基于SNP标记小麦自然群体遗传多样性及复合图谱的构建

本研究利用Illumina i Select 90K(81 587个SNP)基因芯片对中国冬麦区205份小麦育成品种(系)构成的自然群体进行基因分型,分析中国冬麦区小麦的遗传多样性并整合群体的复合遗传图谱。用于检测的81 587个SNP标记位点中,利用32 432个具有品种间多态性的位点进行群体遗传多样性分析,检测到64 864个等位变异,每个位点平均2个等位变异,SNP位点的多态性信息含量(PIC)变化范围为0.05~0.38,平均为0.26;聚类分析将205份小麦材料按亲缘关系划分为4个类群。复合遗传图谱包含24 355个SNP标记位点,覆盖小麦全基因组3 674.16 c M,单个染色体长度为118.91~241.38 c M,标记间平均遗传距离为0.15 c M;小麦的3个染色体组中,B基因组中包含的SNP标记最多(12 321,50.60%),其次是A基因组(9 523,39.10%),D基因组含标记最少(2 511,10.31%)。研究结果为利用该群体进行标记/性状间的关联分析提供遗传信息,并为小麦杂交亲本的选择和新品种培育提供参考。     

基于SLAF-seq技术的闽楠SNP标记开发及遗传多样性分析

利用简化基因组测序技术SLAF-seq,对广泛分布在长江以南地区8个省份的33份闽楠种质进行SNP标记开发、指纹图谱构建和遗传多样性分析。本研究对各样品的测序数据进行统计,共获得107.52 Mb Clean Reads数据,每个样品的SNP标记数目介于309 012～540 030之间,样本平均测序质量值Q30为93.78%,平均GC含量为40.90%。共获得1 072 115个SLAF标签,其中多态性SLAF标签275 389个。通过序列分析,获得121 352个有效的单核苷酸多态性标记(SNP);经过指纹图谱严格的过滤条件,筛选出3 452个SNP位点作为指纹图谱SNP。利用开发的SNP分子标记,将33份闽楠种质资源分为3个亚群,这3个亚群分别包含材料为Q1:17个,Q2:11个,Q3:5个。通过进一步过滤,获得270个核心SNP标记作为指纹图谱的核心标记,可用于品种种质的鉴定。研究结果表明,简化基因组测序技术SLAF-seq能高效、低廉地开发出大量SNP标记,是一种适用于闽楠种质资源遗传分析的有效工具;利用筛选出的核心SNP分子标记构建闽楠DNA指纹图谱,为SNP分子标记应用于闽楠种质鉴定、闽楠品种改良与优质品种选育提供依据,也有利于闽楠种质的高效利用及杂种优势群的建立。     

22份大麻野生资源与8份栽培品种EST-SSR指纹图谱构建

本研究应用EST-SSR毛细管电泳荧光标记技术,从45对大麻EST-SSR引物中筛选出适合野生大麻及大麻栽培品种的19对引物,构建22份中国野生大麻与8份大麻代表性栽培品种的EST-SSR DNA指纹图谱,同时分析了中国野生型与栽培型大麻资源亲缘关系和遗传分布格局。结果表明:19个EST-SSR位点在30份大麻种质上共检测到235个等位变异,每个位点等位变异范围为4~24个,平均值为12.37;通过对指纹数据库的构建和比较分析,发现30份大麻种质资源分为南北两个大支,对应于传统上的南方组和北方组,表现出明显的地域性分布模式;栽培品种与野生大麻资源有较近的亲缘关系,在聚类图上没有单独聚为一支,无明显的遗传背景差异。     

适于陆地棉品种身份鉴定的SNP核心位点筛选与评价

利用全基因组SNP信息, 筛选陆地棉品种特异的核心SNP位点组合, 可为陆地棉品种身份鉴定提供准确高效的检测手段。本研究利用棉花CottonSNP80K芯片对326份不同来源的陆地棉种质进行SNP分型。以南京农业大学陆地棉TM-1基因组Gossypium hirsutum (AD1) genome NBI v1.1版本为参考序列, 对SNP位点进行注释。结果表明, 93.85% (72 990/77 774)的位点检出率超过99%, 61 595 (79.20%)个SNP位点具有多态性, 其中76.32% (47 009)的位点最小等位基因频率(MAF)大于0.1。基于位点检出率大于0.99、位点具多态性、MAF大于0.2、杂合率小于0.05、每条染色体的SNP密度为400 kb/SNP左右等要求, 最终获得4857个覆盖全基因组的高质量核心SNP位点组合。这些核心SNP位点组合平均检出率接近100%; 平均MAF值为0.34; 平均杂合率为0.02; 99%以上的陆地棉材料均能够被准确鉴定。统计分析表明利用核心SNP位点组合与CottonSNP80K的鉴定结果呈极显著相关。本研究提供了包含4857个SNP位点, 适于陆地棉品种指纹图谱绘制的核心SNP位点组合, 可实现陆地棉品种身份鉴定和品种确权。     

基于全基因组SNP高效鉴定水稻种质资源并构建指纹图谱

为加强水稻种质资源的管理及保护,针对SNP鉴定费用昂贵的缺陷,本研究发展了一种快速筛选单核苷酸多态性(SNP)标记构建DNA指纹图谱的方法。本研究首先采用"分而治之"和"贪婪"的组合策略从全基因组SNP标记中筛选出可鉴定全部参试材料的SNP组合,再通过程序循环精简其中的SNP标记,用少量的SNP标记构建指纹图谱。利用该方法对117个水稻种质SNP标记进行筛选,最少用12个SNP标记可完全鉴定该套种质。为提高种质鉴定的容错能力,进一步采用由39个核心SNP标记组成的SNP并集组合构建指纹图谱。本研究为精简SNP构建指纹图谱提供了新的有效途径,构建的种质指纹图谱结果亦可为水稻种质资源鉴定提供一定参考。     

利用SRAP、ISSR、SSR标记绘制黄麻基因源分子指纹图谱

以国内外引进保存的231份黄麻种质资源为材料,分别采用SRAP、ISSR、SSR分子标记和编程DNA指纹图谱分析软件,绘制黄麻遗传资源基因组DNA指纹图谱。结果表明,通过筛选出的35对SRAP引物对231份黄麻品种进行标记分析,获得96份黄麻品种DNA指纹图谱;11个ISSR多态性引物对96份材料进行DNA标记分析,获得45份黄麻品种DNA指纹图谱;49对SSR多态性引物对48份黄麻品种进行DNA标记分析,获得13份黄麻品种DNA指纹图谱,累计完成了154份黄麻品种基因组DNA分子指纹图谱绘制。每一个被识别的品种都具有其独特的分子"身份证"。其他77份地方品种因与部分品种遗传相似性过高,未能被识别,表明黄麻地方品种存在较为严重的同种异名现象。     

基于SSR标记新疆陆地棉的DNA指纹图谱构建及遗传多样性分析

【目的】利用Simple sequence repeats(SSR)标记构建新疆近40年间审定的120个陆地棉品种的DNA指纹图谱并进行遗传多样性分析。【方法】从586对候选引物中筛选得到78对多态性高、扩增稳定且均匀分布于棉花染色体上的引物,并用这78对引物构建120个陆地棉品种的DNA指纹图谱。【结果】78对核心引物在120个材料中检测到392个等位位点,其中多态性位点324个,多态性比率达82.7%。24个标记位点在17个品种上具有特征谱带。采用12对引物组合即可鉴定120个棉花品种。聚类分析显示,120个陆地棉品种遗传相似系数变化范围为0.50~0.96,平均为0.73,遗传相似系数偏高,表明新疆陆地棉品种的遗传基础较狭窄。【结论】引物组合法是构建DNA指纹图谱最有效的方法。遗传相似系数矩阵将120个陆地棉品种分为三大类群,与系谱来源较为吻合。     

利用SSR荧光标记构建20个高粱品种指纹图谱

为建立高粱种子纯度及真实性鉴定技术体系,构建高粱栽培品种DNA指纹图谱数据库是必要的。利用SSR荧光标记技术筛选出36对SSR荧光标记引物,构建我国高粱杂种优势利用以来中晚熟区主推的20个品种的SSR指纹图谱。36对SSR引物共扩增出235个等位基因,平均每个等位基因检测到多态性位点7个,多态性位点变化范围为2~12个。20个高粱品种36个SSR位点的遗传多样性指数和多态性信息量的变化范围分别为0.3490~0.8813和0.3144~0.8696,平均值分别为0.6976和0.6571。从36对SSR引物中筛选到多态性丰富的2对引物作为高粱品种鉴定的特征引物,2对SSR特征引物组合可区分所有供试品种。20个高粱品种的SSR指纹图谱互不相同,可以作为各品种特定的图谱,为品种鉴别提供依据。     

烟草PMT基因单核苷酸多态性与烟碱含量变异的研究

为了解析不同烟草品种间烟碱含量差异的遗传机制,深入探索烟碱表型变异与基因序列多样性之间的关系。本研究从29份烤烟品种全基因组重测序所揭示的基因组序列变异中,分析了普通烟草种4个PMT基因家族基因的SNP和Indel变异,筛选错义突变位点。发现在NtPMT2基因第1个外显子的第75个碱基处存在1个错义SNP位点C23_49502707,在供试群体存在G和T两种等位变异。结合8个环境点的烟碱表型鉴定,可知在显著水平上T基因型等位变异供试品种的烟碱平均含量比G基因型的高14.7%,是高烟碱优异等位变异。进而对该位点进行了PCR标记转化,并筛选到1对扩增稳定、带型清晰的功能标记。本研究为克隆烟碱含量调控相关基因奠定了良好的实验基础,为高烟碱品种的分子标记辅助选择提供了可用的标记和基因资源。     

利用SSR和SNP标记分析鲁麦14对青农2号的遗传贡献

鲁麦14既是大面积推广品种, 又是育种骨干亲本, 衍生了40多个品种, 其中青农2号(鲁麦14/烟农15//矮秆麦)是近年审定的小麦品种。本研究利用350个SSR标记和小麦90k芯片检测的26 026个SNP标记, 解析了鲁麦14对青农2号的遗传贡献。鲁麦14和烟农15分别含有1/4和1/2蚰包麦血统, 基因组分子标记分析结果显示, 这两个品种有55.42%的SSR位点一致, 而SNP位点一致性高达71.53%。选择亲本间差异位点, 分析鲁麦14和烟农15对青农2号的遗传贡献, 结果表明鲁麦14对青农2号的贡献大于烟农15, 青农2号与亲本鲁麦14、烟农15分子标记的一致性, SSR标记分别为54.11%和36.30%, SNP标记分别为72.55%和26.98%。依据高通量SNP标记结果, 从染色体水平看, 烟农15贡献率超过50%的染色体有2B、3B和6A; 而鲁麦14在除此之外的18条染色体的遗传贡献率大于50%。青农2号遗传组成图谱揭示了遗传物质多以较大染色体片段形式从亲本传递至子代。对亲本和子代进行多年多点的农艺性状调查, 发现青农2号的旗叶长、旗叶宽、穗下节间长、穗叶距、抽穗度等株型相关性状及千粒重、粒长等产量相关性状与鲁麦14相近, 株高、生育期等性状与烟农15相近。本文从分子层面解析育种亲本对子代的遗传贡献, 为分子标记辅助育种提供了依据和理论基础。     

基于SNP芯片的油菜核心种质遗传多样性分析

为揭示湖南省油菜种质资源库中核心种质的遗传多样性,本研究利用油菜组60K基因芯片对266份甘蓝型油菜品系及其10份近缘种品系10份进行全基因组SNP位点分析,原始数据通过Visual Basic软件筛选,利用Powermarker软件计算SNP位点PIC值和供试材料的遗传距离、聚类分析。结果表明：根据SNP标记缺失率和染色体分布均匀度共筛选到24 593个SNP位点,平均每条染色体分布1 294个多态性位点,位点的Nei’s基因多样性指数(H)、主要等位基因频率(MAF)和多态性信息含量(PIC)平均值分别为0.401、0.688 3、0.316;276份供试材料间遗传距离在0.000 1～0.477之间,平均为0.329 6,Kinship值为0的占71.49%;供试材料可分成5个大类,其中最大类(含有250份种质)又可分为9个亚类,供试材料的类群分布与种质类型、地理来源一致。研究结果表明供试育种亲本种质遗传多样性丰富,可更客观反映供试材料的亲缘关系,为种质资源的育种利用提供理论依据。     

新疆冬小麦地方品种与育成品种基于SNP芯片的遗传多样性分析

新疆是我国西北重要的小麦优势产区和消费区。解析新疆冬小麦地方品种与育成品种之间的遗传多样性和亲缘关系,对新疆冬小麦育种中杂交组合的合理选配以及后代选择具有重要的指导意义。本研究利用小麦55K SNP(single nucleotide polymorphism)芯片对134份新疆冬小麦地方品种及54份育成品种进行全基因组扫描,估算其品种间的遗传距离,揭示其遗传多样性。结果表明,所有SNP位点的多态性比率达到95.62%(50,743/53,063)。每条染色体分布1068～2616个多态性位点,多态性标记在基因组间分布呈现ABD。188个品种间的两两遗传距离在0.002～0.723之间,平均为0.378。其中134个地方品种两两之间的遗传距离在0.002～0.400之间,平均为0.070; 54个育成品种两两之间的遗传距离在0.004～0.337之间,平均为0.114; 134个地方品种与54个育成品种之间的遗传距离在0.605～0.723之间,平均为0.699。聚类结果显示可将所有材料分为10个不同类群。综合SNP和系谱分析,育成品种与地方品种之间的遗传差异最大,其次是育成品种之间,而地方品种之间遗传差异最小。鉴于育成与地方品种之间较大的遗传差异,新疆冬小麦品种可以利用地方种来丰富其育种的种质基础,拓宽遗传背景,进而提高当地小麦育种水平。本研究为新疆冬小麦品种选育和改良提供了重要的理论指导。     

利用基因组简约法开发烟草SNP标记及遗传作图

提出了一种基于基因组简约法开发SNP标记的方法, 即利用特定限制性内切酶酶切降低基因组复杂度, 利用高通量测序平台对酶切位点周围的目标片段进行富集测序, 设计一个生物信息学流程进行序列分析和SNP鉴定。以烤烟DH群体为例, 通过基因组简约法收集烟草基因组代表性片段和高通量测序产生11.4 Gb数据, 经生物信息学分析获得了1015个高质量SNP位点。以SSR标记为骨架, 绘制包括SNP标记在内、标记总数为1307的烤烟遗传连锁图。最后利用该遗传图谱和普通烟草2个祖先种的基因组序列, 分析烟草24个连锁群(染色体)之间的同源关系, 发现了大量染色体之间的重组或交换事件以及部分染色体之间的共线性。     

小麦区试品系DUS测试的分子标记

为了确定测试小麦(Triticum aestivum L.)区试品系特异性、一致性、稳定性(DUS)的分子标记,采用156个来自我国不同麦区的品种对SSR、EST-SSR和AFLP-SCAR标记的1334对引物进行筛选,根据在染色体上分布均匀、多态性信息指数较高、带型清晰、不同等位变异的带型易于区分及PCR产物稳定的原则,筛选出105对小麦品种DUS测试的分子标记引物,包括63对SSR引物、21对EST-SSR引物和21对AFLP-SCAR引物,可以检测122个位点的754个等位变异,平均每条染色体上被检测位点5.8个,平均每个位点包含7.2个等位变异。根据DUS测试的需求、引物的染色体分布、PIC值大小和带型特点,将105对引物分为21对核心引物、29对一级备用引物和55对二级备用引物。核心引物分辨力较高,可以完成约80%品系的特异性检测,约95%品系的种子纯度检测和约60%品系的一致性、稳定性检测;备用引物用于确定品系DNA位点纯合率和相似品种(品系)之间的遗传相似系数,以判断DNA指纹相同或相似的品种(品系)之间的相似性和特异性,评价核心标记中具有非纯位点的品系的DNA位点纯合度,同时完成核心引物未能完成的少数品系的种子纯度检测。通过在2006-2007、2007-2008、2008-2009年度对464个冬小麦区试品系DUS测试中的应用,证明105对引物具有很好的代表性和实用性,可以完成90%以上参试品系的DUS检测。     

基于高通量测序开发玉米高效KASP分子标记

SNP (Single Nucleotide Polymorphism)在基因组中数量多、分布广,适用于大规模、自动化基因型检测。本研究利用205份不同来源的玉米自交系全基因组重测序数据鉴定出一系列多态性高的二态性SNP位点并开发出700个KASP分子标记。其中, 202个在46个玉米代表系中得到验证的KASP标记进一步用于系统进化树构建及群体结构分析。结果显示,开发成功的KASP标记在染色体上分布均匀,平均PIC为0.463,平均MAF为0.451。基于KASP标记位点和总SNP位点的聚类分析结果高度吻合。KASP标记位点与总SNP位点的遗传距离相似性系数高达89.5%,能成功区分玉米的杂种优势群。该KASP标记可在玉米种质资源分析、连锁群构建以及杂种优势群划分等方面发挥重要作用。     

小麦骨干亲本碧蚂4号的基因组特异位点及其在衍生后代中的传递

为探讨小麦骨干亲本碧蚂4号的遗传构成及其特异位点在衍生后代中的传递特点,利用覆盖小麦全基因组的1239个SSR、EST-SSR和STS标记对碧蚂4号子一代衍生品种(系)的4个亲本进行标记筛选,获得33个特异标记可用于76份碧蚂4号衍生材料的分析。在子一代和子二代材料中,除标记Xgwm577外的32个标记均能扩增出碧蚂4号特异带,且分别有8个和10个标记位点的传递频率大于50%;在子三代和子四代材料中能扩增出碧蚂4号特异带的标记分别有29个和20个,传递频率大于50%的标记位点分别有8个和4个;Xgwm261、Xedm80、SWES222和CFE223在4个世代中的传递频率都保持在50%以上;有18个标记位点对衍生品种(系)的遗传贡献率大于25%;推测这些基因组位点及其附近的染色体区域可能是被育种家强烈选择的部分,碧蚂4号含有一些特殊的与重要农艺性状相关的基因组位点/区段,可能是其成为骨干亲本的遗传基础。     

基于SNP分子标记的泰山/泰科麦系列小麦遗传解析

对不同年份育成的21个小麦品种（系）进行全基因组扫描,通过分析遗传距离和染色体区段/位点,明确其亲缘关系远近和遗传差异。分析可知,获得的2029个SNP基因位点在B基因组拥有较高的遗传多样性,其次是A和D基因组;在7个同源群中,第3和第6同源群呈现出较高的遗传多样性,而第1和第4同源群的遗传多样性较低;21条染色体中,3A、1B、6B染色体的遗传多样性较高,而1A、6A的遗传多样性偏低。对21份供试材料依据审定（育成）年份分析其群体的平均遗传距离,不同年份品种间的平均遗传距离先增大后减小,遗传多样性逐渐降低;21份供试材料间的遗传相似系数在0.69~0.99之间,大致可聚为4个类群,同一年份的品种一般聚在一起,与其系谱关系吻合。构建并分析供试材料的基因型图谱发现,00s、10s和现在育成的小麦品种（系）共有SNP和共有染色体区段分别主要在A、D和B基因组,对应已发表性状同不同年份育种目标吻合。同时发现21份供试材料均含有25个共同SNP位点,分布在1A、5A、6A、7A、2B、3B、6B、1D、2D、3D和7D染色体上,且每条染色体上分布的SNP位点数目均不相同,通过对应已发表性状进一步证实在品种（系）组配与选育过程中注重产量、株高、分蘖数、抽穗期、灌浆速率和抗病等性状的选择。以上研究结果可为今后小麦新品种组配和选育提供参考依据。     

3个大豆品种及其骨干亲本的亲缘关系和指纹图谱分析

为了研究江苏淮北地区大豆推广品种及其骨干亲本的亲缘关系和指纹图谱,以3个淮豆系列品种及其8份骨干亲本品种为试验材料,利用CTAB法提取基因组DNA,采用SSR分子标记对11份大豆品种进行亲缘关系和指纹图谱分析。结果显示：利用筛选出的46对SSR引物在11个大豆品种中共检测出125个等位变异,每对引物可检测到2~5个等位变异。使用非加权类平均法进行聚类分析,大部分供试材料间的遗传变异较小,遗传相似系数为0.5781~0.9609。SSR标记遗传距离为0.0391~0.4219,平均0.2773。从上述引物中选取5个核心引物构建的指纹图谱能够鉴别3个淮豆系列品种。上述结果不仅用于品种鉴定及其知识产权保护,还为有效选配亲本拓宽遗传基础提供了理论基础和技术支持。     

草莓分子指纹图谱构建与应用

为了对草莓品种进行分子鉴定,以草莓品种红颊、章姬、宁馨(香莓)、阿尔比和梦香为试验材料,从112个RAPD引物中筛选出4个差异引物,扩增出5个差异位点进行指纹图谱构建和聚类分析。RAPD揭示供试草莓材料的多态性比例为3.6%。应用指纹图谱标记能够鉴定红颊、阿尔比和梦香等推广品种,构建宁玉和香蕉等新增草莓品种的指纹图谱,发现梦香的变异群体。最后讨论了草莓指纹图谱的适用性和品种聚类分析对制定推广计划的指导作用。     

利用SRAP标记构建18个木薯品种的DNA指纹图谱

利用SRAP标记,选用36对多态性较好的引物组合,对18个木薯品种进行分析鉴定,扩增出320个位点,其中多态性位点235个,多态性比率达73.4%,平均每对引物组合可产生8.9个位点和6.5个多态性位点;235个多态性位点采用非加权组平均法(UPGMA)进行聚类分析,以遗传相似系数0.734为阈值,可将18份供试材料分为4组;选用2对多态性引物Me1-Em5和Me24-Em10,初步构建了18份木薯品种的指纹图谱,根据条带的有无转换为0、1二进制编码形成数字指纹,每个品种拥有唯一的数字指纹区别于其他品种,置信概率达到99.999%。结果表明,采用SRAP标记建立的指纹图谱适用于木薯品种的分类和鉴定。