陆地棉耐盐相关SNP筛选和鉴定

盐胁迫是限制作物产量提高的一个主要非生物因素。棉花是盐碱地的先锋作物,研究棉花的耐盐性,筛选耐盐相关分子标记,对充分利用棉花的耐盐性及棉花耐盐种质鉴定有重要意义。在本研究中,我们对前期筛选到的1281个耐盐相关候选SNP即SNPr(SNP related to salt tolerance)进行分析,利用BEDTools软件获得位于基因上的SNPr,并使用AgriGO(http://bioinfo.cau.edu.cn/agriGO/)和KAAS(http://www.genome.jp/tools/kaas/)网站对这些基因进行GO和KEGG分析。借助perl编程,获得非同义SNPr。分析发现,1281个SNPr中,有353个位于基因上,其中247个位于基因外显子区,且有174个是非同义SNPr。从中选择12个非同义SNPr,使用CAPS/dCAPS引物进行验证,并结合田间耐盐鉴定的结果,最终得到1个与耐盐相关的SNPr。这个SNPr位于CHD3/CHD4家族基因上,可能与盐胁迫过程中的表观修饰有关。     

油橄榄(Olea europaea L.)核心SNP位点筛选与评价

本研究基于前期对57份油橄榄种质资源的全基因组GBS-SNP分型结果开展核心SNP位点的筛选。统计分析73482个GPS-SNP位点发现,有68030个(92.58%)SNP位点的检出率达到100%,33979个(46.2%)位点的最小等位基因频率≥0.2,29647个(40.35%)位点的杂合率为0,其中同时符合上述3个条件(检出率=100%,最小等位基因频率≥0.2,杂合率=0)的位点有14125个(19.2%),其位置覆盖全基因组,既分布于基因区也位于基因间区,与73482个SNP位点的分布高度一致(R=0.997),多态信息量平均为0.43(0.33~0.67)。进一步以14125个SNP位点信息为依据,计算57个油橄榄品种间的遗传距离,并与基于全部位点(73482个SNPs)信息获得的对应品种间的遗传距离作比较,结果显示两者呈极显著的相关性(R=0.9),表明这些SNP位点具有多态性好、代表性广、可靠性高的特点,可作为油橄榄的核心SNP位点,适用于油橄榄品种鉴定、种质评价、基因定位和分子辅助育种。本研究对核心SNP位点在油橄榄品种鉴定中的具体应用进行了探讨,并指出至少需要11个核心SNP位点组合才能实现对57个油橄榄品种的完全区分。     

利用SNP芯片构建我国冬油菜参试品种DNA指纹图谱

以2016?2017年度187份国家油菜参试品种及2015?2016年度33份续试品种为材料, 利用油菜60K Illumina Infinium SNP (single nucleotide polymorphism)芯片进行基因分型, 得到52 157个SNP标记。按照分型为AA和BB频率不为0、最小基因型频率(minor freq)大于0.05、SNP得率(call freq)大于0.80、样品缺失率小于5%及分型明晰的要求筛选出5374个SNP标记。这些标记的PIC (polymorphism information content)均值为0.27, PIC值大于0.25的SNP标记占55.94%。其中有5143个SNP标记能对应到A1~A10、C1~C9连锁群上, 且比较全面地覆盖了油菜的基因组。用PowerMarker、MEGA等软件对224份样品的5374个标记分析, 结果显示: (1)设置8个品种重复2次点样对照, 得出Infinium芯片的技术误差为0.36%, 与Illumina公司公布的0.1%的技术误差十分接近。(2) NJ (Neighbor-joining)聚类分析中, 97.86%的区试品种的相似系数小于95%、87.88%的续试品种相似系数大于95%, 相似系数95%可作为品种特异性及一致性鉴定的阈值。这5374个SNP标记在油菜全基因组上分布均匀、多态性高、区分度好, 可用于甘蓝型油菜品种特异性和一致性的鉴定分析及甘蓝型油菜品种DNA指纹图谱构建的研究。     

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。     

适于海岛棉指纹图谱构建的SNP核心位点筛选与评价

海岛棉具有纤维品质好、抗病性强等优异性状,不仅为纺织工业提供优质棉纤维原料,也是陆地棉相关性状改良的重要供体材料。然而,与陆地棉相比,开展海岛棉的遗传多样性和基因分型研究相对较少。本研究基于CottonSNP80K芯片对282份不同来源的海岛棉品种/材料进行基因组SNP分型研究,以选择高效鉴别海岛棉材料的核心位点组合。按照检出率大于95%、具多态性、最小等位频率(MAF)大于0.01、杂合率小于0.05、无冗余位点等条件筛选,获得2594个高质量SNP位点。对上述位点设置不同数目梯度筛选,确定最优核心位点数。随着位点个数的增多,位点组合对海岛棉材料的识别率逐渐增加。当位点数为200时,识别率为89%;位点数提高到1500时,识别率可达99%。进一步增加位点数,识别率无显著变化。利用中选的1500个SNP位点检测供试材料,其平均MAF值0.14,平均杂合率0.007,平均多态信息含量0.21。SNP位点的聚丙烯凝胶电泳验证表明,SNP-PCR与芯片分型结果一致性达98.3%。本研究提供了适于海岛棉指纹图谱构建、含1500位点的一套核心SNP位点组合,可用于海岛棉遗传多样性分析和品种身份鉴定。     

基于重测序鉴定SbHKT基因在陆地棉基因组中的插入位点

【目的】明确SbHKT基因棉花HKT-1株系的插入位点序列特征。【方法】对HKT-1株系重测序,本地BlastN比对获得插入位点处的侧翼序列,设计聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction,PCR)特异引物验证插入位点的准确性。【结果】获得SbHKT基因插入位点处107 bp的左边界(Left border,LB)端侧翼序列HKT1_LSEQ,122 bp的右边界(Right border,RB)端侧翼序列HKT1_RSEQ;锚定基因组后显示SbHKT基因的插入引发了陆地棉染色体结构变异。分别根据LB和RB端侧翼序列设计PCR特异引物扩增HKT-1株系T-DNA全长,目的条带含有完整的T-DNA骨架序列以及Sb HKT基因序列,证实HKT1_LSEQ和HKT1_RSEQ是同一个插入位点的左右侧翼序列。【结论】基于重测序技术获得了Sb HKT基因在陆地棉基因组中的侧翼序列,建立了SbHKT基因转化体特异性检测方法。     

陆地棉种质资源遗传多样性分析及初级核心种质构建

旨在评价陆地棉种质资源的遗传多样性和筛选代表性种质,为科学评价和高效利用陆地棉种质资源提供理论依据。基于367份陆地棉种质的SNP标记及其中353份种质的表型数据分别分析其遗传多样性、构建系统进化树及初级核心种质,并对初级核心种质的构建效果进行评价。结果显示,原始陆地棉群体SNP位点多态性信息含量为0.24,各表型性状的遗传多样性指数均接近或大于2.00,与前人研究结果相近。基于SNP标记可以将供试群体划分为3个类群,构建了73份基因型初级核心种质,初级核心种质的Nei′s遗传多样性指数、多态性信息含量等指标数值大于原始种质。基于表型数据可将供试群体划分为3个类群,各性状均值呈第Ⅰ类群最小、第Ⅱ类群居中、第Ⅲ类群最大的趋势。构建了含70份材料的表型初级核心种质,各性状均值较原始种质的差异均不显著,极差、遗传多样性指数与原始种质相近,变异系数均高于原始种质。基于SNP标记构建的初级核心种质和基于表型数据构建的初级核心种质有15份重合,这些种质多为基因型第Ⅱ类群和表型第Ⅱ类群。以上结果表明,陆地棉种质资源基因型遗传多样性较低,但表型变异丰富、遗传多样性较高。本研究构建的基因型和表型初级核心...     

用于区别不同棉花品种基因组特征的微卫星位点筛选

保守性强、重复性好、多态性高的微卫星位点可被有效用于构建作物DNA条形码。选取目前生产上主要推广种植、代表不同来源系统的12个棉花品种作为微卫星位点筛选材料,参考我室构建的四倍体栽培棉种种间高密度遗传图谱信息,从376对覆盖全基因组的SSR引物中,筛选出51对引物可扩增出带型清晰且多态性高的微卫星位点。这些引物在12个供试品种中共产生155个等位位点,每对引物揭示的等位基因位点在2~7之间,平均值为3.04。参照微卫星位点的染色体定位和多态信息,在每条染色体上选择一个多态性相对高的SSR位点,其相应的26对SSR引物被推荐为构建棉花品种DNA条形码的一套首选引物,并初步应用于12个品种的DNA条形码编制。其余25对引物作为候选引物。使用该套引物扩增出的微卫星位点可用于大量棉花品种DNA条形码构建,为棉花品种真实性和纯度的分子鉴定奠定基础。     

基于黄麻转录组序列SNP位点的CAPS标记开发与验证

黄麻CAPS分子标记的开发,可以为黄麻遗传多样性分析、种质资源鉴定和分子标记辅助选择等研究提供有效方法。本试验以黄麻179和爱店野生种为材料,采用IlluminaHiSeq4000测序技术进行转录组测序,对其SNP位点进行分析,设计了与木质素合成基因4CL、COMT及转录因子MYB相兲的SNP引物,在此基础上,应用dCAPS Finder2.0软件开发了CAPS标记,幵对其有效性进行了验证。结果表明:(1)组装后的黄麻unigene序列共72,674条,序列总长度为29,705,997 bp,检测到的SNP位点总数为67,567个,平均每440 bp有1个SNP。(2)获得了39对分别与4CL、COMT和MYB相兲的SNP引物,从中筛选获得26对CAPS标记引物,开发成功率为66.7%,其中11对CAPS标记具有多态性,多态性比例为43.2%。(3)开发的CAPS标记能较好地将12份不同类型的黄麻种质区分开来,表明CAPS是适用于黄麻研究的较理想的分子标记方法,为黄麻遗传基础研究提供了可靠工具。     

新疆早熟棉品种SSR指纹图谱构建与品种鉴别

以新疆自1978年以来审定命名的42个早熟棉品种为材料,利用SSR分子标记对新疆早熟棉品种进行研究。从2300对SSR引物中筛选出了52对具有稳定多态性的引物,每对引物可检测到3～24个多态性片段,共检测到506个,平均9.7个,片段大小介于100～2000bp之间。对所得到的52个SSR指纹图谱进行组合和综合分析,用其中2对就可将所有供试品种区分开来。同时,分别对42个早熟棉品种进行指纹分析,获得各个品种的特异性指纹,可为今后棉花种子真伪快速鉴别奠定基础。     

棉花杂交种SSR核心引物的筛选与评价

 为筛选到一套针对棉花杂交种真实性和纯度进行鉴定的核心引物,本实验以79个棉花杂交种为材料,采用分子标记技术,对已公布的2300对SSR引物通过PCR扩增,经初筛和复选,最终获得扩增条带清晰、重复性好且分辨能力强的56对核心引物。利用这56对SSR引物对生产上推广的37个棉花杂交种进行多态性验证,共检测到95个多态性位点,变幅为1～3个;161个基因型,变幅为2～3个。随机抽出10对引物,通过组合方式可以将37个品种完全区分开。对37个品种的SSR分子标记结果进行UPGMA聚类,在相似系数为0.54时, 20个长江流域杂交种中有19个被划分到第一类,17个黄河流域品种中有11个被划分到第二类,较好地反映出不同棉区因育种目标的不同所产生的差异。表明该套引物有很好的代表性、实用性和有效性。     

光子陆地棉种质资源主要性状的遗传评价

以102份光子陆地棉材料为母本,分别与遗传标准系TM-1杂交,获得102个F₁群体。采用随机区组设计,设置3个重复,对光子陆地棉材料主要性状进行遗传评价。结果表明,调查的11个性状表型差异均较大,材料间产量性状(株高、果枝数、铃数、铃重、衣分和子指)差异大于纤维品质性状(纤维长度、纤维强度、马克隆值、整齐度和伸长率),特别是衣分、铃数等性状差异更明显; 除果枝数、马克隆值、伸长率以外,光子亲本群体其他性状的平均值都小于F₁群体。而亲本群体所有性状的变异系数均大于F₁,不同光子材料的杂种优势有很大差别,中亲优势和超亲优势也有很大的差别,有些种质某些性状的中亲、超亲优势为负值,其后代性状表现劣势; 纤维品质性状的中亲、超亲优势与毛子程度均呈负相关,而产量性状的中亲、超亲优势与毛子程度均呈正相关,说明可利用光子材料杂种优势改良纤维品质,而其后代产量性状的杂种优势利用受到限制; SSR分子标记遗传相似系数与各个性状的中亲、超亲优势的相关都不显著,说明在光子材料的育种中,杂种优势是不能通过亲本之间的遗传背景相似程度来预测的。     

陆地棉品种与性状遗传差异的对应分析

本文通过3年的试验资料,运用对应分析的方法对40个陆地棉品种的10个主要产量和品质性状进行了研究,并利用因子距离探讨了品种与性状的分类及遗传差异与10个杂交组合 F_2代性状变异的关系。结果表明:对应分析能有效地同时揭示性状间、品种间及性状与品种间的关系,两年聚类结果品种符合率达77.5%,因子距离的大小与品种地理来源     

陆地棉SSR核心引物筛选及95份骨干种质的遗传多样性分析

从391对棉花SSR引物中筛选出均匀分布于棉花26条染色体的52对核心引物,对92份陆地棉和3份亚洲棉骨干种质进行多样性分析,结果表明,52对引物的等位基因数范围为2～13,平均5.7692个,多态信息含量(Polymorphism Information Contents,PIC)在0.3457～0.8800间,均值...     

一个新的棉花腺体形成基因的遗传鉴定

湘X9628陆地棉突变体具有植株有腺体、种子低棉酚的特性。种子棉仁中的棉酚含量为0.0354%,低于国家标准。它的种子无腺体,当种子萌发后,长出的真叶有腺体,但比常规陆地棉品种少。遗传分析表明,控制湘X9628植株有腺体、种子低棉酚特性由二对重叠隐性基因所控制。等位性测验表明,其中一对基因是gl2的等位基因,另一对是gl     

陆地棉杂种优势及自交衰退的遗传分析

采用 NCⅡ交配设计,估计了陆地棉产量、产量构成因子和纤维品质性状的遗传参数,以及计算了56个组合的杂种一代平均优势和30个组合的杂种二代平均优势。通过不同世代间的比较,对7个性状杂种优势及自交衰退进行遗传分析,结果表明:产量、铃重和纤维长度不但有极显著的 F_1杂种优势,而且也有显著的 F_2杂种优势,这些性状的优势主