基于RNA-seq牡丹SSR标记开发及通用性分析

从牡丹花色候选基因中开发一套SSR标记,为牡丹花色分子遗传学研究和分子标记辅助育种提供帮助。本研究基于高通量转录组测序技术(RNA-seq)获得了278条涉及调控牡丹花色形成的Unigenes序列,利用SSRIT在128条Unigenes中检测到215个SSR位点,出现频率为46.04%。其中优势重复基序为二核苷酸、三核苷酸和六核苷酸重复,分别占总SSR位点的18.60%、41.86%和36.28%,优势重复基元为TC/GA和AT/TA,分别占二核苷酸重复的30.00%和27.50%。在此基础上,从中选择100对SSR引物合成,以牡丹品种基因组DNA为模板,验证其有效性和多态性。结果表明,有效引物50对(占50%),多态性引物12对(占24%)。12对多态性引物在芍药属12个不同种质内进行通用性检测,转移率范围为83.33%~100%,平均转移率为96.53%,表明牡丹SSR标记在芍药属内具有较高的通用性。利用高通量RNA-seq开发牡丹候选基因SSR标记可为牡丹功能基因挖掘、品种分子身份证构建、遗传多样性分析和分子标记辅助选择育种等提供重要的遗传资源。     

脆木耳转录组EST-SSR标记特征及多态性分析

为开发脆木耳EST-SSR标记,本试验从脆木耳转录组测序数据挖掘SSR位点,并设计引物对木耳DNA进行多态性分析,为木耳的遗传育种提供理论基础。结果发现,在脆木耳转录组的52 954条unigene序列中共搜寻到4 600个SSR位点,SSR发生频率为6.85%,分布频率为8.69%。脆木耳SSR位点共包括112种重复基元;其中,二核苷酸和三核苷酸重复为主要类型,占SSR总数的92.86%。三核苷酸重复最多(66.64%),其优势重复单元为CCG/GGC (8.71%)。从设计引物中随机挑选30对进行PCR扩增,6对引物在3份木耳种质中均能扩增出清晰的目标条带。本试验所获得的EST-SSR可为木耳种质资源鉴定、遗传结构分析及遗传图谱构建等提供参考。     

基于转录组测序的鬼针草SSR标记开发及其应用

鬼针草(Bidens bipinnata L.)作为一种重要的药用植物,在属内鉴别和临床用药安全上存在较大问题。本研究利用Trinity软件对鬼针草转录组数据进行组装,共得到总长为106 457 436 bp的120 122条unigenes。利用MISA软件寻找到17 140个含有SSR的重复基元。SSR位点中主要重复序列为单核苷酸和三核苷酸,分别占总SSR位点的38.73%和38.06%,其次是二核苷酸,占20.73%。利用Primer 3.0设计引物,从中随机选择50对引物进行PCR扩增。其中有28对扩增出清晰条带,多态性好,重复性好。鬼针草转录组的SSR分子标记将会对鬼针草属植物种质资源鉴定、遗传多样性、重要性状基因定位及分子标记辅助选择育种等起重要推动作用。     

星油藤转录组SSR序列特征分析及其分子标记开发

基于星油藤(Plukenetia volubilis L.)转录组信息,分析其表达序列标签-简单序列重复(expressed sequence tag-simple sequence repeat, EST-SSR)并设计引物进行验证,为星油藤的SSR分子标记开发提供数据支持。本研究利用MISA软件对星油藤雌雄花序芽转录组测序所获得的57 664条Unigenes进行分析,共检测出10 572个SSR位点;其中8 825条Unigenes分布有SSR位点,占总Unigenes的15.30%。SSR位点的平均分布频率为每5.34 kb出现1个SSR位点。各类型的SSR位点共有154种,其中单核苷酸重复(40.48%)、二核苷酸重复(25.82%)和三核苷酸重复(28.89%)为主要的重复类型,A/T、AG/TC和AAG/CTT分别为单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸类型中主导的重复基序。利用Primer 3.0设计EST-SSR引物,并随机挑选75对SSR引物,以星油藤及其2个近缘种(亚洲星油藤和大果星油藤)为材料进行筛选验证,其中31对引物可进行有效扩增,并最终获得7对在3个物种间具有多态性的引物。本研究结果表明,星油藤转录组测序产生的Unigenes序列信息作为开发SSR分子标记是可行的,开发的这些SSR分子标记可用于星油藤及其近缘种的遗传多样性评价、种质资源鉴定和分子标记辅助育种等研究。     

基于转录组测序的黑枣EST-SSR引物开发与鉴定分析

目前黑枣已有的分子标记比较匮乏,本研究基于转录组测序技术对黑枣品种进行SSR引物开发,为黑枣种质资源评价及分子标记辅助育种提供有力的技术支持。本研究对‘冀洪1号’黑枣转录组序列进行了分析筛选和开发,并利用开发出的引物进行了验证分析。结果表明:共得到52 537个Unigene序列,SSR位点总数22 327个,包含SSR的Unigene序列数为15 286条。黑枣SSR位点的重复单元中,二核苷酸重复类型的SSR最多(52.26%),其次为单核苷酸(25.84%)及三核苷酸(19.25%)。随机挑选90对EST-SSR引物进行验证,有效扩增率为77.78%(70对),多态性引物比例为18.57%(13对),对13个多态性位点进一步分析可得,共扩增了35个等位基因,PIC值介于0.233~0.677之间,平均为0.430。本研究开发出的EST-SSR分子标记,为后期进行黑枣良种的鉴别及分子育种提供了分子技术手段。     

基于花椒转录组序列SSR分子标记开发及花椒种质鉴定

为拓展分子标记在花椒种质资源分析中的应用、开发花椒EST-SSR功能性分子标记、分析花椒DNA指纹图谱,利用凤县大红袍花椒的茎尖节点转录组c DNA数据库中45 057条长度大于200 bp的非冗余Unigene序列,使用MIcro SAtellite(MISA)软件搜索SSR位点,分析花椒c DNA序列中SSR位点的频率和密度、SSR重复基元种类及比例、SSR重复次数与数量等分布特征;用Primer 3.0软件在线设计SSR引物并经PCR扩增筛选适合的多态性引物;用Quantity One软件统计多态性条带和分子量大小;NTsys 2.0软件分析12份花椒种质的遗传距离、构建树状聚类图及DNA指纹图谱库。结果表明,45 057条序列中有3 315条Unigene序列包含SSR位点,共3 814个,3 315条序列中SSR位点出现频率为7.07%;在检索出的SSR位点中,二核苷酸、三核苷酸是主要重复类型,分别占29.42%和58.58%,二核苷酸重复中以AG/TC、CT/GA出现频率最高,三核苷酸重复中GAA/CTT、AGA/TCT出现频率最高;二、三、四、五、六核苷酸重复基元总数随着重复次数的增加呈明显下降趋势。利用Primer 3.0设计的64对EST-SSR引物中,55对引物能产生预期片段大小的PCR产物,其中18对引物具有多态性;利用18对引物对12份花椒种质进行PCR扩增,共产生81条扩增条带,其中多态性条带73条,多态率为90.12%;各花椒种质的遗传相似系数为0.552 6~0.894 7,平均为0.725 0;经UPGMA聚类分析在相似系数0.70处12份花椒种质共分为3类,即顶坛花椒为Ⅰ类、竹叶椒为Ⅱ类、其他花椒为Ⅲ类;指纹图谱分析中,8对引物在5份种质中能扩增出特征带型,最少用3对引物进行组合即可将12份花椒种质区分开。成功在凤县大红袍花椒的茎尖节点转录组c DNA序列中开发SSR标记,设计并筛选出8对能扩增出特征带型的引物,最少用3对引物进行组合即可将12份花椒种质区分开,这为今后花椒遗传多样性分析、遗传图谱构建等方面提供新的引物序列并奠定了基础。     

槟榔转录组SSR位点信息分析

采用生物信息学方法对槟榔(Areca catechu L.)果实转录组中的SSR位点信息进行分析,以期为槟榔SSR标记开发提供依据。利用MISA工具对槟榔转录组测序获得的Unigene序列进行SSR检索、位点信息分析和SSR引物设计。从94 562条Unigene中共检索到51 245个SSR位点,分布在31 482条Unigene序列中,平均分布距离为1/2.12 kb,发生频率为54.19%。单核苷酸是主要重复类型,所占比例为30.14%。优势重复基元是A/T、AG/TC、GA/CT和TA/AT,分别占单核苷酸的80%、二核苷酸的27%、26%和25%。重复次数以3～11次重复为主,所占比例为69.37%。大部分基序长度集中在12～20 bp之间,所占比例为92.77%。设计获得34 983对SSR引物。研究结果表明槟榔SSR位点分布频率较高、类型丰富、具有较高的多态性潜能和可用性,可为槟榔SSR标记开发、种质资源鉴定、遗传多样性分析、分子标记辅助育种等方面提供的理论基础。     

辣椒花药转录组SSR位点信息分析及标记开发

为开发高效实用的EST-SSR标记,对辣椒(Capsicum annuum L.)花药样品的转录组进行测序,去冗余后得到44 832条转录本序列。对所有转录本进行SSR分析,共检测出7 189个SSR位点,分布于5 721条转录本上。SSR位点出现频率为16.04%,平均每7.90 kb检出1个SSR位点。分析SSR位点特征发现,97.80%的SSR重复序列长度在10～30 bp之间,单核苷酸和三核苷酸为主要重复基元类型,各占SSR总数的45.31%和35.99%;全部SSR位点共有159种重复基元,除单核苷酸重复外,AG/CT、AAG/CTT为优势重复基元,分别占SSR总数的9.72%和8.43%。随机选择29对EST-SSR引物在8个供试辣椒自交系中进行扩增发现,引物有效性为93.10%,多态率为17.24%。本研究中开发的EST-SSR标记可为辣椒的种质资源遗传多样性分析、分子标记辅助育种等提供支持。     

苦荞全基因组SSR位点特征分析与分子标记开发

目前苦荞SSR多态性标记数量较少,根据已发表的苦荞基因组测序数据,利用MISA软件对1~6核苷酸重复的SSR位点进行了查找和序列特征分析,批量设计引物并对引物进行了有效性和多态性检测。结果表明,苦荞基因组中共检测到1 640个SSR位点,其中三核苷酸重复型SSR最多,占比63.29%,五核苷酸重复型最少,仅占0.12%。AT/TA、AAG/CTT、ACC/GGT和ATC/GAT为出现频率较高的重复基序。苦荞基因组SSR序列长度变化范围为12~476bp,平均长度23.14bp,长度12~19bp的占比71.71%,长度≥20bp的占比28.29%。根据不同类型SSR位点设计并合成引物479对,选择200对引物对5份苦荞资源和3份甜荞资源进行多态性检测,有56对扩增出多态性条带,17对在苦荞种质中产生多态性条带,48对在甜荞种质中产生多态性条带,9对同时在两种种质中产生多态性条带。利用苦荞全基因组序列可实现SSR标记的批量开发,可鉴定出适用于苦荞和甜荞遗传多样性分析、遗传图谱构建和品种鉴定等研究的SSR引物。     

高加索三叶草SSR序列特征分析

为获得高加索三叶草转录组特征,对高加索三叶草的根茎系统进行三代转录组测序,检测到79424条Unigene,序列总长为167351.88kb,进一步分析得到48235个SSR位点,平均3.47 kb出现一个SSR.高加索三叶草转录组的SSR类型丰富,其中单核苷酸和三核苷酸重复SSR数量最多,分别占SSR总数的45.8％和22.6％,其次是复杂SSR序列占比为15.2％、二核苷酸重复占比为12.8％、四核苷酸重复占比为2.1％、六核苷酸重复占比为0.9％和五核苷酸重复占比为0.6％.本研究对高加索三叶草转录组数据SSR位点信息进行分析,为三叶草属种质资源鉴定和分子标记辅助育种提供更多的标记资源.     

基于苦瓜转录组序列的SSR分子标记开发

为了全面了解苦瓜转录组SSR位点特征和满足苦瓜分子育种对分子标记的需求,利用MISA软件对来自苦瓜材料‘大沥-11’6个组织的59740条转录组Unigene序列进行SSR位点搜索,共检测出31066个SSR位点,出现频率(发现的SSR个数与总Unigene数之比)为52.00%,平均每2.62 kb出现1个SSR位点。在苦瓜转录组SSR位点中,基元类型主要为三核苷酸,占总SSR位点的42.17%;其次是二核苷酸,占总SSR位点的31.66%。利用Primer 3软件对搜索到的苦瓜转录组SSR位点进行引物设计,然后把获得的引物序列比对回苦瓜的参考基因组,选择上下游引物序列都是唯一比对的序列并去除重复后共获得9135对特异SSR引物。选择MC00上的232对特异SSR引物对‘谭边大顶’和‘华艺320’两个苦瓜品种基因组DNA进行PCR扩增,其中有219对特异引物可扩增出清晰的条带,有效扩增率为94.40%;有31对特异引物扩增产物表现出多态性,多态率为13.36%。本研究开发的苦瓜转录组特异SSR引物为苦瓜的种质资源分析、基因定位、分子标记辅助选择等理论与应用研究提供了引物数据参考。     

马铃薯转录组EST-SSR挖掘及其多样性分析

本研究以宁薯4号叶、根和匍匐茎茎尖为材料构建链特异性文库进行转录组测序并对测序数据重新拼接。应用SSR检索软件从74.8 Mb测序数据中(51 006 Unigenes)发掘到1 867个SSR位点,平均发生频率为1/41 kb。重复基序中以三核苷酸、六核苷酸和二核苷酸为主,分别占总SSR位点数的58.2%、12.8%和10.7%;56种三核苷酸重复基序中以(GAA/TTC)n为主,占总SSR重复基序比例的4.1%;160种六核苷酸重复基序中以(AGCCAC/GTGGCT)n、(AGATGA/TCATCT)n、(GCAGGT/ACCTGC)n、(AAACCC/GGGTTT)n和(GGTGGA/TCCACC)n为主,分别占总SSR重复基序比例的0.2%。对1 867个SSR位点序列设计了1 692对EST-SSR引物,从中抽取100对引物进行有效性和多态性验证。结果表明,76对(76%)引物能扩增出预期目标片段;40对能扩增出目标片段的EST-SSR引物中有19对引物在分析47份马铃薯种质资源遗传多样性中表现出多态性差异,多态性引物比例为47.5%;共检测到80个等位基因,平均每对引物检测到4.2个等位基因;多态性信息含量(PIC)值变化在0.343~0.819之间,平均为0.658,属于高多态位点。本研究可为分析马铃薯种质资源遗传结构、构建精细遗传图谱、克隆定位功能基因和分子标记辅助育种等研究提供了标记基础。     

基于白木香转录组的SSR序列特征分析

为探究白木香的简单重复序列特征,开发SSR分子标记用于白木香种质资源的遗传分化和分子鉴定,本研究鉴定了白木香转录组unigene序列的SSR位点,对其SSR的分布及序列特征进行统计分析,进而设计SSR引物,并验证其SSR引物的多态性。结果表明,在128 712条unigene中共鉴定到9 362个SSR位点,分布频率为7.27%。SSR序列中双碱基重复序列最多,占总SSR的54.90%;白木香双碱基重复序列以AG/CT、AC/GT为主,占34.22%。SSR位点重复次数主要集中在5～11次,占总SSR位点数的96.56%,其中三碱基重复5次的SSR位点数最多,共有1 925个。设计并合成50对引物,其中35对引物可扩增出预期大小条带,扩增效率达到70%。以24个不同白木香个体对35对引物进行扩增,采用8%非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测SSR引物多态性,表明SSR引物具有多态性。研究表明,白木香转录组SSR重复基元类型丰富,分布密度高,多态性高,可用于白木香资源的遗传多样性评价、遗传分化、种质鉴定和分子育种等后续研究。     

苦荞种皮转录组SSR位点信息分析及其分子标记的开发

为开发苦荞新的SSR标记,本研究利用MISA软件对苦荞种皮转录组测序数据进行SSR位点信息搜索,利用Primer 3设计引物并随机选择53对引物进行验证。结果表明:苦荞种皮转录组数据库中共搜索到9 094个SSR位点,其中,单核苷酸、三核苷酸和二核苷酸重复类型占优势,占总SSR的63.99%、19.35%、15.49%;共发现70种重复基元,其中A/T、AT/AT、AAG/CTT基元是优势基元。设计合成的53对引物中,41对引物(77.36%)获得有效扩增,21对引物具有多态性。本研究从转录组序列中大规模开发的SSR分子标记将有助于苦荞遗传多样性与分子育种研究。     

薄壳山核桃转录组中的SSR位点信息分析

通过对薄壳山核桃转录组数据的分析,开发新的薄壳山核桃分子标记,为研究薄壳山核桃的遗传多样性、分子标记辅助育种提供科学依据。利用ESTtrimmer和cross-match对转录组测序获得的Unigene进行过滤,除去冗杂序列;利用MISA对无冗余Unigene进行SSR搜索,并应用Primer3进行SSR引物设计。从搜索序列中发现了10 303个SSR,分布于9 871条Unigenes中,出现频率为18.31%,分布密度为1/4.06 kb。二核苷酸和单核苷酸是主要重复类型,分别占SSR总数的44.27%和40.64%;优势重复基元为A/T、AG/CT和AAC/GTT,分别占单核苷酸的39.66%、二核苷酸的35.22%和三核苷酸的4.90%。88.86%的基序长度集中在10~20 bp。成功设计了5 547对SSR引物。通过对薄壳山核桃高通量转录组序列的SSR信息的研究,表明薄壳山核桃转录组SSR位点出现频率高、分布密度大,具有较高的多态性潜能,能提供丰富的重复类型,可以为研究薄壳山核桃的遗传多样性、分子标记辅助育种、遗传图谱绘制等方面提供有效的理论依据。     

基于转录组序列的胡萝卜EST-SSR标记开发及遗传多样性分析

胡萝卜(Daucus carota var. sativa)是一类重要的全球性蔬菜作物。为了全面了解其转录组SSR位点特点,并开发胡萝卜EST-SSR分子标记,本试验对胡萝卜的根、茎、叶混合组织进行转录组测序分析,共获得42 668条Unigene,其中6 611条Unigene序列中含有8 241个SSR位点,SSR发生频率为15.49%,平均分布为0.665 0 kb。主要优势重复序列为二核苷酸,占总SSR的45.35%。以48份胡萝卜为材料,从60对SSR引物中筛选出21对条带清晰稳定、多态性高的引物,其中有11对引物多态信息含量(PIC)大于0.500 0,属于高多态性引物,这些引物占开发引物的52.38%,表明筛选出的21对SSR引物具有较好的遗传多样性。聚类分析可将48份胡萝卜材料在相似系数为0.687 2处分为四类,聚类结果与胡萝卜颜色和产地存在一定的相关性。试验结果为胡萝卜的种质资源鉴定、品种鉴别和分子标记辅助育种等研究提供理论依据。     

基于甘草全基因组序列的SSR分子标记开发

由于不同基原和产地的甘草有效成分差异较大,开发甘草特异分子标记对于种质资源鉴定意义重大。本研究以甘草全基因组序列为基础,检测到193 207个SSR位点,发生频率为73.52%。单核苷酸重复类型最多(60.73%),其次为二核苷酸(26.11%)和三核苷酸重复单元(10.95%)。分析重复序列位点发现,甘草SSR中包含284种类型重复基元,具有碱基偏好性,主要以A/T为主要重复单元,优势基元依次为A/T (58.28%)、AG/CT (10.48%)、AT/AT (10.48%)、AC/GT (5.12%)、AAT/ATT (3.57%)。优选140 294个重复位点设计出701 302对SSR引物,随机选取100对引物进行有效性检测,63对引物均扩增出目标条带,其中,12对引物能在材料间扩增出特异性条带,可用于对不同产地甘草进行区分。本研究开发的大量SSR标记不仅可用于甘草种质资源的鉴定分析,也将用于进一步的甘草分子标记辅助中。     

西红花转录组SSR信息分析及其多态性研究

为开发西红花转录组SSR标记,利用MISA软件筛选了西红花球茎转录组测序获得的29 572条Unigenes,对其SSR信息进行分析;利用Primer 3.0软件设计SSR引物,并随机选取30对SSR引物对6个西红花品种进行SSR引物筛选及多态性分析。结果发现,在西红花转录组中共搜索到个7 804个SSR位点,分布于6 306条Unigenes,SSR发生频率为18.73%,平均每5.85 kb含有1个SSR;SSR重复基元中单核苷酸重复出现频率最高,占总SSR的47.83%,其次为三核苷酸(32.94%)和二核苷酸重复(17.41%);二核苷酸重复基元以AG/CT为主(86.68%),三核苷酸重复基元以AAG/CTT为主(24.43%)。利用Primer 3.0软件共设计出11 508对候选引物,随机选择30对引物对6个西红花品种进行SSR引物筛选及多态性分析。30对引物均能扩增出预期大小的条带,有效扩增效率为100%,30对引物在6份西红花品种间未表现出多态性。本研究开发的SSR标记可为西红花遗传图谱构建、抗病虫及抗逆功能基因定位、分子标记辅助育种及西红花遗传多样性分析等提供丰富的候选标记。     

基于丝瓜全基因组序列SSR分子标记开发

为研究高效的丝瓜分子标记,本研究根据已报道的有棱丝瓜和普通丝瓜全基因组序列信息,利用MISA 2.1软件对丝瓜全基因组水平的SSR位点进行搜索,分别在有棱丝瓜和普通丝瓜中鉴定到341 829个和348 397个SSR位点,发生频率分别为2.20 kb/SSR和2.03 kb/SSR。有棱丝瓜和普通丝瓜重复单元最多的均为单核苷酸,分别占总数的73.90%和74.21%,其次为二核苷酸和三核苷酸重复单元。在有棱丝瓜和普通丝瓜中各鉴定到211种SSR重复基序,其中A/T、AT/AT、AG/CT和AAT/ATT重复基序类型出现频率最高。优选SSR位点,分别在有棱丝瓜和普通丝瓜中开发了278 522和284 966对SSR引物。通过比对两个基因组的SSR引物序列与自身的参考基因组,获得在有棱丝瓜和普通丝瓜中具有序列大小差异的SSR引物955对,随机挑选其中64对引物在6份表型差异较大的丝瓜材料中进行引物有效性检测,其中61对引物有目的条带扩出,16对引物具有多态性。本研究在丝瓜全基因组水平所开发的SSR分子标记可为后续丝瓜种质资源鉴定、亲缘关系分析及分子标记辅助育种提供基础。     

枇杷花转录组SSR位点信息分析

通过对枇杷花转录组数据的分析,开发新的枇杷分子标记,为研究枇杷的遗传多样性、分子标记辅助育种提供科学依据。本研究采用MIcroSAtellite (MISA)和Blast2GO对无冗余Unigene进行SSR搜索、筛选、识别及富集分析,并采用Primer 3进行SSR引物设计。搜索发现44 622个SSR位点分布于28 617个Unigene中,SSR位点出现的频率为47.51%,平均分布距离为4.87 kb。单核苷酸和二核苷酸重复是枇杷花转录组中SSR的主要重复类型,分别占总SSR的52.09%和32.83%;优势重复基元为A/T和AG/CT,分别占单核苷酸的50.94%和二核苷酸的26.70%,65.79%的基序长度集中在12～20 bp。基因GO功能分类表明,含有SSR位点的28 617个枇杷花转录组基因被富集到3个Ontology类别的51个GO Term中,Biological process涉及的GO Term最多,有21个。成功设计34 301对SSR序列引物,成功率为76.87%。通过分析表明,枇杷花转录组SSR位点出现频率高、分布密度大,具有良好的多态性潜能,能提供丰富的重复类型,可为研究枇杷的数量性状基因座定位、分子标记辅助育种、基因组进化、遗传多样性研究等提供科学依据。