甘薯近缘野生种Ipomoea Littoralis全基因组Survey分析

Ipomoea littoralis是甘薯的近缘野生种之一,对其全基因组的研究可为甘薯种质资源的创新提供参考,同时为全基因组精细图谱的绘制打下基础。本研究通过二代高通量测序技术（Illumina Hiseq 2500）,测序深度约为60×,经过滤后得到22.45 G数据,结合生物信息学手段估算基因组大小、杂合率、重复序列和GC含量等基因组特征。预估基因组大小经修正后为676.27 Mb。K-mer分析结果得出I. littoralis基因组中重复序列所占比率为60.98%,杂合率为0.81%;初步组装结果,contigs N50为0.684 kb,总读长为0.538 Gb,scaffolds N50为12.09 kb,总读长为0.602 Gb;GC平均深度及含量分布出现分层现象。本研究首次报道I. littoralis的基因组特征信息,为进一步全基因组深度测序提供参考。     

基于流式细胞术对27种石斛的倍性鉴定和基因组大小分析

石斛属（Dendrobium）是兰科（Orchidaceae）一个大属,我国植物志记载有76种,主要分布于我国海南省、西南和两广地区,石斛属植物种类繁多,花朵鲜艳,颜色丰富,花期长,具有极高观赏价值。目前,石斛属植物野外资源濒临灭绝,面临自交异交不亲和、观赏种数量少、缺乏优良育种亲本的困境,为保护现有良种、培育新物种及为建立基因分子库奠定基础,以石斛属植物幼嫩叶片为材料,采用MGb解离液制备细胞核悬浮液,利用玉米（Zea mays, ‘B73’）和番茄（Lycopersicon esculentum）作为内标,建立了基于流式细胞术测定石斛倍性和基因组大小的方法,用流式细胞仪对兰科（Orchidaceae）石斛属（Dendrobium）27种石斛属植物的倍性和基因组大小进行测定。研究表明：以玉米为内标区分度较好,且没有重叠峰,峰型清晰集中,对27种石斛属植物的倍性和基因组大小能准确估测;27种石斛中二倍体19种,三倍体5种,四倍体3种;27种石斛分属于8组,分别是禾叶组1种,顶叶组2种,石斛组16种,瘦轴组1种,叉唇组1种,距囊组1种,草叶组4种,基肿组1种,各个组间基因组大小不同,各组内基因组大小也存在差异;27种石斛预估基因组大小在0.98~2.41 pg之间,预估的平均基因组大小为1.44 pg,27种石斛的基因组大小均大于0.7 pg,主要集中在0.7~1.4 pg之间,其中草石斛的预估基因组最大,梳唇石斛最小,二者的预估基因组大小相差近2.5倍;27种石斛的基因组可归为极小基因组或小基因组。该研究为石斛属植物的人工杂交授粉配置、 杂交育种、多倍体诱导提供便利,同时,为石斛属植物基因分子库的建立以及石斛属植物基因组学、遗传变异、进化生物学与全基因组测序等研究奠定基础。     

甘蓝型油菜抗草甘膦基因遗传转化及抗性鉴定

为自主研发抗除草剂的甘蓝型油菜,从细菌（Isotericola variabilis）中克隆I.variabilis-EPSPS*基因,使油菜产生草甘膦抗性。通过农杆菌介导法将I.variabilis-EPSPS*转入甘蓝型油菜自交系育127,获得转I.variabilis-EPSPS*基因单株E₁。草甘膦耐受性结果表明,转I.variabilis-EPSPS*基因T₁代在不同浓度草甘膦的培养基中能够正常生长,而非转基因对照生长严重受阻。I.variabilis-EPSPS*成功整合于油菜基因组并可稳定遗传,草甘膦处理后表达量增加,而且在草甘膦浓度改变时仍保持稳定表达。在温室用41%草甘膦异丙胺盐商品制剂（农达）600倍稀释液（1/3田间生产推荐中剂量）处理转I.variabilis-EPSPS*基因E₁的T₁植株,体内莽草酸累计量远低于非转基因对照。通过对角果长、每角果粒数和千粒重等农艺性状考察发现,转基因植株和对照相比无显著性差异。田间喷施农达400倍液（1/2田间生产推荐中剂量）,发现转基因E₁T₁植株正常生长而对照全部死亡。鉴于I.variabilis-EPSPS*基因在转基因油菜中能够稳定遗传并赋予了油菜草甘膦除草剂抗性,认为该抗草甘膦转基因油菜是一份新种质。     

基于SLAF-seq技术的甘薯种质资源群体遗传进化分析

基于简化基因组测序技术对122份甘薯种质资源进行分析,开发SNP位点并将其应用于种质资源群体结构和遗传进化分析。结果表明, 从122份甘薯种质资源中共获得563.18 Mb读长,不同材料的读长数量在1 419 809~8 392 785范围之间。测序质量值Q30在90.61%~96.82%之间,平均Q30为92.78%。测序获得的GC含量在36.46%~40.33%之间,平均GC含量为38.17%,对照GC含量为40.72%。根据测序结果共开发出高质量的SLAF标签2 388 759个,平均测序深度为17.45×。其中,多态性的SLAF标签77 761个,占SLAF标签总数的3.26%。根据所获得多态性SLAF标签统计SNP位点信息,共计获得129 063个群体SNP位点。遗传进化分析表明122份种质资源可以分为3个大类,分类结果与它们的地理来源无直接关系,聚类结果可为甘薯育种亲本组配和杂种优势利用提供科学依据。     

水稻雌雄不育突变体Osfma2的细胞学观察及基因图位克隆

【目的】通过构建分离群体定位并克隆水稻雌雄不育基因OsFMA2,并对其在水稻育性调控中的功能进行探究。【方法】通过EMS诱变水稻宁粳4号得到稳定的不育突变体,对突变体进行表型及细胞学观察,利用精细定位和Mut-map相结合的方法克隆了水稻雌雄不育基因OsFMA2,通过实时荧光定量PCR检测其在各组织表达水平差异,利用水稻原生质体表达系统进行OsFMA2蛋白的亚细胞定位。【结果】细胞学观察发现突变体为雌雄不育。利用极端个体将其精细定位于水稻第6染色体长臂448 kb的区间内。结合全基因组重测序结果,最终确定OsFMA2为目标基因。该基因编码一个复制蛋白,在单子叶植物中高度保守。OsFMA2具有组织特异性,在幼穗中高表达。亚细胞定位结果显示OsFMA2蛋白定位于细胞核中。【结论】OsFMA2在幼穗中高表达,可能参与了水稻雄配子第一次减数分裂前期同源重组过程,同时,OsFMA2的表达对雌配子发育也产生了不利影响。     

黑喉石斛叶绿体基因组特征及比较分析

本研究结合Illumina高通量测序和Nanopore测序技术,对黑喉石斛（Dendrobium ochreatum）的叶绿体基因组（cpDNA）进行测序,组装得到其cpDNA全长序列并绘制结构图谱。黑喉石斛cpDNA全长154 935 bp,注释共得到125个基因,其中有unigenes 103种,包含73种蛋白编码基因,26种tRNA基因和4种rRNA基因。特征分析结果表明：黑喉石斛cpDNA中共存在58个SSR （simple sequence repeat）位点,大部分为单核苷酸重复和二核苷酸重复类型,碱基组成以A/T碱基类型为主;其偏好的密码子共32个,其中有30个以A/U碱基结尾。以黑喉石斛与其他13种石斛的cpDNA构建系统发育进化树,结果显示,鼓槌石斛（D. chrysotoxum）和梳唇石斛（D. strongylanthum）与黑喉石斛具有较近的亲缘关系,IR/SC边界分析结果也映证了此结论。以黑喉石斛为参照,与3种近缘石斛的cpDNA进行全序列长对比,结果显示,4种石斛的序列变异主要发生在单拷贝区,基因间隔区的变异明显高于基因编码区。     

芥菜型油菜A9染色体BAC物理图谱构建及比较基因组分析

为获得高精确度的芥菜型油菜A9染色体物理图,本研究利用定位在A9染色体上的标记对芥菜型油菜BAC文库进行三维混合PCR筛选,共得到阳性BAC 3200个;构建了由16个重叠群、5个单拷贝组成的芥菜型油菜A9染色体物理图谱。根据最小路径原则挑选代表整个物理图的种子BAC 435个,并进行双末端测序,得到质量良好的序列862条;按照BAC平均插入片段为126 kb,可知所有重叠群累积达52.08 M,覆盖A9染色体的1.37倍。利用BLAST软件(按参数值E1e-10)将种子BAC末端序列比对到白菜和甘蓝型油菜A9染色体假分子上,结果显示该物理图谱分别覆盖了36.4、31.0 Mb的物理距离,相当于全基因组组装长度的93.9%、91.8%;在862条BESs中,分别有702条(81.40%)定位在白菜A9染色体上,646条(74.9%)定位在甘蓝型油菜A9染色体上,表明芥菜型油菜A9染色体同白菜A9染色体同源性高于甘蓝型油菜A9染色体;芥菜型油菜A9染色体同甘蓝型油菜A9染色体,相对白菜A9染色体6413031~7827177、14856710~18458808的位置发生了两处相同的分别长为1.4、3.6 Mb的倒位,白菜和芥菜型油菜A9染色体相对于甘蓝型油菜15676847~16064302的区域存在长为0.98 Mb的插入片段,该区域位于前述的倒位区域,而且与预测但未组装出的甘蓝型油菜着丝粒位置一致。     

花生二倍体野生种Arachis duranensis和A. ipaensis新种间杂种的创制及鉴定

野生种Arachis duranensis（AA）和A. ipaensis（BB）是花生栽培种最可能的二倍体祖先种,而其合成的四倍体是研究花生起源与进化的重要材料。本研究利用A. duranensis系（PI 497262）和A. ipaensis（PI 468322）,通过杂交、组织培养、寡核苷酸探针染色荧光原位杂交（OS FISH）和基因组原位杂交（GISH）技术创制和鉴定了一个新的种间杂种W1824,进一步对其花粉育性、减数分裂行为和表型性状进行分析,发现W1824花粉高度不育,染色体平均构型为0.5 III + 3.5 II + 11.5 I,主茎高、侧枝长和叶面积均表现出超亲优势。表明PI 497262和PI 468322具有较高的杂交亲和性,暗示由上述两个系合成的四倍体花生可能具有显著高于亲本的生物产量和不稳定的染色体遗传方式。     

四倍体白掌新品种‘绿萌'的选育

白掌又名白鹤芋,原产于美洲和亚洲的热带地区,为天南星科白鹤芋属多年生草本植物,是重要的观花观叶盆栽植物,当前市场主栽品种基本源于国外,多为人工杂交产生的后代。利用人工诱变技术对植物体细胞染色体组进行加倍的多倍体育种方法已应用于观赏花卉新品种的选育,多倍体植株具有叶片增大、叶色加深、花朵变大、花色艳丽等优良性状,与二倍体比较,目标性状的观赏价值更高。利用化学诱变产生多倍体是目前人工多倍体育种中常用的诱导方法,其具有操作简易、突变率高、专一性强和适用性广等特点。秋水仙素是目前主要采用的多倍体化学诱变剂,其诱导的效果与诱导时间、使用的浓度、处理的植物种类和器官等因素有关。本研究以白掌‘美酒'的组培苗愈伤组织为材料,优化四倍体白掌诱导方法,经秋水仙素浸泡处理后,开展试管苗形态学初筛、田间种植优选及株系比较试验,同时进行染色体计数、气孔大小和基因组大小比较、四倍体白掌新品种选育。结果表明：最佳诱导四倍体白掌的方式为0.10%秋水仙素浸泡处理7 d,其四倍体诱导率最高;选育出的四倍体白掌新品种‘绿萌'在设施大棚种植时自然花期为4—6月,与对照‘美酒'相比,叶片长和宽、叶柄长和直径、叶鞘长、佛焰苞苞片长和宽、花梗长和直径、肉穗花序长和直径、气孔长度和宽度、气孔密度均差异极显著,根尖染色体数为2n=4X=60,是对照（2n=2X=30）的2倍。流式细胞仪测定DNA显示,‘绿萌'基因组大小为10.87 Gb,对照‘美酒'基因组大小为5.73 Gb,鉴定为四倍体白掌新品种。本研究利用人工化学诱变方法选育的四倍体白掌新品种‘绿萌',具有叶片增厚、叶色加深、茎杆变粗、叶柄变粗、花梗变粗、肉穗花序变粗等特点,大大提高了白掌的观赏价值。     

王氏唇柱苣苔的离体培养及遗传稳定性

以王氏唇柱苣苔(Chirita wangiana)叶片为外植体进行组培离体快繁研究,并利用流式细胞术对组培苗进行遗传稳定性分析。结果表明:最佳初代诱导培养基为MS添加0.5 mg/L 6-BA+0.1 mg/L NAA;最适继代培养基为MS添加0.5 mg/L 6-BA+0.05 mg/L NAA;最适生根培养基为1/2 MS培养基添加0.5 mg/L IBA和15 g/L蔗糖,所有生根培养基获得的组培苗移栽驯化成活率达到92%以上。组织学切片检测表明,王氏唇柱苣苔叶片为外植体所形成芽体均为器官发生方式形成。流式细胞术检测表明,组培苗倍性没有变化,基因组大小与母本相比仅发生了1.86%的减少;染色体数目为2n=36,跟母本一致,植株形态特征上也无变异。研究结果可为王氏唇柱苣苔的园艺应用快速提供大量遗传稳定的种苗。     

朱蕉叶绿体基因组特征与系统发育分析

朱蕉(Cordyline fruticosa)是一种常见的园艺植物,广泛分布于亚洲、大洋洲、南美洲等热带地区.为了明确朱蕉叶绿体基因组特征,了解其系统发育地位,利用Illumina测序技术对其叶绿体基因组测序后,进行中线性绘图、ENC-plot、PR2-plot和SSR位点等相关数据的挖掘和分析.结果表明:朱蕉叶绿体基...     

芸薹属二倍体种的基因组结构及细胞遗传学研究进展

本文综合分析了细胞遗传学及比较基因组学在芸薹属栽培种基因组结构及进化方面的研究进展。测序物种的DNA序列比较分析显示，芸薹族特有的六倍体祖先基因组的进化途径为，先由芸薹科x=8的祖先核型衍生出染色体数减少的x=7的核型，然后该核型经过三倍化事件产生古老的六倍体基因组，最后才分化产生3个芸薹属栽培二倍体种。根据3个二倍体种测序基因组的比较分析，构建了具有9条染色体的芸薹属祖先基因组及所形成的二倍体的染色体组成。传统及分子细胞遗传学研究为二倍体种基因组的多倍体性质及部分同源性关系提供了直观的证据，特别是二倍体间的异源染色体附加系的减数分裂配对行为揭示了单条染色体间的同源性程度。最后，对依据近缘物种的基因组结构进行芸薹属作物种质资源的创建与利用提出建议。     

扁核木属植物叶绿体基因组特征分析

扁核木属（Prinsepia）植物在中国分布有4个种,均具有极高的食用和药用价值。为解析扁核木属植物的叶绿体基因组特征,基于现已发表的扁核木属植物叶绿体基因组,利用相关生物信息学手段进行其叶绿体基因结构、SSR、密码子偏好性和序列变异情况分析,并构建系统发育树。结果表明,2种扁核木属植物叶绿体基因组大小介于159 179~ 168 206 bp之间,平均GC含量为37.3%,从编码基因数目来看,仅相差2个tRNA,而蛋白编码基因和rRNA数目均一致,种间具有较高的保守性;在扁核木和蕤核叶绿体全基因组序列中各检测出分散重复49个,其中以正向重复和回文重复为主,占比达73%~82%,而串联重复数目分别为49个和58个,经简单重复序列SSR分析,分别在2种植物叶绿体基因组序列中分别筛选出100个和84个SSR位点,且多是以A/T碱基为主的单核苷酸重复类型;扁核木属植物叶绿体基因组密码子偏好性分析发现GC3的碱基含量显著低于GC1和GC2,说明密码子偏好以A、U结尾,ENC取值均大于48%,表明其密码子偏性较弱,中性绘图和PR2-plot分析发现自然选择是影响扁核木属植物密码子使用偏好性的主要原因,通过建立高、低基因表达库,以RSCU值为参考,确定了6个扁核木属最优密码子。经叶绿体基因组序列变异分析,根据核苷酸多态性指数Pi>0.015筛选出trnH-GUG-psbA,psbZ-trnG-UCC-trnfM-CAU-rps14和psaJ-rpl33-rps18等3个高变区,以蕤核叶绿体基因组为参考,在扁核木叶绿体基因组编码区发现存在大量的插入、缺失和SNP突变位点,并在蕤核叶绿体基因组中发现了多个该物种的特有基因。基于叶绿体基因组的trnS-trnG间隔区构建的系统发育树显示,4种扁核木属植物可分为南系（扁核木、台湾扁核木）和北系（蕤核、东北扁核木）两类。研究结果可为扁核木属植物的系统发育、分类鉴定及其资源的开发利用等相关研究提供理论基础。     

番茄斑驳花叶病毒海南分离物全基因组序列分析

本研究采用小RNA深度测序及RT-PCR检测技术鉴定海南省陵水县冬种番茄(圣女果)病株受到烟草花叶病毒属的番茄斑驳花叶病毒(Tomato mottle mosaic virus,ToMMV)侵染。通过机械摩擦接种,将该病原病毒保存于本生烟植株上,命名为番茄斑驳花叶病毒海南分离物(ToMMV-HN)。采用RT-PCR分段扩增获得了该病毒分离物的全基因组序列。测序结果表明,该病毒分离物基因组全长6399 nt,含有4个开放阅读框,编码4种蛋白,与已报道的ToMMV9个分离物核苷酸和编码产物氨基酸序列相似性分别为98.0%～100%和99.2%～100%;与同属的番茄花叶病毒(Tomato mosaic virus,ToMV)、番茄棕色皱果病毒(Tomato brown rugose fruit virus,TBRFV)和烟草花叶病毒(Tobacco mosaic virus,TMV)代表分离物核苷酸序列相似性分别为84.7%、80.7%和79.0%。系统进化分析结果表明,ToMMV-HN与该病毒中国西藏和云南辣椒分离物亲缘关系最近,与美国加州和南卡州番茄分离物次之,与西班牙和巴西番茄分离物亲缘关系相对较远。本研究为我国番茄病毒病诊断和防控,尤其是抗病品种选育提供了基础资料。     

利用流式细胞术鉴定茉莉花基因组大小和染色体倍性

以收集的16份茉莉花资源及50份实生种质为材料,以玉米B73为内参,采用流式细胞术估测茉莉花基因组大小,并以二倍体品种为对照,计算茉莉花染色体倍性.结果表明:内参与待测样品峰值能完全分开,无重叠峰,峰型清晰集中,可对茉莉花基因组大小进行有效估测;供试材料中有56份二倍体,基因组大小为0.54～0.63 Gb,有7份三倍...     

生防菌株Bacillus velezensis Z全基因组测序分析

生防菌株Bacillus velezensis Z对胡椒瘟病等多种植物病害具有良好的生防效果;全基因组测序能够为其分子机理研究和开发应用提供信息基础.本研究开展该菌株全基因组测序,并进行比较基因组学和抑菌次生代谢产物合成基因簇预测研究.结果表明:B.velezensis Z菌株的基因组中含有1条4054780 bp大小...     

小麦及其近缘种基因组测序研究进展与发展趋势

近年来,随着测序和基因组序列组装技术的深入发展,小麦基因组测序研究不断取得了新的进展和突破,为小麦育种研究带来了新的发展机遇。本文简要介绍了小麦基因组测序的背景及其重要性,概要综述了小麦基因组测序研究的最新进展,展望了小麦基因组测序研究的发展动态和趋势,并讨论了基因组学发展对未来小麦育种的影响。     

104个甘薯品种的cpSSR指纹图谱构建及遗传多样性分析

基于甘薯叶绿体基因组,利用cpSSR分子标记,对104份甘薯栽培品种和地方品种进行遗传多样性分析并构建指纹图谱,为甘薯资源的保护鉴定和遗传改良提供参考。使用了11对cpSSR引物,在104个甘薯材料中总共扩增得到58条条带,多态性条带为47条,单条引物平均扩增的条带数为5.27,平均多态性百分率为81.03%。根据引物在甘薯材料中的扩增结果,构建104个甘薯品种的指纹图谱。对104个甘薯品种的扩增结果进行聚类分析,每个品种间的遗传距离为0.0386~5.2723,平均遗传距离为0.2201,在遗传系数为0.74时将104个甘薯品种分为5组。