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。     

用SSR标记分析1949—2005年华南地区常规籼稻主栽品种遗传多样性及变化趋势

利用均匀分布于水稻基因组的300个SSR标记对95个华南地区不同年代常规籼稻主栽品种进行分析,研究该地区常规稻品种的遗传多样性及其变化趋势。检测到236个SSR标记有多态性,共获得776个等位基因,每个位点等位基因2~12个,平均3.29个,共有206个位点的等位基因数介于2~4个,占全部多态性位点的87.3%。多态性标记位点的PIC值平均为0.42,变化范围为0.041~0.790。不同染色体的位点多态性差异显著,其中第10染色体的位点平均等位基因数最多,PIC值最高,而第5染色体的位点平均等位基因数最少,PIC值最低;6个年代中,50~70年代育成品种包含等位基因数呈显著的上升趋势,70年代达最高值2.83,随后逐渐下降。分子方差分析(AMOVA)结果显示不同年代间遗传变异仅占总体变异的3.77%,但仍达极显著水平(P0.001)。不同年代育成品种的遗传距离(GD)呈下降趋势。聚类分析结果显示,在遗传相似系数(GS)为0.685处可将品种区分为5大类,表明华南地区各时期的常规稻品种遗传改良都是围绕少数骨干亲本进行的。试验结果显示,华南地区籼稻品种的遗传多样性狭窄且随年代而变化,70年代以后呈下降趋势,在今后的育种中应扩大亲本选材范围、拓宽育种亲本的遗传基础以提高育成品种的遗传多样性。     

不同抗蚜性小麦品种（系）的遗传多样性 SSR 标记分析

为了揭示小麦抗蚜品种（系）的遗传多样性,在田间蚜虫圃对150份小麦品种（系）孕穗期和灌浆期蚜量比值进行2年对比的基础上,选取抗性结果较为一致的材料,利用筛选的54对具有多态性的SSR标记检测了43个不同抗蚜水平小麦品种（系）的遗传多态性。结果表明,54对SSR标记在这43份不同抗蚜水平小麦品种（系）中检测到365个等位变异,每个引物检测到2～18个等位变异,平均为6．7个;从每条谱带在所有材料中出现的频率来看,变异范围为2．3％～97．7％;多态性信息量为0．05～0．91,平均为0．65;43个小麦品种间的相对遗传距离为0．30～0．90,平均为0．52;SSR标记聚类分析在相对遗传距离为0．55处将43个不同抗蚜水平小麦品种（系）分为五大类群。选育和推广抗虫品种时尽可能选择聚类图中亲缘关系较远的材料;抗蚜品种京冬6号单独聚为一类,与其余品种亲缘关系较远,可作为新的抗源用于抗蚜育种。因此,用SSR分子标记分析不同抗蚜水平小麦品种（系）间的遗传多样性和亲缘关系,可以为培育和推广抗蚜小麦品种提供参考。     

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。     

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A>B>D。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...     

基于SNP标记的陕单609杂优模式分析

采用遗传背景清晰的22份玉米自交系作为参照,利用SNP标记从分子水平对玉米陕单609(91227x昌7-2)的杂种优势模式进行分析。结果显示,24份材料的SNP标记平均检出率为0.93;2704个SNP标记的平均多态性信息含量(PIC)为0.32。遗传距离和聚类分析结果表明,91227与来源于Reid种质的PH6 WC、郑58和掖478等自交系遗传距离较近,而与来源于Lancaster种质的Mo17、来源于塘四平头种质的昌7-2距离较远。遗传距离较远可能是陕单609具有较强杂种优势的遗传基础,推断陕单609的杂种优势模式为Reidx塘四平头。     

小麦K-CMS保持系的SRAP鉴定及遗传多样性分析

为更好地对小麦K-CMS保持系的遗传背景进行分析,筛选优良亲本,以进一步提高小麦杂交育种的效率。利用SRAP技术,对30份小麦K-CMS保持系的遗传背景进行研究,以SRAP标记在30个品种之间扩增的多态性位点数据,采用Nei和Li的方法,计算品种间的遗传距离;以2年田间试验得到的品种株高、穗长、小穗数、穗下节长、穗粒草重、穗粒数、穗粒重、旗叶长等表现型性状平均数经正态标准化后,采用欧氏距离计算品种间遗传距离,再比较分析。分析表明,82对SRAP引物揭示出多态性,多态率68.3%,获得208条多态性谱带,平均每对引物产生3.68条多态性谱带,表现出较高的多态性。基于分子标记的聚类分析结果与系谱分析结果基本一致。若以整个遗传距离的总平均数作尺度对聚类图的结果进行分类,大致可分为6类。Mantel检测表明,SRAP标记数据计算的遗传距离矩阵和表现型计算的遗传距离矩阵存在极显著的相关性0.8123(t=11.325t0.01)。SRAP标记是检测品种间遗传差异的有效方法,可为小麦K-CMS保持系种质资源遗传差异的研究提供理论依据。研究还证实,一个骨干亲本与由其衍生出来的品种(系)之间的遗传差异一般较小。     

小麦顶端小穗退化突变体asd1基因定位

穗粒数是小麦产量三要素建成的关键因子,深入挖掘穗部发育调控基因有助于培育高产小麦品种。以小麦品种京411为野生型,经EMS诱变获得了表型稳定的小穗退化突变体asd1 (apical spikelet degeneration 1)。该突变体表现顶端小穗明显退化,穗长缩短了约40%,结实小穗数减少了约35%,穗粒数显著减少了54%,同时株高也明显降低。利用京411×asd1遗传群体的F2和F3代表型数据分析表明,顶端小穗退化性状受1对主效隐性基因控制。采用混合群体分离分析法(BSA),结合测序所得SNP位点,在7A染色体上开发了7个KASP标记,将目标突变基因定位在7A染色体短臂9.91 Mb物理区间内,遗传距离为17.62 cM,推断该区段存在一个新的控制小麦花器官发育及穗部形态发育的重要基因。本研究所鉴定的小麦穗发育控制区段有助于深入解析小麦小穗形成的遗传基础,为进一步揭示小麦产量形成的分子机理提供突变基因。     

SSR和SRAP标记揭示甘蓝型油菜遗传多样性的差异分析

分别用SSR和SRAP标记分析了来自国内外的19个甘蓝型油菜（Brassicanapus L.）品种间的遗传距离及其与选育年代的相关关系,并构建聚类图。从726个SRAP引物组合中筛选出23对多态性较好的组合扩增得到了234个多态性标记;35对SSR引物获得了138条多态性标记。结果显示,SSR标记揭示的遗传距离大于SRAP标记。SSR揭示的国内甘蓝型油菜品种间平均遗传距离大于国外品种,而SRAP标记得到的结果与SSR标记分析所得结果相反。SSR平均遗传距离与育成年代的相关性较小,SRAP平均遗传距离与育成年代存在一定的负相关,其相关系数为-0.34。研究认为,SRAP标记更适用于通过分析遗传距离以获得杂种优势;从种质资源保存的角度出发,使用SSR标记能较全面保证种质资源遗传多样性;结合SSR标记和SRAP标记即能从全基因组又能有重点的从功能基因组分析育种材料的遗传多样性,对于中长期的育种目标有较大的意义。     

中国甘薯主要亲本遗传多样性的ISSR分析

用ISSR标记分析了中国62份甘薯主要亲本的遗传多样性, 明确了其遗传差异。结果表明, 17个ISSR引物共检测出490条多态性谱带, 平均每条引物检测出28.8条多态性谱带, 说明ISSR标记是评价甘薯遗传多样性的有效途径之一。62份中国甘薯主要亲本遗传距离为0.158~0.924, 平均为0.574, 通过UPGMA法, 可以聚为2大类, 一类为国内自育亲本, 一类为外引亲本, 说明中国甘薯主要亲本遗传多样性较丰富, 其中自育亲本与外引亲本之间遗传距离较远; 亚洲亲本遗传多样性高于非洲和美洲亲本, 并且与其他亲本间遗传距离较远; 亚洲品种中, 中国大陆亲本遗传距离最小, 为0.419, 与来自中国台湾的亲本差异较小, 但与外引亚洲亲本遗传距离较远。因此, 中国在未来甘薯育种中, 可以国内自育亲本与外引亲本以及外引亚洲亲本与外引其他亲本配制组合, 拓宽中国甘薯品种的遗传背景。     

利用SSR标记分析17个亚麻品种的遗传关系

本研究利用90对SSR引物对17个亚麻品种（品系）进行了遗传相似性的分析。SSR标记简便高效,特异性强,但目前在亚麻上的应用还比较少,本研究选择均匀分布在亚麻不同染色体上的90对SSR标记进行分析。结果表明：所有参试SSR引物均扩增出清晰稳定的多态性条带,在17个参试亚麻品种间共检测出170个不同的扩增条带。17个亚麻品种分成5个大群体,遗传距离最大的品种是‘9801-1-17’和‘阿卡塔’。第二组和第五组都只有一个品种,分别是‘A29’和‘9801-1-17’,它们与其他的品种间亲缘关系均较远。本研究表明SSR技术在亚麻遗传育种中有很大的应用前景,准确高效。遗传距离较远的几个品种可用于杂交育种和各种农艺性状的进一步遗传分析。     

SRAP标记对甜菜抗褐斑病品种的聚类分析

为进一步鉴定分析抗褐斑病性较好的国内外甜菜品种,为日后筛选、繁育优良抗病品种提供依据,本研究采用田间调查与分子标记相结合的方法,利用筛选出的12对SRAP引物组合对25份国内外品种进行分子标记检测,通过SRAP-PCR扩增,共产生扩增带104条,67条多态性条带,平均多态性比为64.4%。遗传距离平均为0.4670,遗传相似系数平均为0.6269。田间调查结果显示:褐斑病级数为2的品种有9个,褐斑病级数小于2的品种有3个。聚类分析结果显示:在遗传距离0.20处,可将25份供试材料分为3个类群,其中第一类群又分为2个亚类。聚类结果与田间调查结果相一致。结果表明,‘TY305’(国内)、‘TY309’(国内)、‘w5-1’(国内)抗褐斑病性较好,SRAP分子标记用于划分甜菜抗褐斑病性的品种有一定参考价值。     

芝麻SNP和InDel标记遗传多样性、群体结构及连锁不平衡分析

为了利用关联分析发掘芝麻种质资源中所携带的优异等位基因,并了解其对目标性状的贡献值。本研究利用随机分布于芝麻基因组中的206对多态性分子标记(167对SNP标记和39对In Del标记),对101份来自国内外的芝麻材料进行遗传多样性、亲缘关系、群体结构及连锁不平衡分析。206对标记共检测到413个等位基因;标记位点的基因多样性范围在0.01~0.53,平均为0.35;多态性信息含量(PIC)变幅为0.01~0.46,平均为0.28。供试芝麻材料间的遗传距离变幅为0.08~0.88,平均为0.43。聚类结果显示101份芝麻材料被划分为两大亚群:中国绝大部分(93.42%)芝麻材料被划分为第一大亚群,国外绝大部分(80.0%)芝麻材料被划分为第二大亚群。中国北方区(NR)与美洲区(AMR)的材料遗传距离最远(0.36);中国北方区(NR)与中部区(CR)的遗传距离最近(0.04)。群体结构分析显示供试芝麻群体由2个亚群组成,该结果与聚类分析以及主坐标分析结果一致。另外,绝大多数芝麻材料(84%)间的亲缘关系较远(亲缘关系值0.2)。连锁不平衡分析显示不同位点组合间存在一定程度的LD。利用SNP和InDel标记成功分析了101份芝麻品种的遗传多样性、亲缘关系、群体结构和连锁不平衡程度,本研究结果为后期芝麻杂交组合的配置以及利用关联分析准确挖掘芝麻有利基因提供了依据。     

小麦抗麦红吸浆虫基因标记的开发与验证

麦红吸浆虫(SitodiplosismosellanaGéhin)严重影响小麦产量和品质,选育和使用抗虫品种是降低虫害损失最安全有效的途径,利用抗虫性连锁或功能标记对提高小麦抗虫分子育种效率具有重要意义。在前期从转录组数据中挖掘到抗虫性主效QTL (QSm.hbau-4A) 6个相关差异基因的基础上,依据这些基因序列中存在的InDel和SNP,分别开发了2个EST标记和6个KASP标记,并在抗虫性不同的一套重组近交系(RIL)和一套小麦品种中进行了标记的有效性验证。所开发的8个标记在抗、感虫小麦亲本间均表现出较好的多态性,在RIL株系中的检测有效率均达到90%左右;除E10-10外,这些标记在供试高抗(56.3%～86.7%)和高感(85.7%～100.0%)小麦品种中的检测有效率均较高,可用于小麦种质资源的抗虫性筛选。同时发现, 11个具备所有抗虫标记位点的抗虫小麦品种,多为审定时间较早或已停止使用的品种,这使得结合标记辅助选择等手段鉴定和创新小麦抗虫种质资源的工作日益紧迫。     

油茶栽培品种SSR指纹图谱构建及聚类分析

本研究首次利用从油茶DNA序列中开发的SSR标记及其近缘种通用性的SSR标记开展油茶栽培品种的分子甄别研究。7对通用性高、多态性好、扩增清晰的SSR标记构建了油茶43个栽培品种的DNA指纹图谱。遗传参数统计显示,43个油茶品种遗传多样性指数为0.347 1,Shannon指数为0.517 2;7对SSR引物扩增共得到位点36个,其中多态性位点35个,位点多态性达97.22%,其中利用4个标记CO_g SSR16、CO_gssr37、CO_e SSR4和CO_e SSR44两两组合可以完全鉴别出43个油茶栽培品种。聚类结果表明油茶品种的亲缘关系与地理来源存在一定的相关性,如来自江西的赣无系列品种大多能够成组聚类,而来自广西的品种(桂软11号,桂软24号,岑软2号,陆川大果)与来自越南的品种(和江2号,越南油茶,东孝2号)聚在一个类群;但也有一些品种地理来源不同而同样聚在同一类群,显示了油茶遗传背景的多样性与复杂性。本研究为油茶品种鉴定及遗传学研究等提供技术基础及理论依据。     

东亚甘薯品种AFLP标记遗传差异研究

甘薯是世界上重要的粮食、饲料、工业原料和新型能源作物,由于遗传背景知识的缺乏,甘薯遗传改良受到限制,东亚是世界上甘薯种植最集中的区域,因此有必要了解东亚甘薯品种的遗传多样性程度和遗传差异。本研究利用AFLP标记对43份来自东亚地区的甘薯育成品种遗传多样性进行了分析。10对AFLP引物扩增出307条谱带,其中多态性谱带占71．7％,平均每对引物扩增22．0条多态性带,表明AFLP标记是一种甘薯遗传多样性分析的高效方法。供试品种间遗传距离为0．0938-0．3359,平均为0．2302,利用UPGMA法可以将供试品种聚为5个组群,表明供试品种遗传多样性程度丰富,东亚甘薯育成品种之间具有较明显的遗传差异。不同国家或地区品种间的遗传距离高于国家或地区品种内的遗传距离。韩国品种与其它东亚国家或地区品种间遗传距离较远。供试品种中,中国大陆品种平均遗传距离最小。作者认为我国甘薯品种改良,应注重与韩国资源的交换,同时在亲本组配中避免少数品种人为过度利用,以保持甘薯品种的遗传多样性,提高甘薯品种改良进度。     

SRAP和SSR标记对马铃薯遗传多样性的差异分析

掌握宁夏地区主要马铃薯品种的遗传多样性,了解其遗传背景,明确各品种间的亲缘关系为马铃薯育种提供理论依据。利用SSR和SRAP 2种分子标记对47份马铃薯种质材料进行遗传多样性分析,并对2种分子标记结果进行比较。12对多态性SRAP标记共检测到180个多态性位点,平均每对引物检测到15个多态性位点,每个SRAP位点的PIC值为0.2~0.43,平均值为0.34;47份马铃薯种质资源遗传相似性系数为0.57~0.83。15对多态性SSR标记检测到80条多态性位点,平均每对引物检测到 5.3个多态性位点,每个SSR位点的PIC值为0.37~0.72,平均值为0.51;马铃薯种质材料遗传相似性系数为0.60~0.97。根据系谱资料分析发现,SRAP标记更适用于遗传关系较近材料的遗传多样性分析。宁夏地区主要的马铃薯品种遗传相似度较低,亲缘关系较远。     

贵紫麦1号紫粒性状的遗传规律及基因定位

为明确紫色小麦紫粒性状的遗传规律及其调控基因,采用贵紫麦1号(紫粒小麦)×贵农19或贵农麦30(白粒小麦)进行正反交,构建不同杂交世代(F_1～F_5和BC_1F_1)遗传研究群体,根据杂交后代紫粒性状的分离情况探究其粒色的遗传规律,利用全基因组重测序技术(WGS)结合集群分离分析(BSA)策略对贵紫麦1号紫粒性状进行基因定位。结果表明,贵紫麦1号的紫粒性状受两对显性互补基因控制。基于全基因组重测序及标记筛选结果显示,控制贵紫麦1号紫粒性状的两个互补显性基因分别位于2 AL和7 DL染色体上,并将控制紫粒性状的基因命名为GZMpp1和GZMpp2;紫粒基因GZMpp1与标记chr 2 A 32的遗传距离为1.2 cM;GZMpp2与标记DY-7 D 6的遗传距离为0.5 cM。     

小麦RIL群体第一部分同源群染色体遗传多样性与偏分离分析

为了明确小麦第一同源群染色体的遗传多样性,用小麦重组近交系群体(RIL)(Q9086×陇鉴19)108个株系为材料,利用SSR标记对小麦第一同源群进行遗传多样性和偏分离分析。结果表明,97对SSR引物在RIL群体亲本间筛选具有多态性标记23对,多态性频率1B(30.30%)>1A(28.57%)>1D(10.34%)。在RIL群体中检出107个等位位点有多态性,每个引物可扩增出2～10个位点,平均4.65个。每个位点多态信息含量(PIC)在0.326～0.880之间,PIC值1B(0.709)>1A(0.534)>1D(0.498)。株系间遗传相似系数(GS)在0.40～0.96之间。通过聚类可将RIL群体分为九大类。亲本基因型在群体中的分离比例为1∶1.13。通过χ2检测,有15个SSR标记表现为偏分离(P<0.05),偏分离频率为65.2%,其中,有7个标记偏向父本陇鉴19,8个标记偏向母本Q9086;6个标记偏分离在1A上,7个偏分离在1B上,2个分布在2D上。     

东北地区水稻种质资源遗传多样性分析

以能够代表东北地区水稻当前育种动态的区域试验品种(系)为试材,利用SSR标记分析了东北稻区水稻种质资源地区问和品种间的遗传多样性差异以及亲缘关系.结果表明,东北稻区整体的遗传多样性狭窄,明显低于国内其他稻区水平.在103个多态性位点上共检测到303个等位基因,平均每个位点只有2.94个,并且等位基因分布也极不均匀.不同染色体问的遗传多样性分析结果表明,Chr.6、Chr.9、Chr.11三条染色体的多态性位点分布较均匀且多态性信息含量也较多,整体遗传多样性丰富程度高于其他染色体.结果还发现,三个省份中黑龙江地区的品种整体纯合程度最高的,吉林次之,辽宁最低.东北三省水稻遗传多样丰富程度排序是:黑龙江>吉林>辽宁.通过遗传聚类分析显示,吉林与黑龙江的整体亲缘关系较近,相对地与辽宁较远.