运用SLAF-seq技术构建水稻高密度遗传图谱

对精细定位某一特定性状位点来说,高密度遗传图谱是一个非常实用的工具。本研究以水稻品种V20B/CPSLO17组合衍生的150份重组自交家系作为作图群体,利用特定位点扩增长度测序(SLAF-seq)技术,一种基于下一代测序技术进行大规模开发SNP和基因型分析的高通量新策略,开发SLAF标签和构建水稻高密度遗传图谱。我们共检测到67 017个高质量的SLAF标签,其中多态性SLAF有15 853个,符合构建高质量遗传图谱使用要求的多态性SLAF标签有8 657个。最终成功构建了一个包含12个连锁群,8 602个上图标记,总图距为2 508.65 c M,标记间平均距离为0.29 c M的高密度遗传图谱,该图谱可用于重要农艺性状QTL定位。     

新疆主栽陆地棉品种形态性状QTL的标记与定位

为了阐明新疆"矮密早"栽培技术下的高密度、矮化陆地棉形态性状QTL的遗传规律,本研究利用新疆不同陆地棉主栽品种(Gossypium hirsutum L.)构建了3个种内作图群体,进行陆地棉形态性状QTL的分子标记筛选.三个遗传图谱的连锁群长度分别为593.6 cM、830.2 cM和743.1 cM.3个遗传图谱的连锁群覆盖了除棉花Chr.22外的所有染色体.在此基础上鉴定、筛选出果枝始节、株高、叶主脉、叶次脉等15个稳定的QTLs:其中2个果枝始节QTL位于Chr.5和Chr.7上;3个株高QTL分别位于Chr.13、Chr.25和Chr.17上;筛选出叶主脉及叶次脉的QTL共10个,位于Chr.7、Chr.15、Chr.17、Chr.19、Chr.21和Chr.23连锁群17、6上,解释表型变异在6.8%～24.4%之间.对没有分配到连锁群上的标记位点的单标记分析,在LOD值大于2的水平下,共检测出9个与棉株形态性状相关的标记,其中与株高相关标记3个,另外6个标记与叶主脉及叶次脉相关.本研究定位在Chr.15、Chr.21、Chr.23和Chr.25上的棉株形态性状QTL,在染色体水平上的定位与前人报道相同,其它QTL在染色体水平上定位与前人研究不同,可能是新检测出的QTL.     

冀豆12遗传图谱初步构建

以优良大豆品种冀豆12与野生大豆ZYD02738杂交建立基础群体,利用F2为作图群体,研究SSR标记位点在该群体中的多态性、偏分离并构建遗传图谱.结果表明,两亲本间SSR位点多态性比例79.9%,偏分离位点比例9.7%,构建的遗传图谱包含25个连锁群,总长度837.1 cM,标记间平均距离11.2 cM,标记间排列顺序与公共连锁图一致性较强.该研究为国内学者研究冀豆12遗传网络和重要农艺性状的基因、QTL定位等研究奠定了初步基础.     

基于高密度遗传图谱的水稻糙米率QTL定位分析

水稻糙米率是加工品质中的一个重要组成部分。为了探索糙米率的遗传基础,本研究以V20B和CPSLO17作为亲本,构建了150个重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体。利用SLAF标签构建的精度更高、平均遗传距离为0.292 c M的高密度遗传图谱,结合亲本和群体糙米率表型数据,对三亚和贵阳两个环境下控制水稻糙米率的数量性状位点(quantitative trait loci,QTL)进行遗传分析。结果显示:三亚和贵阳共检测到两个QTL。其中,三亚检测到1个QTL位点q BR1,位于第1染色体Marker600937~Marker685097区间上,两个标记间遗传距离为0.471 c M,贡献率为9.7470%;贵阳检测到1个QTL位点q BR4位于第4染色体Marker503771~Marker431234区间上,两个标记间遗传距离为0.469 c M,贡献率为9.7634%。两个检测到的QTL,在两个环境中未重复检测到,且增效位点均来自于亲本V20B。本研究对进一步发掘和利用水稻糙米率QTL具有重要意义,同时为利用分子标记辅助选择提高水稻糙米率提供参考。     

大豆重组自交系群体NJRIKY遗传图谱的加密及其应用效果

作物基因组研究,包括基因或数量性状位点(QTL)定位、图位克隆以及物理图谱构建等,首先必须建立具有丰富标记信息的高密度遗传连锁图谱。由科丰1号和南农1138-2杂交组合衍生的重组自交系群体NJRIKY已经构建了4张大豆遗传连锁图谱,但由于遗传信息和标记数目不够充分,在基因和QTL作图时仍然存在精确度和准确度问题。为增加NJRIKY图谱密度,本研究在967对SSR引物中获得了401个多态性SSR标记。结合其他分子数据,使用作图软件Mapmaker/Exp3.0b,获得一张含有553个遗传标记,25个连锁群,总长2071.6cM,平均图距3.70cM的新遗传连锁图谱,其中SSR标记316个,RFLP标记197个,EST标记39个,形态标记1个。连锁群上大于20cM的标记间隔由原来42个减少到2个。原图谱的3个SMV抗性基因定位于D1b连锁群末端的开放区间上且仅与一个RFLP标记连锁,利用加密图谱对Rsc-3、Rsc-7、Rsc-9、Rsc-13、Rsa、Rn1和Rn3等7个SMV抗性基因重定位,全部位于D1b连锁群,与相邻分子标记距离均小于6cM,其中Rsc-9、Rn1、Rsa的距离小于1cM,Rsc-13与EST标记GMKF168a共分离。对本群体农艺性状进行QTL重定位,获得8个性状相关的42个主效QTL,其中20个QTL遗传贡献率大于10%,与原图谱比较,新定位的各QTL的标记区间明显缩短,与相邻标记的连锁更加紧密。     

基于高密度遗传图谱定位大豆蛋白质含量相关的QTL

大豆是重要的粮食作物和经济作物,其籽粒蛋白约为40%,是优质植物蛋白主要来源之一。挖掘控制大豆高蛋白数量性状位点(Quantitativetraitloci,QTL)以及分子标记育种对高蛋白大豆培育具有重要的意义。本研究利用蛋白含量存在明显差异的中黄35 (Zhonghuang 35, ZH35)和中黄13 (Zhonghuang 13, ZH13)杂交构建的包含192个株系的重组自交系群体为供试材料,通过对两亲本及RIL群体重测序,构建了包含4879个bin标记的高密度遗传图谱,总遗传距离为3760.71 cM,相邻标记间的遗传距离为0.77 cM。RIL群体及亲本分别于北京顺义和河南濮阳种植, 2个环境共检测到15个蛋白含量相关QTL位点,分布于5号、12号、15号、17号、18号、19号和20号染色体,贡献率为4.36%～11.39%。其中,北京顺义和河南濮阳检测到qPro-20-1和qPro-20-3, 2个QTL贡献率分别为7.65%和7.58%,重叠区域包括33个基因。本研究有助于精细定位和图位克隆大豆蛋白含量相关基因,并为进一步培育高蛋白大豆品种提供基因资源。     

基于高密度遗传图谱的水稻卷叶QTL定位

水稻叶片适度卷曲能提高光能利用率,增加产量。本研究以0738-28-1B (生育中后期叶片卷曲)和岗46B (叶片平展)为亲本构建大小为139个单株的F2作图群体,利用ddRADseq技术得到32 960个高质量多态性SNP、Indel标记,构建了包含1 196个bin标记的高密度遗传图谱,相邻bin之间的平均距离为1.12 cM。结合亲本和群体剑叶卷曲度表型数据,对卷叶性状进行QTL定位,检测到2个QTL位点。qRL-3定位在第3染色体8.24～10.13 Mb区间上,表型贡献率为9.76%;qRL-9定位在第9染色体19.69～19.84 Mb区间上,表型贡献率为25.40%,被认为是控制叶片内卷的主效位点,增效位点均来自亲本0738-28-1B。本研究结果为主效QTL位点的进一步精细定位提供了依据,同时为理想株型育种和超高产育种提供了新的卷叶基因资源。     

基于SLAF-seq技术的树莓SNP位点开发

为分析树莓群体的遗传进化关系,开发特异性SNP标记。选用23 个栽培种树莓以用SLAF-seq技术测序,从树莓全基因组范围开发SNP位点,以黑树莓基因组为参考基因组,通过生物信息学分析进行电子酶切预测,筛选特异长度的DNA片断,构建SLAF-seq 文库。通过高通量测序的方式获得海量序列标签,利用软件分析比对,获得多态性SLAF标签,进而开发大量特异性SNP位点。对照水稻的测序数据与参考基因组比对结果,双端比对效率为95.60%,酶切效率为93.52%,说明SLAF建库正常。通过测序共产生59.93 Mb的读长数据,测序质量值Q30 平均为95.07%,所有样品GC含量均值为39.16%,GC含量普遍不高,说明达到测序要求。本研究共获得425402 个SLAF标签,其中多态性的SLAF标签共有121610 个。获得749811 个有效单核苷酸多态(SNP),利用这些SNP分析了23 个树莓种质的群体结构与系统发生树。利用简化基因组测序技术SLAF-seq 可以高效地、低成本地开发出大量的可用于群体遗传结构分析的SNP标记。     

甘蓝型油菜SRAP、SSR、AFLP和TRAP标记遗传图谱构建

以黄籽GH06为母本、黑籽P174为父本杂交得到的第6代重组自交系188个株系为作图群体,通过SRAP、SSR、AFLP和TRAP四种分子标记对该群体进行遗传连锁分析,构建了一张包含20个连锁群、300个标记位点的甘蓝型油菜分子遗传图谱(LOD≥3.0),包括202个SRAP标记、65个SSR标记、23个AFLP标记和10个TRAP标记。图谱总长度1273.7cM,标记间平均距离为4.25cM。连锁群上的标记数在4～56个之间,连锁群长度变动在37.1～109.2cM之间,群内平均图距在1.80～14.20cM之间。LG1包含的标记最多,有56个;标记最少的连锁群(LG9、LG18、LG20)只有4个。LG13的平均图距最大,为14.20cM;LG6的平均图距最小,仅为1.80cM。在整个图谱上,存在图距大于20cM的空隙6个。本研究首次将SRAP及TRAP标记用于甘蓝型油菜遗传图谱的构建,结果表明,SRAP及TRAP标记在甘蓝型油菜遗传图谱的构建上是一种良好的标记系统。     

崇化大梨×新世纪梨F1代分子遗传图谱的构建及两个果实性状的QTL分析

利用崇化大梨×新世纪梨杂交得到的94株F1代实生苗为作图群体,应用mapmaker/exp 3.0软件构建了一张包括19个SSR标记,315个SRAP标记,合计335个标记分属于18个连锁群的遗传图谱,图谱总长度为1 300 cM,平均图距为3.9 cM。采用区间作图法检测到与果实发育期、果形指数两个果实性状相连锁的QTL位点7个,其中主效的QTL位点2个(LOD≥3.5),分别位于LG2和LG17连锁群。     

基于SSR分子标记的高丹草遗传图谱构建及相关性状QTL定位

本试验以散穗高粱和红壳苏丹草为亲本,以其杂种F2代的170个分离单株为作图群体,利用SSR分子标记技术和Join Map 3.0作图软件构建高丹草遗传连锁图谱,并在此基础上对分蘖数、株高、氢氰酸含量等8个相关性状进行QTL定位。结果表明:从120对SSR引物中共筛选出50对多态性引物,利用这些引物对作图群体各单株进行PCR扩增,共获得226个多态性标记,平均扩增标记为4.5个/引物。构建出一张由10个连锁群组成的高丹草SSR分子遗传图谱,含181个SSR标记,图谱总长803.13 cM。各连锁群长度在5.8~152.3 cM之间,标记间平均距离4.38 cM,图谱密度较高。在构建图谱的基础上,对高丹草8个相关性状进行QTL定位,共获得17个QTLs,其中控制茎粗的QTL 4个,控制叶宽的QTL 3个,控制叶片数、叶长、分蘖数和穗长的QTL各2个;控制株高和氢氰酸含量的QTL各1个。这些QTL位点分布于高丹草SSR遗传连锁图谱的其中8个连锁群上,其遗传贡献率的范围为12.5%~25.6%。本研究可为进一步开展高丹草重要性状基因的精细定位、图位克隆、功能分析,以及分子标记辅助育种提供理论指导。     

基于SLAF-seq技术枇杷SNP位点开发

利用SLAF-seq测序技术,开发一批特异性强、稳定性高的单核苷酸多态性(SNP)位点,为枇杷遗传图谱构建、分子辅助育种和物种进化等研究提供理论依据。本研究共收集294份枇杷属资源,利用SLAF-seq测序技术进行测序。以梨基因组为参考基因组进行电子酶切预测,确定使用HaeⅢ+Hpy166Ⅱ进行酶切,构建SLAF-seq文库,而后筛选314～364 bp长度的DNA片段定义为SLAF标签,预测可得到116 171个SLAF标签。共获得526.63 M reads数据,各样品所获得的读长数目在119 893～9 305 152范围内,平均读长为1 787581;测序质量值Q30的范围在88.26%～95.67%,平均为93.61%;GC含量分布在38.79%～42.92%范围内,平均值为40.35%。本实验以水稻测序获得0.16 M reads的数据量为Control,双端比对效率在91.28%,说明SLAF建库基本正常。生物信息学分析结果显示本研究共获得623 356个SLAF标签,且有123 498个多态性的标签,多态性为19.81%。在多态性SLAF标签上开发得到1 604 434个群体SNP标记。根据完整度0.8,MAF0.05过滤,共得到95 960个高一致性的群体SNP。     

华山松高通量全基因组SNP标记开发及其分析

为开发华山松大量的稳定性高、特异性强的SNP标记,本研究以279份华山松针叶为试验材料,利用SLAF-seq技术,测序共获得Reads数据3 169 Mb,SLAF标签12 952 676个,多态性SLAF标签为1 456 486个,SLAF多态性百分率是11.24%,平均测序深度为20.52 x,测序平均Q30为96.58%,平均GC含量为37.76%。且采用水稻‘日本晴’的测序数据用于评估试验建库的准确性,结果显示本试验比对效率在97%;且水稻‘日本晴’数据的酶切效率在100%,这表明本试验酶切反应也正常。最终从12 952 676个SLAF标签中检测到了3 469 074个群体SNP标记。这为华山松分子辅助育种、遗传多样性分析和遗传图谱构建等研究提供理论参考。     

‘新世纪梨’ב崇化大梨’F1代分子遗传连锁图谱的构建

研究目的在于为以后控制重要农艺性状的QTL定位、梨分子标记辅助育种及品种改良提供基础理论。利用‘新世纪梨’ב崇化大梨’杂交得到的210 株F1代实生苗为作图群体,对分离群体进行了ISSR、SRAP、SSR 标记的多态性检测,共得到154 条多态性条带,其中偏离孟德尔遗传比例的含21.4%(P＜0.01)。应用JoinMap 4.0 软件对154 个多态性条带进行遗传连锁分析,构建了一张包括9 个SSR标记,79个SRAP标记,8个ISSR标记,合计96个标记分属于14个连锁群的遗传图谱,图谱总长度为1530 cM,平均图距为16.1 cM,最大的连锁群含有64个标记,最小遗传距离小于0.1 cM。     

甜瓜果实风味相关性状QTL定位分析

为了研究甜瓜风味相关基因的遗传定位,以高糖、哈密瓜风味品种‘皇后’和低糖、清香风味品种‘NS6’为亲本构建F₂群体,通过筛选亲本间有多态性的简单重复序列(simple sequence repeats, SSR)标记,检测F₂群体的个体基因型并构建甜瓜遗传图谱,对糖度和香味性状的数量性状位点(quantitative trait locus,QTL)进行定位分析。构建的遗传图谱包含8个连锁群,总长度576 cM,标记间的平均遗传距离10.97 cM。通过QTL分析、表型和基因型差异显著性检验,在LG5上发现一个与糖度性状相关的QTL (LOD=2.1),但未发现主效QTL;在LG12上发现一个与香味性状相关的主效QTL (LOD=2.9)。在LG12上设计15对SSR引物,利用7个在亲本间有多态性的标记构建LG12的遗传连锁图,进一步将香味相关基因定位于EMAGN33标记的下方,与染色体末端的物理距离为592.48 kb。本研究为甜瓜风味相关基因的定位克隆及风味品种改良提供理论依据。     

不同环境条件下西瓜果实可溶性固形物含量的QTL分析

利用西瓜栽培品种97103和野生品种PI296341-FR为亲本构建了由117个稳定株系组成的F2S8代重组自交系永久群体。利用RAPD、SSR、AFLP和SCAR等203个标记,构建了该RIL群体的高密度分子遗传连锁图谱,覆盖基因组总长度1383.8cM,平均图距6.8cM。在新疆和北京2个地点的3个年份对果实可溶性固形物含量进行QTL比较分析。累计检测到18个QTL,分布在第1、2、3、5、14、15和19连锁群上。其中3种环境中能重复检出的QTL2个,贡献率为14.2%￣22.9%。两种环境中能重复检出的QTL6个,其贡献率为12.4%￣20.3%。仅能在单一环境下检测到的QTL10个,其贡献率为14.4%￣22.6%。根据不同环境条件下的QTL比较分析结果,认为第1连锁群上的qSSC-1a和qSSC-1b可能是控制可溶性固形物含量性状表达的主效QTL位点,这2个QTL位点的峰值分别落在标记N02_800a和Z03_250a上,这对西瓜可溶性固形物含量的标记辅助选择是非常有利的。     

紫苏SNP分子标记开发及遗传多样性分析

紫苏(Perilla frutescens(L.))是一种药食兼用型的植物,具有丰富的营养价值和药用价值,本研究利用特异性位点扩增片段测序技术(specific-locus amplified fragment sequencing,SLAF-seq)对30份紫苏种质资源进行了分子标记开发,以‘日本晴’(水稻)为对照,测序获得紫苏全基因组范围内的SNP分子标记。通过测序共获得106.92 Mb Reads数据,各样本Reads数据在1742153~9815872之间,样本平均测序质量值Q30为95.91%;平均GC含量为39.16%。通过生物信息学分析,本研究获得406599个SLAF标签,样本的平均测序深度为19.13倍,其中多态性的SLAF标签共有140387个,共得到419223个群体SNP标记。利用开发的SNP分子标记将30份紫苏种质资源分为2组,紫苏SNP分子标记的研究可为紫苏的遗传图谱构建、种质资源鉴定以及农艺性状的关联分析提供理论基础。     

基于AFLP和SSR技术对辣椒果实维生素C含量的QTL定位

为了解辣椒果实中维生素C(Vc)含量的遗传规律,对辣椒果实维生素C含量这一性状进行了QTL分析定位。分别利用Vc含量差异显著的‘L5’(高Vc含量)和‘L158’(低Vc含量)分别作为母本和父本,构建不同的世代群体。利用SSR和AFLP 2种标记,筛选与辣椒果实Vc含量相关的QTL位点,分析构建了包括7个连锁群、49个标记、5个QTL位点的遗传图谱,总长度为1133.87 cM,标记间的平均距离为29.02 cM。以上研究结果为辣椒果实维生素C的最后定位克隆提供了理论参考。     

利用SLAF-seq技术构建水稻籼粳交DH群体遗传图谱

我们利用特定位点扩增片段测序技术(specific-length amplified fragment sequencing,SLAF-seq)对籼稻窄叶青8(ZYQ8)和粳稻京系17(JX17)构建的双单倍体(doubled haploid,DH)群体进行了简化基因组测序。将DH群体测序数据与水稻参考基因组进行比较分析,获得了70 997个在两个亲本中存在多态性的SLAF标签。通过进一步的筛选,我们利用8 940个高质量的SLAF标签构建了该群体的遗传图谱。图谱覆盖12个连锁群,总图距为2 294 71 c M,标记间的平均图距为0.26 c M。遗传图谱的连锁群与水稻物理图的相关系数统计显示,除了9号连锁群的相关系数为0.87外,其余的11个连锁群的相关系数均在0.95以上,表明该图谱的12个连锁群与水稻物理图有很好共线性关系。该高密度图谱的构建为我们进一步研究籼、粳差异基因提供了帮助。     

山农01-35×藁城9411重组自交系遗传图谱构建及粒重QTL分析

为利用分子遗传图谱进行小麦产量数量性状位点定位分析,以大粒高产小麦品系山农01-35和强筋小麦藁城9411为亲本,衍生了含182个家系的重组自交系(RIL)F₈群体,用442个DArT标记、59个SSR标记和1个TaGW2-CAPS标记,构建了包括29个连锁群的分子遗传图谱,总遗传长度为4 084.5 cM,标记间平均距离为8.13 cM。定位了54个新标记位点,包括44个DArT和10个SSR标记,分布于除4D、6B、7B外的其他18条染色体上。用该分子遗传图谱和4个环境粒重表型值,共检测到7个影响粒重的加性QTL,分别位于1B、4B、5B、6A染色体,其中QGW4B-7、QGW5B-20和QGW6A-29在单环境分别定位和4个环境共同定位两种方法中均能检测到。QGW4B-7、QGW5B-12和QGW6A-29对粒重的贡献率均超过10%,为主效QTL。本研究结果可为小麦高产优质性状的QTL分析及分子标记辅助选择提供参考。