相同的表达模式。利用遗传距离法计算琼岛杨与19个树种中atpⅠ、trnF、UDP-SQ和POPTRDRAFT_575699等4种基因遗传距离的平均值,发现琼岛杨与白杨组具有最近亲缘关系,平均值为0.011。  结论  基于三代全长转录组测序获得的直系同源基因分析显示出,琼岛杨与其他杨树具有较近亲缘关系。克隆cpDNA和nrDNA基因,计算遗传距离和构建的进化树均表明琼岛杨与白杨组具有最近亲缘关系。cpDNA的多态性以及进化分支置信度明显高于nrDNA,表明在琼岛杨中cpDNA比nrDNA基因更具备物种鉴别能力。      

基于线粒体COII基因序列的长江下游翘嘴群体遗传多样性分析

【目的】明确长江下游翘嘴鲌（Culter alburnus）群体遗传多样性的丰富程度和进化历史,为其育种及遗传改良打下基础。【方法】在长江下游水域（淀山湖、高邮湖、太湖、长荡湖及长江江苏段）设点捕获收集翘嘴鲌野生样本,基于线粒体COII基因序列分析5个翘嘴鲌野生群体的遗传多样性,使用DNASPv5计算群体单倍型并进行Tajima’s D和Fu’s Fs中性检验,运用Arlequin 3.5进行遗传多样性分析、群体分子方差分析（AMOVA）及计算遗传距离和基因流（Nm）。【结果】 5个翘嘴鲌野生群体197个个体的COII基因序列有效长度为425 bp,存在31个变异位点,变异率为7.29%;其碱基含量排序为T （29.61%） >C （28.03%） >A （24.19%） >G （18.17%）,AT含量为53.8%,CG含量为46.2%。31个变异位点在197个个体中共定义出13种单倍型（hap1~hap13）,单倍型多样性指数（H_d）为0.273~0.603,以长江群体和长荡湖群体的最高,太湖群体的最低;核苷酸多样性指数（P_i） 为0.001~0.017,以长荡湖群体的最高,淀山湖群体的最低。5个翘嘴鲌野生群体间的遗传距离为0.002~0.015,即群体间无显著差异;不同群体间的Nm为2.443~54.325,以太湖群体与淀山湖群体间的Nm最大（54.325）,长荡湖群体与淀山湖群体间的Nm最小（2.443）; AMOVA分析结果显示,不同群体间的遗传变异为10.47%,而群体内的遗传变异为89.53%。在5个翘嘴鲌野生群体中,仅长江群体的Tajima’s D和Fu’Fs均为负值且具有显著意义,故推测该群体曾发生过群体扩张现象。【结论】长江下游翘嘴鲌群体表现出低单倍型多样性和高核苷酸多样性,遗传多样性较丰富,群体间存在遗传分化但分化程度差异不显著。因此,后续研究应增加野生翘嘴鲌群体的样品数量和调查水域,全面而系统地评估长江下游各水域翘嘴鲌的种质资源状况,为建立自然保护区及人工增殖放流提供科学依据。     

57株镰孢菌ISSR分子标记及其遗传多样性分析

为明确美丽组尖孢镰孢菌和李瑟组镰孢菌种间和种内的差异与亲缘关系,以采自不同寄主的57株镰孢菌(Fusarium)为研究对象,采用ISSR-PCR标记技术对其进行遗传多样性分析,结果表明:利用11条引物对供试的3种菌株进行ISSR-PCR扩增,共扩增出121条条带,其中多态性位点为117个,多态性比例为96.7%,平均每条引物产生条带为11条。说明镰孢菌基因组DNA的SSR区域具有明显的多态性,镰孢菌的遗传多样性采用ISSR技术是可行的分析。聚类分析结果表明:57个菌株间的遗传相似系数为0.568～0.992,当相似系数为0.568时,供试菌株可明显分为两大类群,第一类群IG-I为1～35,全部为美丽组尖孢镰孢菌,第二类群IG-II为36～57,全部为李瑟组镰孢菌;第二类群又可以分为两大亚类群,第一亚类为轮枝镰孢菌,第二亚类为层生镰孢菌。ISSR类群划分与镰孢菌菌种分类之间具有一定的相关性,而与其地理来源无相关性。本研究镰孢菌种间与种内均表现出明显的遗传差异。     

苗药小花清风藤叶绿体基因psbA-trnH序列特征及遗传多样性分析

基于psbA-trnH序列分析,探讨黔产小花清风藤种质资源遗传多样性、系统进化与分子鉴定方法,对贵州苗药小花清风藤4个县区产地13个居群样品进行psbA-trnH序列PCR扩增。应用Codon Code Aligner 8.0.2软件进行校对拼接,分析居群遗传距离、单倍型数量与多样性,构建系统进化树。结果表明:13条小花清风藤叶绿体基因psbA-trnH 序列长度为469~488 bp,多态性位点数共37个,简约信息位点14个,自裔位点23个,插入/缺失片段3个;居群间的遗传距离变化范围为0~0.085 9,平均遗传距离为0.025 3,具有4个单倍型,单倍型(基因)多样性(Hd)为0.679;Fu and Li's D^*检验、Fu and Li's F^*检验、Tajima's D检验中P值均大于0.10,无统计学意义,说明黔产小花清风藤进化速率不一致,遗传多样性分化较丰富。本研究丰富了小花清风藤及其同属植物的研究数据,为小花清风藤的分类鉴定、系统演化和分子标记开发等研究提供了一定参考。     

基于SCoT标记的朱顶红品种遗传多样性分析

  目的  进一步从分子水平分析朱顶红Hippeastrum rutilum品种间的遗传多样性、亲缘关系和亲本鉴定。  方法  利用正交试验设计方法筛选朱顶红目标起始密码子多态性分子标记(SCoT)体系,并以41份朱顶红品种为材料对遗传多样性和亲缘关系进行分析。  结果  ①朱顶红SCoT标记最佳反应体系(20 μL):包括DNA 40 ng,引物 0.1 μmol·L?1;MgCl₂ 2.0 mmol·L?1,dNTPs 0.4 mmol·L?1和rTaq DNA聚合酶0.75 U (1 U=16.67 nkat)。② 12条SCoT引物从41份朱顶红品种获得77条多态性条带,平均多态性比率高达86.52%。朱顶红品种间遗传相似系数为0.292 3~0.834 3,表明41份朱顶红品种间遗传多样性较高,遗传范围广。③非加权配对算术平均法(UPGMA)聚类表明:朱顶红SCoT标记聚类与花色的相关性较大,但与瓣型相关性不大。在遗传相似系数0.420 0处将41份朱顶红品种分为两大类:第Ⅰ大类既有重瓣品种又有单瓣品种,第Ⅰ大类又分为4个小类,其中相似花色的聚为一类,Ⅰd小类中单瓣、白色的‘绣球’‘Hydrangea’(20号)和红色的‘奇迹’‘Miracle’(22号)可能是重瓣、橙红和白色组成的复色花(21号‘迎春’‘Yingchun’)的亲本;第Ⅱ大类品种多为复色花。  结论  SCoT标记技术可有效地应用于朱顶红品种间遗传多样性分析和可能亲本的鉴定。图6表4参21     

48份甜玉米自交系的遗传多样性分析

以48份甜玉米自交系为材料,采用40个SSR标记检测其基因组DNA,探究其等位变异情况和自交系间的亲缘关系。结果表明,共检测到86个位点的等位基因变异,平均每对引物检测出的等位基因变异为2.15个,变异范围为1～4个,平均多态性信息含量为0.49,变异范围为0.04～0.80。聚类结果将48个甜玉米自交系分为3个类群,与材料来源基本吻合。     

甘薯抗草甘膦生理指标及其相关基因EPSPS和AKR的表达

【目的】研究草甘膦胁迫下甘薯生理指标以及EPSPS和AKR 2个基因相对表达水平的变化,探讨甘薯耐草甘膦的分子机制。【方法】选取对草甘膦敏感性不同的2个甘薯品种N3589(草甘膦敏感型品种)和鄂薯11(草甘膦抗性品种)为试验材料,以喷施清水为对照,研究喷施草甘膦后甘薯莽草酸和脯氨酸含量及根系活力的变化,以及EPSPS和AKR基因的表达情况。【结果】与喷施清水对照相比,喷施草甘膦后,草甘膦敏感型甘薯品种N3589叶片的莽草酸含量显著升高,草甘膦抗性甘薯品种鄂薯11的莽草酸含量升高不显著;2个品种甘薯块根和叶片的脯氨酸含量均显著升高;植株的根系活力均显著降低。q-PCR结果显示,在喷施草甘膦后,草甘膦敏感型甘薯品种N3589的EPSPS基因显著下调,AKR基因先上调表达后下调表达;而草甘膦抗性甘薯品种鄂薯11的EPSPS基因显著上调,AKR基因先下调表达后上调表达。【结论】甘薯耐草甘膦主要是因为喷施草甘膦之后,EPSPS基因迅速上调表达,从而减少体内莽草酸累积对植株造成的伤害;与此同时,喷施草甘膦后AKR基因迅速上调表达,参与了甘薯体内草甘膦的代谢。     

基于线粒体DNA分析青鱼养殖群体的遗传多样性

为了解安徽省养殖青鱼群体的遗传多样性变化,基于线粒体Cytb基因与D-loop区采用直接测序的方法,分析了安徽省滁州、怀远和无为3个青鱼养殖群体的遗传多样性和群体分化,并评估突变、环境选择和基因流等因素对遗传多样性的影响。结果显示:3个群体具有丰富的遗传多样性(Hd 0.5,Pi 0.05);群体间出现了高度分化(Fst 0.15),但是仍有遗传背景交叉;Cytb基因与D-loop区分别检出9个和41个变异位点;群体间基因交流明显(Nm 1);受到纯化选择作用(Ka/Ks=0～0.099)。     

基于线粒体Cytb序列的3个宽体金线蛭群体遗传多样性分析

对江苏省扬州高邮、苏州张家港、泰州海陵3个地区宽体金线蛭自然群体的线粒体Cytb基因全序列进行了测定和分析。结果显示:宽体金线蛭Cytb基因全长1 146 bp,样本的A、G、T、C平均含量分别为27.57%、15.77%、43.49%、13.17%,A+T含量(71.06%)明显高于G+C含量(28.94%)。在77个宽体金线蛭样本中,共检测到96个多态位点,其中有58个简约信息位点,获得47个单倍型,共享单倍型数目1个。3个宽体金线蛭群体的平均单倍型多样性、核苷酸多样性、平均核苷酸差异数分别为0.9781、0.0133、15.20,其中泰州海陵群体的单倍型多样度(0.987 7)和核苷酸多样度(0.013 1)最高。3个群体间的遗传分化指数F_(st)为0.065 1～0.175 6,且差异显著(P0.05),不同群体间存在一定的遗传分化。分子方差分析(AMOVA)表明,11.13%的变异来自群体间,88.87%的变异来自群体内。用邻接法构建的单倍型系统发育进化树显示,不同地理群体的个体呈交错分布,没有形成明显的地理谱系。中性检验和核酸不配对分布结果表明,3个宽体金线蛭野生群体总体大小保持相对稳定,没有发生明显的种群扩张。