CAPS与熔解曲线技术相结合的菜薹SNP基因分型体系的建立与验证

 根据不同长度或不同碱基序列的DNA片段的熔解温度（T_m）不同的原理,将酶切扩增多态性序列（cleaved amplified polymorphic sequence,CAPS）与熔解曲线（melting curve,MC）技术相结合,建立了CAPS-MC技术,从而实现SNP分子标记基因分型。通过菜薹‘L58’和紫菜薹‘ZCT095’的基因组重测序数据与白菜基因组的参考序列（‘Chiifu-401-42’的基因组序列）的比对,预测了719个HindⅢ内切酶识别碱基序列的SNP位点,并将其设计成CAPS-MC分子标记,从中随机选择10对标记进行体系建立与优化,结果显示本体系有灵敏度强、精准性高、快速、高通量、经济实用等优势。     

黄瓜果皮光泽性状的遗传分析及基因定位研究

 以黄瓜（Cucumis sativus L.）果皮有光泽自交系‘1101’（P1）为母本,以3 个无光泽自交 系‘1116’（P2）、‘9930’（P3）、‘1107’（P4）为父本,分别构建6 世代遗传群体,对黄瓜果皮光泽性状 进行遗传规律分析和基因定位研究。结果表明,黄瓜果皮有光泽性状由显性单基因G 控制,有光泽对无 光泽为显性。利用‘1101’ב1116’的F2 群体,结合分离群体分组分析法（bulked segregate analysis, BSA）筛选得到了30 对与黄瓜果皮有光泽基因G 相关的SSR 标记,将该基因定位到黄瓜第5 染色体上, 侧翼标记为CS28 和SSR15818,遗传距离分别为2.0 cM 和6.4 cM。两侧翼标记之间的物理距离为454 kb, 在该区域中共预测了177 个候选基因。     

高羊茅EST-SSR标记开发及遗传多样性分析

采用从其他作物转移与利用自身EST序列设计两种方法为高羊茅（Festuca arundinacea L.）开发EST-SSR分子标记,并利用所开发标记对高羊茅品种（系）进行遗传多样性分析。利用来自小麦、大麦、玉米、高粱和水稻的732对EST-SSR在高羊茅上进行通用性分析,得到406个有效的扩增引物对（55.46%）。利用高羊茅EST数据库（GenBank/dbEST）中63 853条EST序列进行微卫星序列的查找,共发现包含微卫星的EST序列420条,占整个EST总数的0.658%。其中三核苷酸基序出现频率最高（43.33%）,次之为二核苷酸基序（33.57%）。二核苷酸基序以CT/GA出现频率最高（16.90%）,三核苷酸基序以CAG/GTC出现的频率最高（10.63%）。进一步运用Primer 5.0软件设计了108个引物对,并交上海桑尼公司合成。PCR检测表明,92个引物对（85.19%）在高羊茅中均可以扩增出稳定清晰的带型。从498对（其中5种作物的406对,高羊茅的92对）有效扩增的EST-SSR引物中随机选取81对引物,对12个高羊茅品种（系）进行扩增。79个引物对显示出多态性（97.53%）。共检测到133个等位变异,平均每对引物有1.68个等位变异;多态性信息含量（PIC）值最高为0.66,最低为0.14,平均为0.48。聚类分析结果表明,12份材料在相似系数为0.61处可分为5大类：第Ⅰ类为‘爆发力’和‘法思’;第Ⅱ类为‘强劲’、‘家园’和‘翠碧A’;第Ⅲ类为‘可其思3号’和‘凌志’;第Ⅳ类为‘雅典娜2号’、‘美洲虎3号’、‘火凤凰’和‘TF160’;‘球道’单独为第Ⅴ类。     

梨贝壳杉烯酸氧化酶基因PcKAO1 的克隆与表达分析

 以梨矮化砧木‘中矮1 号’新梢叶片为试材,根据苹果基因组中相关序列信息设计特异引 物,通过RT-PCR 的方法克隆了梨赤霉素合成过程中关键酶--贝壳杉烯酸氧化酶（KAO）基因的编码 框全长序列。该序列全长1 568 bp,开放阅读框（ORF）编码503 个氨基酸,相对分子量为57.59 kD,等 电点为9.47,氨基酸序列与其它物种已知的KAO 序列具有53.14% ~ 98.61%的相似性,且具有细胞色素 P450 家族蛋白典型的功能结构域和跨膜结构域,将该基因命名为PcKAO1,GenBank 登录号为 KC153027.1。用同样的方法克隆了对照梨品种‘早酥’（乔化）和‘锦香’（半矮化）的PcKAO1 基因, 通过比对分析发现3 个品种的PcKAO1 基因间仅有个别碱基差异,其编码的蛋白序列完全一致。RT-PCR 半定量分析表明：PcKAO1 基因在‘中矮1 号’各个检测的器官组织中均有表达,其中以种子和子房中的 表达量最高;在3 个品种的新梢叶片中,除新梢生长初期（5 月10 日）之外,其他时期矮化砧木‘中矮 1 号’均低于乔化和半矮化的对照品种‘早酥’和‘锦香’,而在这些时期‘中矮1 号’新梢生长逐渐减 缓乃至停长。     

甜瓜果实颜色3 个质量性状基因的定位

 以甜瓜（Cucumis melo L.）黄绿皮、白肉、无覆纹的自交系‘K1-7’为母本,黄皮、橘红肉、 无覆纹的自交系‘K3-92-1’为父本杂交,组建F2 遗传群体,采用MSG（multiplexed shotgun genotyping） 法对F2 群体进行基因分型,并在甜瓜全基因组范围内扫描SNP 遗传标记。利用检测到的44 722 个SNP 标记位点进行高密度Bin 遗传图谱的构建,并对甜瓜果皮底色、覆纹颜色和果肉颜色等3 个质量性状进行 遗传分析和基因定位。结果表明,果皮底色和果肉颜色由单基因控制,黄绿果皮和橘红色果肉为显性性 状,果皮底色基因定位在4 号染色体409 828 ~ 835 625 bp 区间内,长度约为425 kb,果肉颜色基因定位 在9 号染色体20 433 942 ~ 20 573 889 bp 区间内,长度约为139 kb,覆纹颜色由两个有上位效应的基因控 制,其中1 个基因位点与果皮颜色控制位点在同一区域,1 个基因定位在2 号染色体末端23 736 803 ~ 23 787 235 bp 区间内,长度约为51 kb。     

棕果番茄果实颜色遗传及gf位点序列变异分析

将番茄红果材料‘OH 88119’与棕果材料‘Black Cherry’杂交获得F2分离群体。通过对成熟果实外果皮、中果皮/内果皮和胎座颜色的观察,在不考虑番茄红素颜色的情况下,外果皮和中果皮/内果皮的颜色分别由一个基因控制,且独立遗传。用gf位点特异引物经PCR和RT-PCR扩增和测序,获得了‘Black Cherry’和‘紫色圣女果’的基因组DNA序列以及8个棕果番茄的cDNA序列,与红果材料中对应的GF位点序列相比,‘Black Cherry’、‘黑番茄（9T）-h’、‘黑番茄–2012’和‘紫果（圆）’的编码区出现了一个T与C替换,‘紫果（椭圆）’编码区缺失了两个核苷酸AT,而‘紫色圣女果’、‘紫玉（F1）-h-h’和‘Chocolate Cherry’则在编码区插入了一个A,这些突变分别属于gf 4、gf 3和gf 2类型,都形成新的终止密码子。根据序列差异建立了可用于鉴定gf 3和gf 4的dCAPS（Derived Cleaved Amplified Polymorphic Sequence）标记,为棕果番茄的标记辅助选择提供工具。     

葡萄SNP 标记的CAPS 和TSP 分析

 为了建立起葡萄SNP 标记分析的一般方法和探索EST-SNP 标记在葡萄中的应用，对前期开 发的葡萄EST-SNP 位点进行了筛选，设计了28 对CAPS（cleaved amplified polymorphic sequences，酶切 扩增多态性序列）标记引物和22 对TSP（Temperature-switch PCR，温度转变PCR）标记引物，并在31 份葡萄材料中进行了分析，其中20 对CAPS 引物和10 对TSP 引物电泳条带较清晰，多态性较好。基 因分型统计显示：所有的SNP 位点均含有2 个等位基因，平均多态性信息含量（PIC）为0.336，平均 Shannon’s 信息指数为0.511。基因分型和葡萄材料聚类结果均显示这两种方法所获结果提供的信息量大且 结果可靠。本方法简便、成本低，可作为SNP 分型有效方法用于葡萄品种鉴定、基因分型和遗传多样性 分析等。     

葡萄 SNP 标记的 CAPS 和 TSP 分析

为了建立起葡萄 SNP 标记分析的一般方法和探索 EST-SNP 标记在葡萄中的应用,对前期开发的葡萄 EST-SNP 位点进行了筛选,设计了 28 对 CAPS（cleaved amplified polymorphic sequences,酶切扩增多态性序列）标记引物和 22 对 TSP（Temperature-switch PCR,温度转变 PCR）标记引物,并在 31份葡萄材料中进行了分析,其中 20 对 CAPS 引物和 10 对 TSP 引物电泳条带较清晰,多态性较好。基因分型统计显示：所有的 SNP 位点均含有 2 个等位基因,平均多态性信息含量（PIC）为 0.336,平均Shannon’s 信息指数为 0.511。基因分型和葡萄材料聚类结果均显示这两种方法所获结果提供的信息量大且结果可靠。本方法简便、成本低,可作为 SNP 分型有效方法用于葡萄品种鉴定、基因分型和遗传多样性分析等。     

通过HRM技术筛查与梨矮生性状决定位点PcDw紧密连锁的SNP标记

在果树的基因组中存在大量的SNP（single nucleotide polymorphism）位点,筛查与目标性状紧密连锁的SNP标记,对目标基因的精细定位具有重要意义。以‘矮生梨’（Pyrus communis L.‘Aishengli’）与‘茌梨’（Pyrus bretschneideri Rehd.‘Chili’）的F1杂交分离群体共215个单株为试材,参考苹果基因组的序列设计26对适合HRM分析的引物,依据分离群体分组分析（bulked segregant analysis,BSA）原理,通过高通量熔解曲线（high resolution melting,HRM）分析,筛选到两个与决定梨矮生性状的PcDw基因连锁的标记CNqau012和CNqau039,二者与目标位点的连锁距离分别是13.3 cM和2.3 cM。对CNqau012和CNqau039的扩增子测序分析表明,在矮生型与普通型中都存在一处单核苷酸变化（分别是G/A和C/T）。这些标记的获得对PcDw基因的精细定位及克隆具有重要意义。     

梨自交不亲和基因cDNA芯片制备及对部分砂梨品种S基因型的鉴定

利用东方梨中已鉴定的52个S等位基因HV区cDNA序列作为靶基因序列设计探针,制备梨S基因cDNA检测芯片,每张芯片上含有240个位点55个cDNA探针,包含所有序列完善的S基因HV区特异的cDNA序列。以被检测品种雌蕊cDNA为模板,采用Cy3荧光修饰引物经S基因特异PCR扩增标记被检测品种的cDNA序列,并与芯片杂交以检测不同品种的S基因型。结果表明：利用cDNA检测芯片与‘丽江黄酸梨’、‘秀玉’、‘弥渡玉梨’、‘白面梨’和‘德胜香’等已知S基因型品种杂交,杂交结果显示与S基因寡核苷酸芯片检测信号一致,与各品种已知S基因型相符合。利用cDNA芯片和进一步完善的S基因寡核苷酸芯片并行检测鉴定了‘文山红梨’等24个未知S基因型的砂梨品种,获得各品种的S基因型。梨S基因cDNA芯片的构建进一步完善了梨S基因检测平台。     

仁用杏品种SRAP遗传多样性分析及指纹检索系统的开发

利用SRAP标记对24份仁用杏品种进行了遗传多样性分析。15对引物共扩增出280条带,其中241条为多态性谱带,多态性比率为85.34%;每个引物组合扩增谱带数在13 ~ 24条之间,平均为18.7条;多态性信息含量（PIC）在0.28 ~ 0.65之间,平均为0.51。基于引物Me4-Em4扩增的多态性谱带,构建的指纹检索系统可以区分24个仁用杏品种。根据SRAP扩增结果,利用UPGMA法构建树状聚类图,在相似系数为0.70处可将24个仁用杏品种分为4组,聚类结果与形态分类基本一致。     

大白菜显性核复等位基因雄性不育恢复基因Msf的SSR标记

 为筛选大白菜核复等位基因遗传的雄性不育恢复基因Msf的SSR标记,用基因型为MsfMs的雄性不育两用系‘AB01’的可育株自交,得到恢复基因型纯合个体MsfMsf。再用其与基因型为msms的自交系‘a20’杂交和连续回交,获得BC4分离群体。筛选了104对SSR引物,获得3个与雄性不育恢复基因Msf连锁的SSR标记syau_m13、syau_m14和BRMS-040。经群体验证和连锁分析,Msf基因位于R07连锁群上,3个标记位于Msf基因的同一侧,距Msf基因的遗传距离分别为6.7、6.7和8.6 cM。     

甜菜EST-SSR引物的开发与应用

利用NCBI公共数据库现有的甜菜（Beta vulgaris L.）表达序列标签（expressed sequence tags,EST）数据信息,开发了甜菜EST-SSR标记。在所有的29830条甜菜EST序列中共确认得到20109条非冗余EST序列,总长为11287.6kb。在含有微卫星重复的6951条EST序列中按照SSR引物设计要求,最终获得了2845个EST-SSR,平均每3.96 kb含有1个SSR。EST-SSR的分布频率和特征分析表明,A/T单碱基重复最多,其次是AAG/CTT三核苷酸重复,AG/CT二核苷酸重复,ACCTCC/AGGTGG等六核苷酸重复最少。随机合成了100对SSR引物,并分别选用6个甜菜品种进行多态性检验,将其按遗传相似性分为两组,多态信息含量（polymorphism information content,PIC）平均值为0.47。本研究证实这种全新的开发甜菜SSR标记的方法具有高效、多态性较高的特点,在甜菜遗传多样性分析、功能基因定位、遗传图谱构建以及比较基因组等研究方面有广阔的利用前景。     

中国板栗种质资源的AFLP分析

采用荧光标记AFLP技术,利用筛选出的9对EcoRⅠ/MseⅠ引物对90份中国板栗种质进行遗传变异及遗传关系分析。90份种质共产生806条带,695条多态性条带,多态比率86.23%;基于种质间遗传相似性系数的UPGMA聚类图将90份种质聚为两大类14个小组;9对引物在90个板栗种质中检测到数量不等的品种特异带型,各引物对对供试材料具有较高的鉴别效率,最高93%,最低80%。引物对两两组合可完全区分所有供试材料。     

Genetic relationships of gladiolus cultivars inferred from fluorescence based AFLP markers

Gladiolus is one of the important commercial flowers with a large number of cultivars. However, genetic relationships among its genotypes have not been reported. This study analyzed genetic relatedness of 54 gladiolus cultivars using amplified fragment length polymorphism (AFLP) markers. A total of 24 AFLP primer pairs with three samples were initially screened, from which 9 primer sets that showed clear scorable and highly polymorphic bands were selected for AFLP reactions. Fluorescence-labeled amplification products were subjected to electrophoresis and then analyzed using an automated sequencer. A dendrogram was constructed by the unweighted pair group method using the arithmetic average (UPGMA). The number of AFLP fragments generated per primer set ranged from 10 to 151 with fragment sizes varying from 50 to 450 bp. A total of 660 AFLP fragments were detected, of which 658 (99.70%) were polymorphic. All the primers except E-AGG/M-CTA displayed 100% polymorphism. All cultivars were clearly differentiated by their AFLP profiles. The AFLP data were compared with previously obtained RAPD data and combined to generate a common dendrogram. The first cluster was dominated with indigenously bred cultivars while the second was dominated with exotic cultivars. This shows that most of the exotic cultivars as well as indigenous cultivars are closely related with each other. However, two indigenous cultivars viz., Pusa Suhagin and Pusa Archana share genetic similarity with exotic cultivars. Among the genotypes selected for the investigation, Pusa Gunjan was identified as the most distinct genotype. The AFLP markers developed will help future Gladiolus cultivar identification, germplasm conservation and new cultivar development. The assessed genetic relationships among gladiolus cultivars may enhance the efficiency of breeding program by selecting desirable parents with reduced breeding cycle.     

EST-PCR markers developed for highbush blueberry are also useful for genetic fingerprinting and relationship studies in rabbiteye blueberry

The pedigrees of most rabbiteye blueberry (Vaccinium virgatum) cultivars can be traced back to four wild selections, ‘Ethel’, ‘Clara’, ‘Myers’, and ‘Black Giant’; thus, they result from a very narrow germplasm base and are highly related. Until now randomly amplified polymorphic DNA (RAPD) has been the only type of molecular marker used in rabbiteye blueberry. Here we have tested whether a type of sequence-tagged site (STS) marker which utilizes specific ∼20-mer primers from expressed sequence tags (ESTs) of highbush blueberry (V. corymbosum), called EST-PCR markers, are useful for genetic fingerprinting and relationship studies in rabbiteye blueberry. Of 44 EST-PCR primer pairs, from an assortment of genes expressed in flower buds of cold acclimated and non-acclimated plants, and shown to amplify polymorphic fragments among a collection of highbush genotypes, 40 (91%) resulted in successful amplification, and 33 of those (83%) amplified polymorphic fragments among the rabbiteye genotypes. The average number of scorable bands per primer pair was two. A dendrogram constructed from genetic similarity values, based on the EST-PCR marker data, tended to group siblings and parent/progeny together, generally agreeing with pedigree information. A group of 20 markers from five EST-PCR primer pairs distinguished all the genotypes in this study. These markers are as easy to generate and as affordable as RAPDs, but are based on actual gene sequences, and should have general utility for DNA fingerprinting, genetic diversity, and mapping studies.     

二倍体马铃薯栽培品种遗传多样性的SSR标记分析

二倍体马铃薯基因组相对简单,借助二倍体进行育种可以加速马铃薯的育种进程,因此评价二倍体马铃薯种质的遗传多样性,挖掘和有效利用优良性状显得非常必要。为了筛选多态性的SSR标记,用55对SSR引物扩增39个遗传关系相对较远的二倍体马铃薯材料。选取分布在12条染色体上的12个具有高多态性的SSR标记评价192份二倍体马铃薯栽培品种的遗传多样性,共检测到98个等位位点,其中97个为多态性位点;每对SSR引物扩增出的等位位点为6~18个,平均8.2个。用非加权配对算术平均法(UPGMA)进行聚类,显示出所有供试材料的遗传关系:12对SSR引物可以将192份材料中的186份区分开;这192份材料被划分为11个组群,其中第一个组群包含了83.3%的材料。     

Discovery and characterization of SNPs in Vitis vinifera and genetic assessment of some grapevine cultivars

Single nucleotide polymorphisms (SNPs) are among the current generation of molecular markers. SNPs occur at high frequencies in both plant and animal genomes and can provide broader genome coverage and reliable estimates of genetic relevance. In this study, 144 sequences, amplified by 9 pairs of primers from 16 cultivars of Vitis vinifera, were cloned. The sequence alignment of the 9 group sequences derived from 16 sample cultivars yielded 154 SNPs in a combined length of 3443 bp genomic sequences. SNPs were discovered with an average frequency of one SNP per 23 bp. The distribution of the SNPs comprised of 70% transitions, 20% transversions, 8% InDels and 2% others. A phylogenetic tree constructed from these data showed that all the 16 cultivars were separated well and grouped differently in the entire dendrogram derived from the SNP data, therefore confirming that single nucleotide polymorphisms could be an efficient and powerful method for grapevine cultivar identification and genetic diversity analysis in grapevine.