SSR分子标记及其在植物遗传育种中的应用

分子标记技术是基于生物体基因组的遗传分析方法,在植物的亲缘关系分析、遗传多样性分析、遗传图谱构建、分子辅助育种、品种鉴定等研究中已有广泛应用。其中微卫星分子标记(Simple sequence repeats,SSRs)技术作为一种新世纪遗传学研究工具,以其信息量大,重复性好、可靠性高和多态性丰富等优点,在植物遗传育种研究中表现出很大的优势。本文简要介绍了简单重复序列(SSRs)标记的分布、功能、技术优缺点和产生多态性的机理,并对SSR标记在植物遗传多样性、遗传图谱构建、基因定位与克隆、分子标记辅助育种等研究中的应用情况进行了综述,为植物资源利用、开发和保护等研究领域的应用提供参考。     

SSR标记在果树遗传育种中的应用

每个SSR序列的基本重复单元次数在不同基因型间的差异,从而形成其座位的多态性.SSR技术在果树育种中,主要应用在构建遗传图谱、DNA指纹图谱的建立种质资源的遗传多样性等.本文主要简述了SSR标志的原理和特点,并从亲缘关系和遗传多样性、遗传连锁图谱构建及基因定位、DNA指纹和品种鉴定、分子标记辅助育种等方面介绍了近年来SSR技术作为一种新的DNA分子标记技术在果树上的应用现状及前景.     

化州橘红种质资源的SSR标记分析

利用核基因组简单序列重复（Simple sequence repeat,SSR）DNA标记,对11份化州橘红及其相关种质的遗传多样性进行了研究。结果表明：6对SSR分子标记引物共扩增出32个等位基因,每对引物可扩增3～8个等位基因;11份种质在SSR位点上的PIC值介于0.1763到0.4400之间,平均为0.2761。聚类分析表明,在Nei s遗传相似系数0.85处,可将所研究的种质分为6组,其中有5组分布有化州橘红种质,表明化州橘红不同种质间有较大的遗传差异。     

基于SSR荧光标记构建睡莲核心种质

采用SSR荧光标记技术对240份睡莲资源进行遗传多样性分析;利用Structure软件分析其群体结构,采用主成分分析和聚类分析进行验证;基于最小距离逐步取样法构建核心种质并进行t筛选验证。结果表明,16对SSR荧光引物共检测到205个等位基因,平均Shannon’s信息指数(I)为0.2036,Nei’s基因多样性指数(H)为0.1168,有效等位基因数(N_e)为1.1697,表明睡莲的遗传多样性丰富。Structure软件分析结果显示最优的群体数K值为3,群体间有少量种质混杂;群体结构分析将240个睡莲品种(种)分为3个类群。采用最小距离逐步取样法,按70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%和10%的比例取样,各个核心子集遗传多样性指数总体上变化不明显;最终确立了15%的取样比例,包含36个睡莲品种(种)核心种质,其中Shannon’s信息指数(I)保留率为117%,Nei’基因多样性指数(H)保留率为118%,有效等位基因数(N_e)保留率为102%。t检验结果表明,构建的包含36个睡莲...     

黄瓜霜霉病菌SSR遗传多样性分析

以来自黑龙江省、吉林省、辽宁省、北京、山东省、江苏省、湖北省和广东省8个省份的36株黄瓜霜霉菌为试材,采用SSR分子标记的方法,研究了黄瓜霜霉病菌的遗传多样性。结果表明:中国黄瓜霜霉菌遗传分化较大,群体遗传多样性比较丰富。利用11对SSR引物共扩增出170条谱带,其中多态性条带160条,占总带数的94.1%。从11对引物中筛选出了多态性好、条带清晰的引物D13。通过NTSYS软件构建了黄瓜霜霉菌的亲缘关系树状图,聚类分析结果表明,菌株间的相似系数在0.43~1.00,说明SSR遗传多样性与菌株的地理来源存在一定的相关性。     

西双版纳黄瓜群体遗传多样性的SSR分析

 西双版纳黄瓜(Cucumis sativus L.var.xishuangbannanesis Qi et Yuan) 是我国特有的黄瓜变种。以20世纪70年代末收集的30份西双版纳黄瓜种质273个样本为研究对象, 利用SSR技术从群体水平分析其遗传多样性。273个样本的多态位点百分率、Nei's基因多样性指数(H) 和Shannon信息指数(I)分别为92.86%、0.1818和0.2972。比较30份种质的遗传多样性指标, 显示种质间遗传变异54.06% , 种质内遗传变异45.94%。17号种质的遗传多样性最高(H = 0.1376, I = 0.2032, 多态位点百分率37.21% ) 。聚类分析结果显示, 大多数种质的分组与瓜皮色和瓜肉色基本一致。按不同来源地将种质分为5个群体,其中景洪群体的遗传多样性最高, 其多态位点百分率、H值和I值分别为76.19%、0.1562和0.2516。群体间遗传一致度在0.9071～0.9889之间。聚类分析结果显示不同来源地的西双版纳黄瓜在遗传组成上存在差异。群体遗传分化系数和基因流分别为0.2201和1.7718, 表明西双版纳黄瓜群体间基因分化不明显, 基因交流基本顺畅。     

利用SSR标记技术构建黄瓜遗传连锁图谱

利用抗黄瓜花叶病毒病(CMV)的黄瓜材料F-3和感CMV的黄瓜材料HZL04-1为亲本,构建包含190个F2后代的遗传作图群体。结果表明:采用SSR、EST-SSR和SCAR 3种分子标记技术对该群体进行遗传连锁分析,获得1个包含170个SSR标记,6个EST-SSR标记,3个SCAR标记的黄瓜遗传连锁图谱,该图谱涉及7个连锁群,总长度为862.886 cM,平均图距为4.79 cM。该图谱的构建为黄瓜抗CMV的QTL定位奠定了基础,并确定了连锁群与染色体之间的对应关系。     

甜樱桃SSR标记的选择性扩增微卫星( SAM) 法筛选

 以甜樱桃‘红灯’为试材, 应用选择性扩增微卫星( SAM) 法分离、克隆了100个SSR序列, 其中81个非重复, 可用。加上搜索数据库所获得的1个SSR序列, 一共82个序列用于特异引物的设计。仅从69个序列的77个基因座设计出特异引物。合成38对特异引物, 对其中的36个基因座进行检测。其中19对引物扩增出相应大小的片段, 另外8对引物扩增出非预期片段。最后, 以27个甜樱桃种质的基因组DNA为模板, 从27对可扩增出带的引物中, 筛选出多态性引物24对, 获得了24个甜樱桃基因座特异性SSR标记。     

SSR标记对大颖针禾种群遗传结构的研究

以大颖针禾7个不同地理种群100个样本为研究对象,利用SSR技术从群体水平进行遗传结构的研究。结果表明:大颖针禾遗传多样性丰富,Nei’s基因多样性指数H=0.2244,Shannon多样性指数I=0.3355,这2个指标都在YT种群最高,MSS种群最低;大颖针禾种群的遗传分化系数Fst=0.5475,即在总的遗传变异中有54.75%存在于种群间,种群间遗传距离GD变幅为0.0871~0.2441,地理距离和遗传距离之间无相关性;通过聚类分析,以遗传距离0.14为标准,大颖针禾种群可划分为4个类群。     

枇杷全基因组SSR标记开发及其多态性研究

搜索枇杷全基因组范围内的SSR位点,分析其分布特点,同时使用10个枇杷品种的重测序数据对这些位点的基因型进行分析。结果显示共获得103509个SSR位点,二核苷酸重复类型有73604个,占71.1%,以AT/TA为主。三核苷酸重复类型占15.0%,以AAG/CTT为主。对10个枇杷样本进行重测序,分别获得32～206 Mb的reads,测序深度为12.9×～81.3×。本研究中新开发2个脚本程序(Flank和SSRtype),对重测序数据Reads中包含的SSR位点长度进行了分析,确定基因型。‘早钟6号’的测序深度达到12.9×,能够覆盖80%的SSR位点,说明12×以上的测序深度能够满足SSR位点的分析。枇杷中大量SSR位点为多拷贝(占78.4%),为单个品种单个位点产生3条以上的条带,而在所有品种中呈现两拷贝的SSR位点有12 962个(占12.5%),这些位点产生的多态性条带分别为2～10条不等,多态性信息含量的中位数为0.269,大于0.5的位点有526个。从中挑选20对引物进行荧光PCR,结果显示这些引物的多态性与重测序分析结果一致。     

基于全基因组序列的马铃薯SSR标记开发与连锁图谱加密

本研究检索了马铃薯全基因组范围内的SSR序列,并分析了其分布特点。通过开发设计位于目标染色体上的SSR引物,对连锁图谱进行加密和低温糖化抗性QTL定位。结果表明,马铃薯基因组上分布着28 609条SSR序列,平均分布于12条染色体上。其中2碱基、3碱基和4碱基基序SSR序列分别有15 943、11 053和1 613条,富含A或T的SSR数分别占2碱基、3碱基和4碱基基序SSR总数的88.6%、45.0%和26.0%。根据SSR序列两侧保守的侧翼序列,设计了位于5号染色体（chr05）上的SSR引物40对,其中有35对能有效扩增,20对引物的目标片段有多态性,13对引物的32个多态性位点定位到chr05上,将平均标记间距从9.0 cM缩小为1.7 cM,低温糖化抗性QTL的2 LOD置信区间从26.0 cM缩小为4.0 cM;6号染色体（chr06）上新设计SSR引物59对,有54对能有效扩增,25对引物的目标片段有多态性,12对引物的30个多态性位点被定位到chr06上,将平均标记间距从5.5 cM缩小为3.5 cM,低温糖化抗性QTL区间从9.0 cM缩小为3.7 cM。研究结果为抗低温糖化QTL的图位克隆奠定了良好基础,为马铃薯抗低温糖化分子育种提供了辅助标记。     

草莓属种质资源亲缘关系的SSR 标记分析

 用20对SSR引物对草莓属83份资源包括14个种和自然五倍体以及未鉴定的材料进行PCR扩增。在20个SSR位点共获得363个等位基因。每个位点扩增等位基因8 ~ 34个,平均18.2个,各位点多态性信息含量（PIC）在0.6691 ~ 0.9431,平均为0.8598。聚类分析表明,同属一个种的草莓资源被紧密地聚在一起。以种为单位,3个八倍体种智利草莓、弗州草莓和栽培种凤梨草莓亲缘关系很近,而八倍体种与其他低倍性野生种亲缘关系较远;在低倍性草莓种中,伞房草莓、五叶草莓、日本草莓、蝦夷草莓、高原草莓、黄毛草莓和绿色草莓聚在一组,具有较近的亲缘关系,而森林草莓、东北草莓、东方草莓、麝香草莓和自然五倍体草莓聚在一组,具有较近的亲缘关系。自然五倍体草莓可能起源于森林草莓或东北草莓与东方草莓或麝香草莓的自然杂交。     

基于中国樱桃转录组的SSR分子标记开发与鉴定

对中国樱桃(Prunus pseudocerasus Lindl.)休眠芽转录组数据进行了SSR位点搜索和分析,发现了7 197个SSR位点,总的发生频率为15.62%。SSR重复类型以二核苷酸发生频率最高(58.65%),三核苷酸次之(34.72%)。利用8对多态性引物在24份樱桃种质中进行了引物有效性验证和遗传多样性分析,结果表明有效等位基因数最大值为2.92(Pp SSR2),最小值为1.09(Pp SSR8),平均值为1.73;香农多样性指数变化范围是0.202~1.290,平均值为0.755。观察杂合度和期望杂合度的变化范围分别是0.083~0.917和0.082~0.671;平均值分别为0.391和0.384。香农多样性指数、观察杂合度和期望杂合度3个多样性指数最大值均出现在位点Pp SSR2,最小值出现在位点Pp SSR8。基于SSR标记的24份樱桃种质的聚类结果与经典的形态学分类不完全一致,但聚类结果清晰地划分出5个不同组别,说明浙江省的中国樱桃种质资源遗传多样性丰富。两个龙泉地方品种与其他的浙江樱桃种质资源明显不同,它们与山樱和浙闽樱有着更紧密的遗传关系,该地方品种可以作为樱桃新品种选育的优良材料,有利于拓宽现有樱桃栽培品种的遗传背景。     

黄瓜抗白粉病染色体片段导入系的SSR鉴定

 以黄瓜高抗白粉病品种JIN5-508为供体亲本,以高感白粉病品种D8为轮回亲本,通过多代回交后自交,并在每个世代结合白粉病抗性进行接种鉴定,获得了17个以D8为遗传背景但具有抗白粉病的染色体片段导入系。利用平均分布于黄瓜7条染色体上的324对SSR引物对17个导入系63个抗病单株（病情指数 ≤ 10）的染色体导入片段特征进行了鉴定。结果表明：74对SSR引物在亲本间表现多态性;63个抗病单株中单片段导入系共25株,占39.68%;导入双片段的共32株,占50.79%;有3个供体片段导入的为4株,占6.35%;无片段导入的2株,占3.17%。出现频率较高的导入片段共4个,分别位于1号染色体的23.4 ~ 41.3 cM、3号染色体的51.1 ~ 54.0 cM、4号染色体的9.3 ~ 11.3 cM和6号染色体的1.4 ~ 3.2 cM处,出现的频率分别为74.6%、44.4%、25.4%和7.9%。     

苹果酸度基因（Ma）SSR 标记及遗传分析

 研究果实含酸量的遗传特性及其酸度基因的分子标记可以为果品品质育种提供辅助手段。以果实低酸的‘短枝富士’（Spur Fuji）和高酸的‘粉红女士’（Pink Lady）F₁代群体（216株）为试材,利用SSR（simple sequence repeat）技术,结合集群分类分析法（bulked segregation analysis,BSA）进行了苹果酸度基因（Ma）分子标记研究。经过102对SSR引物的筛选,获得了与果实酸性状紧密连锁的分子标记CH03d12₁₀₄和CH03d12₁₁₈两个位点,连锁距离分别为3.24和2.31 cM。分析表明Ma₁与Ma₂对果实含酸量有控制作用,Ma对ma表现为完全显性。     

野生毛花猕猴桃果实表型性状及SSR遗传多样性分析

以江西省武功山境内的70份野生毛花猕猴桃种质资源为试材,对其果实表型性状、SSR遗传多样性及其亲缘关系进行分析和评价。根据UPOV（国际植物新品种保护联盟）公布的猕猴桃属品种测定标准对供试材料的果实表型性状进行观测。参照猕猴桃遗传连锁图谱,选用分布于中华猕猴桃基因组中的70对SSR引物对供试材料进行多态性分析。结果表明,在70对引物中,21对引物成功扩增出多态性片段。随机采集的70份野生毛花猕猴桃种质资源中,其果实表型性状和DNA分子水平均存在丰富的遗传多样性。基于UPGMA聚类分析将供试的野生毛花猕猴桃资源分为果实圆形和椭圆形混合组、果实椭圆形组以及果实圆柱形组。21对多态性高的SSR引物共检测出127个等位变异位点,变异范围在2 ~ 12之间,平均每对SSR引物可检测到6.04个等位位点。遗传相似系数（GS）变异范围为0.5306 ~ 0.9252。GS值在0.65水平上UPGMA聚类分析可将供试的野生毛花猕猴桃种质资源划分成Ⅰ、Ⅱ和 Ⅲ 共3个组,这与果实表型性状分析的结果基本一致。这些遗传变异丰富的种质资源可为猕猴桃育种提供有价值的材料。     

利用荧光标记SSR构建百合种质资源分子身份证

以96份百合种质资源为材料,使用SSR标记进行百合种质分子身份证构建试验。从172对百合SSR引物中筛选出20对多态性好的核心引物,采用四重荧光毛细管电泳技术检测扩增条带分子量的方法对百合资源进行标记分析,获得供试样品相应的扩增带型。采用个位数字和小写英文字母对不同带型进行编码,按照20对引物扩增带型数由少到多顺序串联排序的方式构建供试样品的分子身份证。结果显示：20对SSR引物共检测到69个SSR等位位点和170个带型,平均每对引物对品种扩增的等位位点3.45个,带型8.50个。对带型进行编码的结果表明：96份百合种质资源的SSR分子身份证互不相同,可以将材料完全区分开。