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。     

水稻功能性插入缺失标记（InDel）的筛选与应用

开展水稻品种纯度和真实性鉴定对水稻遗传育种和种子生产有着重要的意义。以245个长江中下游主推水稻品种为研究材料,从643个插入缺失（InDel）位点中筛选出124个功能性多态性位点,建立了InDel高效检测体系。进一步利用InDel标记vf0121641804和SSR标记RM7120分析水稻样品的纯度,同时选用覆盖12条染色体的24对InDel引物和48对SSR标准引物分析水稻品种真实性,结果表明,采用InDel标记检测水稻品种纯度和真实性的结果与采用SSR标记检测结果一致,说明水稻功能性InDel标记也可用于水稻品种纯度和品种真实性的鉴定。在此基础上,鉴定了245个水稻品种124个InDel标记的基因型遗传多样性并进行了聚类分析,结果表明,水稻材料间存在明显的群体结构,基本反映了不同品种间的亲缘关系。水稻功能性InDel标记的筛选与应用,不仅为品种纯度和真实性鉴定、遗传多样性分析提供了新方法;而且可用于分子辅助育种,提高强优势组合的预见性。     

基于叶绿体SSR分子标记的苦参种质资源遗传多样性分析

以来自15个不同产地的150份苦参为材料,采用cpSSR分子标记技术探究不同产地苦参种质资源的遗传多样性。结果表明,18对cpSSR引物共扩增出311个条带,检测出97.47个等位基因,平均每对cpSSR引物扩增出17.28个条带。平均检测到的等位基因数（Na）为5.415,有效等位基因数（Ne）为4.395,Shannon?s信息指数（I）为1.535,多样性指数（h）为0.748,无偏多样性指数（uh）为0.832,多态信息含量（PIC）为0.886,PIC>0.5说明18对cpSSR引物具有较高的多态性。不同产地的苦参遗传多样性丰富,其中山西武乡土河坪种质（THP）的I为1.600,Ne为4.786,其他遗传多样性指数均较大,是遗传多样性较丰富的苦参产地。居群分子方差分析（AMOVA）表明,苦参种质内个体间差异大,苦参种质内遗传变异率大于种质间的。聚类分析、主坐标分析（PCoA）和STRUCTURE软件进行的遗传结构分析结果均将不同产地的苦参分为2个类群,并且分类结果有明显的地理相关性。第1类群中的9个苦参种质主要来自山西、河北、陕西和内蒙古等地,第2类群主要来自山东、河南...     

水稻已克隆中胚轴伸长基因效应解析及优异单倍型鉴定

旱直播是未来水稻生产的重要发展方向,在南亚和东南亚籼稻种植区已有较大面积,然而热带和亚热带地区粳稻种植多采用传统育苗移栽。中胚轴长度(Mesocotyl length,ML)是影响水稻旱直播出苗和幼苗活力的重要因素。基于分子标记辅助选择(Molecular marker assisted selection,MAS)育种,培育长中胚轴种质是促进水稻旱直播推广最为经济、高效的方式。迄今,已有4个水稻中胚轴伸长基因报道,即OsGSK2、GY1、OsPAO5和OsSMAX1。笔者选择3K重测序项目中TROP和TEMP粳稻亚群开展分析,测定中胚轴长度并鉴定OsGSK2、GY1、OsPAO5和OsSMAX1基因的优异单倍型。结果表明,TROP和TEMP亚群中胚轴长度呈典型的连续正态分布。OsGSK2、GY1、OsPAO5和OsSMAX1分别包括3、3、3和6种单倍型;同一基因在TROP和TEMP亚群中单倍型分布频率也存在差异。TROP亚群中OsGSK2-Hap1、GY1-Hap2、OsPAO5-Hap3、OsSMAX1-Hap2和OsSMAX1-Hap3为优异单倍型;TEMP亚群优异单倍型为Os...     

Amy6-4基因遗传多样性及其与α-淀粉酶活性的关联分析

α-淀粉酶活性是影响大麦种子发芽和麦芽制作及啤酒酿造的重要性状,Amy6-4为编码高等电点的α-淀粉酶基因,挖掘其高活性的等位变异对啤酒大麦的品种改良具有指导意义。通过对58份大麦品种中Amy6-4基因的重测序,研究了该基因的核苷酸序列以及在品种间的遗传多样性,并在群体结构分析的基础上,进行了核苷酸多态性与α-淀粉酶活性的关联分析。结果表明,Amy6-4基因共存在7个单核苷酸变异位点(SNP),构成5种单倍型。其中,H_3单倍型最普遍,发生频率为51.7%(30/58);其次为H_1单倍型,发生频率为39.7%(23/58);其他3种单倍型发生的频率约为10%。SNP位点及其构成的单倍型均与酶活性无关联性。     

黄瓜cpSSR-PCR反应体系优化及应用

叶绿体微卫星(chloroplast microsatellite,cpSSR)是近几年发展起来的新型高效分子标记,在植物系统发育和基因漂移研究中有广泛应用.在前期开发黄瓜cpSSR引物的研究基础上,本文研究了Taq酶量、MgCl2浓度、dNTPs浓度、模板DNA质量和浓度、循环次数等参数对cpSSR-PCR扩增效果的影响,获得优化的反应体系,即15μL体积包括:1×Taq酶缓冲液,0.5UTaq聚合酶,0.2μmol/L引物,0.2mmol/LdNTPs,15 mmol/LMgCl2,约10 ng模板DNA,循环25次.采用该优化体系,以已开发的黄瓜cpSSR引物,对12份黄瓜材料进行了重复性PCR扩增.结果发现国外种质中存在3种单倍型,而在国内种质中只检测到2种单倍型,说明在本研究所用的材料中,国外种质叶绿体遗传差异明显大于国内栽培种.此结果说明优化的cpSSR反应体系具有稳定性和可靠性.     

基于南美蟛蜞菊转录组测序的SSR分子标记开发及鉴定

南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata)是华南地区危害严重的入侵植物,对其遗传多样性的研究仅局限于ISSR分子标记。本研究利用MISA软件对南美蟛蜞菊转录组测序获得的88 504条Unigene进行了SSR位点及特征分析,结果发现SSR位点23 338个,SSR出现频率为26.37%,发生频率为21.07%,平均距离为1 224.61 kb。其中单核苷酸重复所占比例最高,占总SSR位点的46.92%。二核苷酸重复类型和三核苷酸重复类型分别占26.66%和24.55%。本研究对南美蟛蜞菊转录组测序得到的23 338个SSR位点使用Primer 3软件进行引物设计,随机选择了200对引物进行了扩增实验验证,有效扩增55对,其中6对引物特异性高,重复性好。平均Shannon's多样性信息指数(Ⅰ)和多态性信息含量(PIC)分别为0.760和0.511,表明其具有较高的多态性。本研究结果为今后开展南美蟛蜞菊遗传多样性方面的研究提供了实验基础。     

观赏樱属植物基因组SSR分子标记开发及鉴定

为了开发樱属植物的基因组SSR(简单重复序列)分子标记,本研究在IlluminaNovaSeq PE平台上进行喜马拉雅樱花(Cerasus cerasoides)基因组序列勘测。利用Perl脚本MISA识别微卫星序列,并随机合成100对引物进行引物多态性筛选。选择易扩增、多态性高的引物,采用荧光标记毛细管电泳法在45种樱属植物中进行检测和遗传多样性分析。结果表明,喜马拉雅樱花基因组共存在113 571个SSR位点(≥5个重复),其中包含53.31%单核苷酸基序,36.64%二核苷酸基序,其余基序类型占比10%。在此基础上共筛选出21个SSR标记,并将其用于观赏樱属植物的遗传多态性评估,结果共检测到215个等位基因,平均每个位点10.24个等位基因,平均杂合度为0.38。采用SSR标记构建的进化树较好地反映了45种供试樱属植物之间的亲缘关系。本研究开发了全新的樱花基因组SSR分子标记,可用于樱属植物的遗传多样性分析和分子标记辅助育种。     

用于中国小豆种质资源遗传多样性分析SSR分子标记筛选及应用

以375份小豆核心种质为试验材料, 利用从小豆及其近缘种SSR引物中筛选出的13对引物进行遗传多样性分析。检测结果显示, 小豆种质资源具有丰富的遗传多样性, 共检测到133个等位变异, 每对SSR引物检测到等位变异4~19个, 平均10.23个, 国内各省多态信息含量(PIC)平均为0.561, 多态位点比例(P)平均为93.523%。聚类结果表明, 小豆资源遗传关系与生态分区间有明显的联系, 且东北地区资源与中南部资源遗传关系较近。湖北、安徽、陕西3省资源的PIC较高, 且基本位于主坐标三维图的中心区域, 推断湖北、安徽、陕西是中国栽培小豆的起源地或多样性中心。该结果有助于更好地对小豆种质资源进行收集、保护和利用。     

基于SSR标记的芋头种质资源遗传多样性分析及抗疫病鉴定

为了了解不同来源芋头种质资源的遗传多样性及其对疫病的抗性,本研究从100对SSR引物中筛选出21对多态丰富的SSR引物,并将其用于109份芋头资源的遗传多样性分析,同时采用人工接种芋头疫霉菌的方法对这些资源进性行了抗性评价。结果表明,21对SSR引物在109份芋头资源中共扩增出71个等位基因,变幅在2～4个,平均有效等位基因数3.38;观测杂合度(Ho)变化范围为0.0481～0.8900,平均为0.3483;预期杂合度(He)的变化范围为0.0841～0.6709,平均为0.3794;种群平均Shannon遗传多样性指数为0.6733;遗传距离在0～1之间,平均遗传距离为0.6014。在分支距离为0.49处,可将供试芋头资源分为3个类群。60%以上的抗性资源集中于Ⅰ和Ⅱ类群。本研究可为筛选、鉴定优良芋头种质资源及遗传育种工作提供科学依据。     

基于小麦外引种质资源的粒质量基因分子标记检测及组合分析

为了有效利用外引小麦种质资源和探讨部分小麦粒质量基因的育种应用价值,以48份小麦外引种质为材料,测定种质千粒质量,并利用4个粒质量基因(TaGW2-6A、TaCwi-A1、TaGS2-D1和TaSus2-2B)的功能分子标记进行高千粒质量等位变异类型和分布检测。结果表明,外引种质材料的平均千粒质量为30.15 g,变异范围为20.13～43.19 g,超平均值种质材料占45.8%。外引小麦种质中4个粒质量相关基因存在8种单倍型,TaCwi-A1基因、TaGW2-6A基因的高千粒质量单倍型TaCwi-A1a和Hap-6A-A的平均千粒质量均显著高于对应的低千粒质量单倍型TaCwi-A1b和Hap-6A-G。而TaSus2-2B基因、TaGS2-D1基因的低千粒质量单倍型TaSus2-2Bb和TaGS2-D1b的平均千粒质量均显著高于对应的高千粒质量单倍型TaSus2-2Ba和TaGS2-D1a。含有相同单倍型组合的种质在供试材料中占比较高的,其平均千粒质量也相对较高。研究表明,这些外引小麦种质的粒质量相关性状具有较好的遗传改良潜力,在小麦育种中对多个相关粒质量基因进行综合遗传效应分析十分必要。     

棉花枯萎病菌AFLP分子标记体系的建立及初步应用

建立并优化了基于HaeⅢ/PstⅠ酶切的棉花枯萎病菌AFLP分析的最佳反应体系,并从32对引物组合中筛选出适合该反应体系的引物组合3对.应用该技术对存在于我国的棉花枯萎病菌3号、7号和8号生理小种的标准菌株进行分析,结果表明该技术能够有效地将这3个标准菌株区分开;通过该体系对来自我国4个省的20个棉花枯萎病菌菌株进行分...     

紫云英SSR分子标记的开发及在品种鉴别中的应用

利用生物素标记的(AG)₁₅、(CT)₁₅、(AC)₁₅、(GT)₁₅探针及链霉素亲和磁珠,从紫云英的基因组中富集微卫星(SSR)序列。在用富集片段构建插入文库的950个转化子中,经PCR检测及测序共得到127个SSR序列,微卫星序列的富集效率达15.8%。除去重复或无效的序列,得到33个序列用于引物设计。对征集的9个紫云英品种进行多态性分析,有6对引物扩增出明显且稳定的多态性位点18个。在紫云英的品种水平上,这些SSR位点产生的多态率为50%~100%,有效等位基因数为1.19~1.64,Nei氏遗传多样性为0.13~0.38,Shannon多态信息指数为0.22~0.56;利用这6对引物可将参试品种完全区分开,证明这些SSR位点可用于紫云英品种的指纹鉴别。根据SSR位点的相似性系数,将 9个紫云英品种主要聚成两个类群, 与传统按生育期的紫云英品种划分结果无必然的联系。     

应用SNP精准鉴定大豆种质及构建可扫描身份证

为加强大豆种质资源管理及品种保护, 本研究构建了一套基于单核苷酸多态性(SNP)标记的快速鉴定体系。选用分布于13个基因的23个SNP标记对599份大豆表型精准鉴定种质进行基因型分析。结果表明, SNP标记的遗传多样性指数范围0~0.722, 其中3个SNP在供试材料中不存在碱基差异, 2个SNP为特异等位变异。从具有多态性的20个SNP中选出14个(GlySNP14)用于种质鉴定, 其中12个为高多态性SNP, 2个为特异性SNP。模拟结果表明, GlySNP14的种质鉴别能力(750份种质)高于任意相同数目标记构成的SNP随机组合(最多361份种质)。GlySNP14在599份种质中共形成了176个单倍型, 其中100份种质具有独特的单倍型。结合这些种质的其他属性, 构建了100份种质由38个数字组成的身份证, 前10位数字为种质属性信息码, 包括品种类别、来源地等; 11~38位数字为品种分子指纹码, 代表品种的特异分子信息, 并最终以一维码和二维码的形式表示, 为种质资源简易管理与保护利用提供了有效途径。