小麦族St基因组植物分子系统学研究进展

小麦族St基因组植物包含着小麦族中一半以上物种,含有小麦育种中需要的大量抗病和抗逆基因,为麦类作物的改良和育种及提高牧草品质提供了很好的基因资源.从属间和属内关系看,小麦族中含有St基因组的植物的系统学关系存在争议.为了更好地了解小麦族St基因组植物分子进化地位,综述了近年来国内外利用分子生物学技术对小麦族St基因组植物系统发育关系研究中的存在问题、研究内容和方法的进展.目的是为理清小麦族St基因组植物复杂的分子系统学关系以及进一步揭示小麦族St基因组植物的杂交-分化和进化模式提供基础和新的线索.     

4种苹果属植物线粒体基因组的组装与比较分析

【目的】深入了解苹果属不同品种线粒体基因组之间的差异,并阐明其物种特异性。【方法】通过3代测序技术对4种苹果属植物进行测序,得到基因组原始数据,进而提取出线粒体基因组数据。通过生物信息技术手段进行组装和注释,分别从基因组组成和结构特征进行多方面比较分析。【结果】组装出了‘富士’、‘SH6’、‘火焰’、‘王族’4个品种的线粒体基因组,并且注释了其基因结构。另外对线粒体基因组的特征、重复序列、ORFs以及系统发育方面进行对比分析。【结论】苹果属线粒体基因组组装结果均在400 kb左右,并且在已经组装出的线粒体基因组中‘SH6’线粒体基因组最大。通过线粒体基因组特征比较发现,‘富士’的蛋白质编码基因区域最大并且注释到的基因最多。另外在‘火焰’中预测到的分散重复序列和简单重复序列数量最多,但是其中预测到的ORFs数量最少。4个供试品种与已发表的4个种或品种相比,其线粒体基因组大小、蛋白质编码基因区域具有特异性,且进化关系不同,为苹果属植物进化及新种质创制提供了理论依据。     

小麦族StH基因组物种的胚乳细胞多样性

对小麦族含StH、St、H基因组的披碱草属、偃麦草属、猬草属、拟鹅观草属和大麦属共5属16份材料的胚乳细胞特征进行解剖观察,结果表明不同属种植物种子胚乳细胞存在丰富的多样性,不同物种的胚乳细胞在大小、形状和数量上均表现出差异,但不能很好地反映属以及基因组间的差异。     

大赖草和新麦草物种专化DNA重复序列研究Ⅱ在小麦族中分布的多态性

大赖草和新麦草中克隆的５个ＤＮＡ重复序列与小麦族不同物种ＤＮＡ进行Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交。结果表明,这５个重复序列在Ｌｅｙｍｕｓ属（赖草属）和Ｐｓａｔｈｙｒｏｓｔａｃｈｙｓ属（新麦草属）中的丰度与小麦、大麦和黑麦相差悬殊,可以作为这２个属染色体的分子标记检测其导入小麦、大麦和黑麦后的踪迹,尤其是ｐＬｒ６４７对这２个属专化性更强,应优先选用。另外,结合本研究结果对小麦族有关种属染色体组的进化问题进行了讨论。     

鹅观草属、披碱草属、猬草属和仲彬草属植物的RAPD分析及其系统学意义

利用随机扩增多态性DNA(RAPD)技术分析了鹅观草属 ( 7种 )、披碱草属 ( 3种 )、猬草属 ( 2种 )和仲彬草属 ( 3种 ) 4个属的 15种植物。对 34个OPRON公司十聚体随机引物进行多态性筛选 ,2 7个 ( 79 4% )能产生多态性。 16个引物产生的 2 13个DNA片断 ,用于计算种间Nei氏遗传相似性系数分析 ,在NTSYS程序中利用UPGMA构建系统发育树状图。分析结果表明 :①这 4个属的物种各自聚类在一起 ,在相似系数 0 6水平上 ,明显分为 4组 ,分别代表了Hystrix、Elymus、Roegneria和Kengyilia 4个属 ;②Hystrix的 2个物种与Roegneria和Kengyilia物种的亲缘关系较远 ,与同具StH基因组的Elymus也有较大的RAPD变异 ;③Roegneria与Elymus亲缘关系较近 ;④Roegneria中StY和StYH基因组组合的物种亲缘关系很近 ,StY基因组的物种间存在着RAPD遗传变异 ;⑤Kengyilia与Roegneria亲缘关系较近 ;⑥RAPD结果与形态学和细胞学等分析结果一致 ,支持将它们独立作为属分类等级来处理。本文还对RAPD分析方法在小麦族系统学研究中的应用进行了讨论     

猬草属及其近缘属种子胚乳细胞多样性研究

对小麦族猬草属、赖草属、新麦草属、拟鹅观草属、披碱草属和Lophopyrum共6属20份材料的胚乳细胞特征进行解剖观察,发现不同属种植物种子胚乳细胞存在丰富的多样性,不同物种的胚乳细胞在大小、形状和数量上均表现出差异,但不能很好地反映种以上的组、属以及基因组间的差异。     

小麦白粉菌对小麦属物种的寄生致病性研究

田间和温室试验的结果表明，供试的小麦属１５个物种中，除波斯小麦对小麦白粉菌表现免疫外，其它１４个物种均对该菌表现感染。其中栽培一粒小麦，瓦维洛夫小麦，莫加小麦，斯插尔脱小麦和印度圆粒小麦感染该菌在国内属首次报道。本研究从一个侧面进一步支持了小麦属的现代分类理论。     

葫芦科作物基因组学研究进展

葫芦科拥有许多常见的蔬菜和瓜果,在农业生产和人民生活中占有举足轻重的地位。高质量参考基因组是重要农艺性状相关基因挖掘、种质资源精准鉴评及分子设计育种体系建立及应用的重要前提。随着测序技术的快速发展,陆续建立了Sanger、Roche 454、Illumina、PacBio等测序平台,测序成本不断降低,不同物种的基因组测序工作陆续完成。黄瓜是葫芦科作物研究的模式作物,是第一个完成基因组测序的蔬菜作物。随后,包括西瓜、甜瓜、南瓜和冬瓜等在内的葫芦科作物逐步完成了全基因组测序,显著提升了葫芦科作物的基因组学、系统进化和分子生物学研究水平。本文综述了葫芦科主要作物在全基因组测序方面取得的一系列重要进展,全基因组测序工作在葫芦科作物起源与进化、重要农艺性状相关基因挖掘等方面的实际应用情况,并对葫芦科作物端粒到端粒（T2T）基因组和泛基因组的构建进行了展望。     

黑麦染色体组中一个新重复序列的发现、定位与应用

 【目的】寻找黑麦基因组中新的重复序列作为特异PCR标记。【方法】以普通小麦中国春、川农18、育成品系R111、绵阳11为对照，以荆州黑麦、秦岭黑麦、非洲黑麦、森林黑麦为材料，用RAPD法筛选到黑麦基因组中的一个高拷贝DNA片段OPD15940，将OPD15940输入到NCBI的BLAST框中进行比对。根据OPD15940设计特异PCR引物D15F和D15R，利用这对引物对小麦族物种进行扩增，验证OPD15940的特异性。进而利用原位杂交技术定位pScD15940在染色体上的位置。【结果】序列比对后发现OPD15940与重复序列Sukkula中近60个53bp的小片段有较高的同源性，但又不同于Sukkula，是一类新的重复序列。通过特异PCR确定仅含黑麦染色质的物种能扩增出OPD15940，因而OPD15940为黑麦所特有。原位杂交结果显示除端部区域外，pScD15940弥散状分布在黑麦整套染色体上。【结论】OPD15940可以作为分子标记检测导入到小麦背景中的黑麦染色体。     

乳苣叶绿体基因组特征及其系统发育分析

乳苣（Mulgedium tataricum）为菊科（Compositae）乳苣属（Mulgedium）植物,该物种含有天然黄酮类化合物,具有清热解毒、抗肿瘤、抗氧化等作用。叶绿体基因组中含有大量功能基因,在物种鉴定及系统发育中具有重要作用。采用高通量测序技术获得乳苣全长叶绿体基因组序列,并与NCBI已公布的32个菊科物种及拟南芥（Arabidopsis thaliana）的叶绿体基因组进行了系统发育分析。结果显示,乳苣叶绿体基因组大小为152 401 bp,呈现出典型的环状四分体结构,其包含有一对反向重复序列区（IRa和IRb）、大单拷贝区（LSC）和小单拷贝区（SSC）,它们的长度分别为25 010、83 833和18 548 bp。共注释得到132个基因,其中包含8个rRNA基因、37个tRNA基因和87个mRNA基因;SSR位点分析发现,基因组序列中含有21个散在重复序列和197个串联重复序列。边界分析表明,乳苣与其他5个菊苣族物种在边界基因上存在一定差异,且6个菊苣族物种在IR/SC区出现明显扩张和收缩。系统进化分析将菊科14个属的33个物种被聚为两个分支：第一分支包括乳苣属（Mulgedium）、莴苣属(Lactuca)、蒲公英属(Taraxacum)、苦苣菜属(Sonchus)、香青属(Anaphalis)、火绒草属(Leontopodium)、茼蒿属(Chrysanthemum)、蒿属(Artemisia)、紫菀属(Aster)和向日葵属(Helianthus),其中乳苣属和莴苣属的亲缘关系最近;第二分支包括蓟属（Cirsium）、红花属（Carthamus）、风毛菊属（Saussurea）和苍术属（Atractylodes）。研究结果为乳苣属植物的物种鉴定、系统进化及资源开发利用等奠定新的证据和材料基础。     

基因组测序技术及其应用研究进展

基因组测序技术从第1代Sanger测序经第2代高通量测序已发展到第3代单分子测序,第2代高通量测序技术是当前基因组测序中最主要的分析技术。对高通量测序技术在全基因组de novo测序、全基因组重测序、简化基因组测序、宏基因组测序分析和表观基因组学研究等领域的应用原理、步骤及现状进行综述,以为基因组测序技术的应用提参考。     

高通量测序技术在植物转录组研究中的应用

新一代高通量测序技术相比于传统测序技术具有周期短、准确性高及成本低等优点,目前已广泛应用到植物转录组的研究中。对已完成全基因组测序的物种进行转录组测序,可得到基因表达差异、基因结构优化、可变剪接、单核苷酸多态性等分析结果并发现新基因。对无参考基因组的物种进行转录组测序,通过de nove从头组装,最终拼装出该物种的单一基因序列转录组数据集,为植物分子生物学的研究提供更多数据依据。     

绣球叶绿体全基因组特征与差异分析

以绣球栽培品种‘无尽夏’为研究材料,提取成熟叶片总DNA,采用高通量测序方法进行测序,经过序列拼接和验证组装出绣球叶绿体全基因组序列。以粗齿绣球为参考进行基因组注释,结合绣球属其他种叶绿体基因组序列进行序列结构特征、SNP/Indel和系统演化分析。结果表明：经过测序组装后获得的绣球叶绿体基因组全长为157 641 bp,GC含量为37.9%,共注释到133个基因,其中有88个编码基因,8个核糖体RNAs基因,37个转运RNAs基因;共存在918个SNP位点和172个Indel位点,大于10 bp的Indel位点具备开发绣球物种条形码的潜力。系统演化分析显示,绣球与粗齿绣球形成一个分支后又与马桑绣球、常山、H.luteovenosa形成一个单独的类群,此类群与其他绣球属植物明显处于不同分支。     

猬草属与其近缘属物种的RAPD和ISSR分析

对猬草属及其近缘属(新麦草属、赖草属)物种11种1变种共13份材料进行了RAPD和ISSR分析。聚类分析结果表明:①新麦草属物种和赖草属物种各自聚类在一起;②猬草属模式种Hystrixpatula与其他猬草属物种间存在明显的遗传差异;③Hystrix coreana、H.duthiei ssp.duthiei和H.duthiei ssp.longearistata与含Ns基因组的新麦草属物种及具NsXm基因组的赖草属物种聚在一起。以上结果与细胞学结果类似,表明H.patula与其他猬草属物种存在较大的遗传变异,而H.coreana、H.duthiei ssp.duthiei和H.duthiei ssp.longearistata与新麦草属及赖草属物种具有较近的亲缘关系。两种标记得到的Jaccard遗传相似系数和遗传聚类图基本一致,但ISSR引物扩增的多态性高于RAPD标记,且PCR扩增反应优于RAPD反应。RAPD和ISSR标记可作为评价小麦族物种遗传多样性和亲缘关系的分子标记技术。     

小麦干种子基因组DNA的提取及效果研究

分别采用试剂盒和CTAB法提取小麦干种子基因组DNA,DNA样品经紫外光谱吸收、琼脂糖凝胶电泳、PCR扩增检测。结果表明,试剂盒提取DNA操作过程快速简便、成本较低,DNA产率和纯度优于CTAB法。通过多重PCR技术分别以小麦LMW-GS亚基Glu-B3位点和黑麦碱secalin-p基因的特异引物进行扩增,均能够扩增出清晰的目标条带,提取的基因组DNA能够满足分子检测的实验要求。     

基因组水平的寄生蜂基因家族扩张和收缩分析

寄生蜂在生物防治中得到广泛的利用。随着测序技术的进步,很多寄生蜂的基因组被测序。深入研究寄生蜂的基因家族进化,对揭示寄生蜂克服寄主免疫反应,从寄主血淋巴中获得营养的分子机制等具有重要作用。对9个寄生蜂基因组数据开展了全基因组水平的基因家族分析,包括4个茧蜂科物种、4个小蜂总科物种和1个尾蜂。分析结果表明,同一个科的寄生蜂,在基因家族的扩张和收缩方面既存在共性也存在较大的差异。对同时在3个以上（含3个）物种中扩张或收缩的基因家族进行了进一步的分析,表明细胞运动、营养物质合成相关的基因家族在寄生蜂中发生了收缩和丢失,而代谢和遗传物质合成等相关的基因家族发生了明显的扩增。     

小麦基因组学研究进展

由于小麦基因组庞大而且高度重复,其基因组学相关研究一度落后于水稻和玉米等二倍体作物。随着近年来测序组装、基因编辑等技术的快速发展,小麦正式步入了以基因组功能表征为中心的新时期,这将有力促进小麦功能基因的克隆,并揭示其在不同材料间的变异类型。阐述了小麦基因组测序、功能注释、基于NGS的遗传学和功能基因组学4个方向的研究进展,以期为小麦基础研究和分子育种提供参考信息。     

白边侧足海天牛全基因组Survey分析

为揭示白边侧足海天牛基因组的信息,以便为后续构建全基因组精细图谱提供基础,利用流式细胞术与高通量测序技术对白边侧足海天牛全基因组进行了Survey分析。结果表明,流式细胞术预测白边侧足海天牛基因组是84K杨的1.69倍,约为794.6 Mb。白边侧足海天牛高通量测序得到25 Gb的过滤数据,总测序深度约为30 x,根据17-mer分析,预测海天牛基因组大小约为724.8 Mb,基因组重复率为52.8%,杂合度为1.55%,模型拟合值为99.38%;根据19-mer分析,预测海天牛基因组大小约为730.8 Mb,基因组重复率为35.1%,杂合度为1.68%,模型拟合值为99.72%。最后,对白边侧足海天牛尝试初步组装后得到总长为628 Mb的基因组。研究结果显示,白边侧足海天牛是一个高度杂合的物种,且其基因组大小超过700 Mb。     

基于全基因组分析技术的鱼类育种技术原理与应用

随着越来越多的鱼类完成全基因组测序,如何将基因组信息和相关分析技术应用于鱼类育种成为业内关注的问题.相比于作物与畜禽,基于全基因组分析的鱼类育种技术的研究和应用较为滞后.目前鱼类育种主要参考其他物种已各成体系的诸多方法,虽然这些方法为鱼类全基因选择育种提供了参考,但众多的技术和算法在选择和应用中也存在一些问题.梳理了不...     

番茄基因组研究进展

【目的】综述国内外相关高质量番茄基因组研究进展,比较与分析第一、二、三代测序技术的研究成果,为番茄重要性状功能基因的挖掘及新品种选育提供参考。【方法】收集查阅国内外相关官网、文献资料和现有研究前沿技术,整理汇总并进行对比,分析番茄基因组测序技术研究进展。【结果】栽培番茄S. lycopersicum Heinz 1706基因组利用一代和二代测序技术8年完成测序和组装。3个野生番茄基因组采用二代测序技术3年完成,三代测序技术缩短了测序时间,并且在二代测序技术的基础上提高了基因组的质量,提供了完整性高达96.46%的野生番茄品种潘那利的参考基因组。【结论】测序技术推动了番茄基因组研究,三代测序技术与一、二代技术相比,在测序速度、基因序列读长和准确性方面显著提高,也使基因组组装更加精确。