全基因组重测序分析4个毛竹变型的秆形和秆色变异

为揭示毛竹重要变型的全基因组突变类型,选取4个有代表性的毛竹变型,采用高通量重测序技术,进行全基因组重测序,测序深度12×。分别提取毛竹4个变型与参考基因组间发生非同义突变的SNP、CDS区发生InDel与SV的基因,比较可以发现,2个秆形变异的竹种圣音竹和厚壁毛竹基因组的变异基因数目和变异类型相近,而2个秆色变异的竹种黄槽毛竹和黄皮花毛竹基因组的变异数目和变异类型相近。4个毛竹变型均存在多个基因同时存在多种类型突变。将变异基因与GO、COG、KEGG等功能数据库进行比对、注释,共获得1 739个参与细胞壁、细胞膜合成的基因,501个细胞骨架构建相关基因,1 785个转录因子相关基因,1 324个信号转导相关基因,104个赤霉素相关基因,76个激素代谢相关基因,1 938个叶绿素合成相关的基因,73个类胡萝卜素合成代谢相关基因和68个花青素合成调控基因,这些差异基因分别在毛竹秆形和秆色调控方面起着重要作用。     

基于重测序的烟草赤星病抗性关联SNP位点挖掘

赤星病是烟草上的重要叶部病害,每年给烟草生产造成巨大损失,培育抗赤星病品种是防治烟草赤星病为害的根本措施,而对赤星病抗性关联遗传位点的发掘、鉴定和利用是培育抗赤星病烟草品种的关键基础。本研究利用抗赤星病的烟草材料‘Beinhart 1000-1’和加工品质好但不抗赤星病的烟草品种‘K326’,通过种间杂交和F1代自交分离,创建了‘Beinhart 1000-1’和‘K326’的F2代杂交分离群体。随后,通过赤星病抗病性鉴定,本研究在F2代分离群体中选择了19株抗赤星病材料和19株感赤星病材料,分别进行了基因组DNA提取,并通过BSA法进行了基因组重测序。在重测序数据分析基础上结合表型鉴定结果,本研究鉴定出差异SNP位点约170万个,进行烟草赤星病抗性关联SNP位点分析,找到赤星病抗性相关基因10个,促进了烟草抗赤星病分子育种的发展。     

基于基因重测序信息的大豆基因靶向CAPS标记开发

为了开发大豆基因靶向的功能分子标记,本研究采用生物信息学方法分析了大豆基因重测序数据,筛选出酶切位点突变的SNP位点,设计PCR引物163对,选用东北地区主栽品种绥农14的DNA为模板进行PCR扩增,其中139对引物获得大小为400~1 200 bp的特异片段。以大豆绥农14、合丰25、Acher、Evans、Peking、PI209332、固新野生大豆、科丰1号和南农1138-2的DNA为模板,采用筛选的139对引物进行PCR扩增,对扩增产物进行酶切分析,发现73对引物的PCR产物具有酶切多态性,开发出CAPS标记73个。通过功能注释分析发现,这73个CAPS标记靶向的基因主要参与细胞内亚细胞定位过程、蛋白质的结合与催化以及代谢过程等,与大豆重要农艺性状的形成相关,可以用于大豆品种的鉴定和分子系统进化的研究。     

水稻杂种劣势相关亲本的全基因组重测序及其遗传变异分析

杂种劣势是在产量、生物量以及其它一些农艺性状表现与杂种优势相反的一种现象,而在杂种劣势的相关分子机理研究方面很少受到关注。为了解析杂种劣势的相关分子机理,本研究旨在利用杂种劣势相关的3个粳稻品种‘Aranghyangchalbyeo’(CH7)、‘Sanghaehyangheolua’(CH8)和‘Shinseonchalbyeo’(CH9)进行全基因组重测序,分析全基因组序列变异,解析杂种劣势的遗传基础。通过与粳稻品种‘日本晴’参考基因组的比对分析,在CH7、CH8和CH9基因组中分别获得了574551个、1026428个和792465个变异位点,包括SNPs和InDels变异位点。同时,基于基因组的拷贝数变异(CNVs)检测,在CH7、CH8和CH9基因组中分别获得了5698个、6872个和6133个拷贝数变异位点。此外,本研究也发现CH7、CH8和CH9基因组的变异位点在水稻的12条染色体上的分布是不均匀的。这些结果明确了相关基因组中的变异位点信息,为进一步研究杂种劣势的遗传机理提供了基础。     

基于重测序的41份芝麻种质资源全基因组序列分析

为揭示贵州不同生态区域芝麻种质全基因组突变类型,通过41份芝麻种质资源的全基因组重测序对单核苷多态性(Single Nucleotide Polymorphism, SNP)、小片段插入缺失(Insertion-deletion, InDel)和结构变异(Structural Variation, SV)等进行检测并注释,明确各突变在全基因组范围内的突变数量与位置信息,并基于SNP数据对41份芝麻种质资源进行种群结构分析。结果表明,共检测到SNP位点20 940 797个,InDel位点2 989 500个,SV位点138 135个,其中SI＿35材料的SNP、InDel、SV三个变异类型位点数量均为最多,分别为1 032 613个、144 363个、5 328个。群体结构分析结果显示,41份芝麻种质资源包含4个亚群;主成分分析结果显示,各芝麻种质在主成分1、主成分2之间的相互距离及位置基本符合进化树和群体机构的分析结果。本研究为贵州芝麻种质资源的研究提供了初步的进化框架。     

山东省主要栽培苹果基因组重测序及SNP芯片位点挖掘

为促进苹果品种快速鉴定、种质资源评价及选择利用,本研究对山东省31个栽培苹果开展了重测序及SNP位点挖掘研究.样品DNA提取自叶片,并按照Illumina操作手册制备双端文库.经由Hiseq 4000平台对31个苹果基因组进行重测序,共产生了363 Gb的高质量序列,平均每样品12.5 Gb,这代表了苹果基因组大约15.9倍覆盖度.充分满足重测序分析及SNP位点挖掘的需要.错配率比较试验发现随着错配率逐渐升高,比对率逐渐升高至饱和.其中总比对率、成对数据比对率及单端数据比对率与错配率呈现显著相关(P＜0.0001),均符合一元四阶方程(回归系数R2＞0.99).随着错配率提高,比对严谨度降低;基因组覆盖度逐渐升高,杂合位点准确度逐渐提高.采用两种算法所得到的位点,根据'染色体+位点信息'作为特征值取交集,得到高可靠的单碱基SNP位点数据集:共检测到374404个变异,平均每隔1896个位点能够检测到一个变异,桑格验证试验准确度高达98.1％.SNP的功能注释分析结果显示在全部373763个位点中有143269个(38.27％)位于基因间区,25047个(6.7％)位于基因编码区,179426个(47.92％)位于基因上游-下游的2kb区域.在所有编码区SNP里,有13422个是非同义变异位点,11625个是同义变异位点.两种SNP比率为1.15∶1.进一步利用过滤的4DTV位点,采用邻接算法构建的聚类分析结果符合山东省栽培苹果分类的趋势.     

矮腥黑粉菌胁迫的小麦全基因组重测序与转录组联合分析

为揭示矮腥黑粉菌胁迫下的小麦抗感品种间遗传背景差异,筛选小麦抗矮腥黑穗病候选基因。本研究以小麦感病品种‘伊犁053’和中抗品种‘中麦175’为研究对象,在接种矮腥黑粉菌后对籽粒组织进行重测序与转录组测序的联合分析。经过差异InDel分析后,共有69 840个变异基因与转录组数据进行了联合分析,有7 300个基因在小麦发病籽粒组织中有表达,有162个(2.22%)基因呈极显著差异表达,且基因表达量倍数变化≥1.5倍(‘中麦175’相对于‘伊犁053’,有125个上调, 37个下调);经过差异SNP分析后,共有98 331个变异基因与转录组数据进行了联合分析,有7 438个基因在小麦发病籽粒组织中有表达,有126个(1.69%)基因呈极显著差异表达,且基因表达量倍数变化≥1.5倍(‘中麦175’相对于‘伊犁053’,有86个上调, 40个下调)。本研究成功揭示了在矮腥黑穗病胁迫下抗感病小麦品种间的遗传差异表达信息,为进一步筛选小麦抗矮腥黑穗病候选基因提供参考。     

基于重测序的‘蒙冠1号’、‘蒙冠2号’全基因组遗传变异分析

为了研究不同文冠果品种之间的遗传变异,采用高通量重测序技术,对两个高产文冠果品种‘蒙冠1号’‘蒙冠2号’分别进行了全基因组测序,平均测序深度为93.35×和86.76×,覆盖率为99.96%,并与参考基因组比对,在两个品种中检测到了丰富的遗传变异,包括SNP和InDel。对存在遗传变异的基因进行GO富集,发现它们主要富集在细胞壁合成和胁迫响应。针对不同品种的差异,发现‘蒙冠1号’主要富集在细胞壁生物发生及生长发育通路,‘蒙冠2号’主要与胁迫响应和防御通路相关,推测这些基因的遗传变异是不同性状差异的原因。本研究结果一定程度上反映了文冠果两个品种之间在基因组水平的差异,为分子标记的开发提供了遗传基础,也为后续的分子育种及品种改良提供了理论指导和科学依据。     

基于木薯全基因组重测序的InDel标记开发及应用

本研究旨在开发稳定可靠、操作简便的木薯In Del分子标记,为木薯种质资源遗传多样性研究、品种鉴定等工作提供有力工具,为木薯育种发展提供保障。本研究基于22份木薯种质资源全基因组重测序分析结果随机挑选了64个In Del分子标记进行引物设计并利用琼脂糖凝胶电泳检测进行有效性验证,结果有20对引物具有多态性,多态性率为31.25%。随后将具有多态性的且扩增效果最优的18个InDel标记扩增条带数进行统计生成矩阵用于木薯种质资源遗传多样性研究,各标记的基因多样性指数于0.21～0.50之间,香农多样性指数于0.36～0.70之间。聚类结果分析将72份木薯材料在遗传相似系数0.62处划分为2大类群。且将中国的地方品种及选育品种大多划分至1#中的同一分支,其余薯肉颜色及内皮颜色相同的木薯材料大多都聚类到了一起。此外,本研究开发出的In Del分子标记IDC46具有特异性,可用于特定木薯材料鉴定。说明后期InDel引物有望成为木薯指纹图谱及分子身份证构建的有效工具,本研究结果也将对木薯育种工作后续开展具有一定的参考意义。     

基于名优谷子品种晋谷21全基因组重测序的分子标记开发

小米因其营养丰富日益受到重视, 而小米的品质是民众选择小米时最为关注的指标。晋谷21米质优异, 但由于缺少基因组信息, 严重阻碍了其优异米质形成机制的研究。本研究利用高通量测序技术, 对晋谷21全基因组进行重测序, 获得了14.95 Gb高质量测序数据。进一步将其与豫谷1号参考基因组比较, 发掘了169 037个InDel位点和1 167 555个SNP位点, 其中长度在13~50 bp之间适于琼脂糖凝胶电泳检测的InDel位点为14 578个。选择其中1个SNP位点和68个InDel位点验证, 表明利用二代测序技术开发的InDel和SNP标记真实可靠。基于名优谷子晋谷21重测序数据开发的InDel和SNP分子标记具有通用性, 可用于其他谷子、狗尾草和谷莠子等种质资源的相关研究。同时, 开发了一个晋谷21特异的InDel标记2G5501976, 利用该标记即可快速鉴定待测材料是否为晋谷21及其衍生品种。本研究初步揭示了晋谷21的基因组特征, 不仅为深入解析其优异米质形成的分子机制奠定了基础, 而且为相关分子标记辅助育种、遗传分析和基因克隆提供了分子标记资源。     

基于不同烟草类型基因组重测序的烟草SSR标记的开发和应用

基于基因组重测序的分子标记研究是一种新的方法。本研究在普通烟草基因组序列已完全测定的基础上重测序了4个烟草品种（系）,包括烤烟类型（LY1306,秦烟96）2个,晒烟类型（Wanmao 3）1个,马里兰烟草类型（Wufeng 1）1个。结合在NCBI中测序并发布的K326和TN90品种的基因组序列,分析了这4个重测序的烟草品种的InDel突变和SNP突变位点,鉴定出7个具有品种多态性的SSR候选位点,其中5个SSR位点可扩增出DNA片段。通过对包括不同烟草类型在内的10个烟草品种进行PCR检测,表明本研究选出的SSR位点可用于烟草品种或烟草类型的分类,其中NW-015889872.1、NW-015854676.1和NW-015890969.1等3个SSR位点可有效区分烤烟、白肋烟和马里兰烟以及晒烟烟草类型。     

芒果细菌性角斑病菌在侵染芒果叶片过程中内参基因筛选

为筛选芒果细菌性角斑病菌在侵染芒果叶片过程中稳定表达的内参基因,采用实时荧光定量聚合酶链式扩增反应技术检测和分析病原细菌的16S rRNA、gyrB、GAPDH、dan K和rpo D这5个看家基因的表达量。结果表明,经过PCR扩增效率筛选,5个基因均扩增出单一条带,且条带大小与预期产物相符,特异性较好,符合基本稳定性要求。利用ge Norm软件分析发现,GAPDH和rpo D稳定性最高,M值均为0.122。其余3个基因的表达稳定性依次为gyr B (M=0.17)dan K (M=0.325)16S rRNA (M=0.542)。在5个候选内参基因中,GAPDH和gyr B为病原细菌侵染芒果叶片下表达最稳定的基因,且不需要引入第三个基因(V_(2/3)=0.063)。NormFinder软件分析5个候选内参基因稳定性数值顺序依次为:gyr B (0.092)dan K (0.169)GAPDH(0.188)rpo D (0.235)16S rRNA (0.581)。Bestkeeper程序分析5个候选内参基因的标准差(SD)值都在0.86～0.79之间。综合以上结果发现GAPDH和gyr B基因的表达稳定性最好,能够作为病原细菌在侵染芒果叶片时的内参基因,更准确地校正定量结果。     

亚麻全基因组关联分析的研究进展

全基因组关联分析(GWAS)是应用单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP)在全基因组水平上发现影响复杂性状的基因变异的一种手段。为了加强GWAS在亚麻育种中的应用,本文归纳了GWAS的优势及分析流程,列举了近年来国内外利用GWAS定位到的亚麻产量及品质相关性状的标记位点和候选基因,总结了亚麻白粉病的研究现状及其他作物在GWAS的相关研究,并提出GWAS在亚麻育种和抗病的未来发展趋势,为亚麻GWAS研究提供理论基础。     

基于重测序鉴定SbHKT基因在陆地棉基因组中的插入位点

【目的】明确SbHKT基因棉花HKT-1株系的插入位点序列特征。【方法】对HKT-1株系重测序,本地BlastN比对获得插入位点处的侧翼序列,设计聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)特异引物验证插入位点的准确性。【结果】获得SbHKT基因插入位点处107 bp的左边界(Left border,LB)端侧翼序列HKT1_LSEQ,122 bp的右边界(Right border,RB)端侧翼序列HKT1_RSEQ;锚定基因组后显示SbHKT基因的插入引发了陆地棉染色体结构变异。分别根据LB和RB端侧翼序列设计PCR特异引物扩增HKT-1株系T-DNA全长,目的条带含有完整的T-DNA骨架序列以及Sb HKT基因序列,证实HKT1_LSEQ和HKT1_RSEQ是同一个插入位点的左右侧翼序列。【结论】基于重测序技术获得了Sb HKT基因在陆地棉基因组中的侧翼序列,建立了SbHKT基因转化体特异性检测方法。     

基于重测序的芥蓝(Brassica alboglabra)全基因组InDel标记开发

碱基插入/缺失(MDel)在基因组中的分布密度仅次于SNP且易于基因型分型,成为分子标记开发的主要来源.为了开发芥蓝品种间有多态性的分子标记,本研究利用2份芥蓝自交系重测序数据鉴定的InDel位点,在全基因组范围内设计了367对InDel候选标记.通过PCR检测比较8个芥蓝自交系的多态性,发现284对标记在至少2个芥蓝...