利用水稻基因组序列数据开发SSR标记的方法

水稻基因组序列中存在着丰富的简单重复序列(SSR)，而已经开发利用的仅仅是一小部分。本文提出了通过搜索水稻基因组序列中的简单重复序列开发SSR标记的思路和方法，并介绍了应用本方法成功地在500kb范围内，获得22个SSR标记，其中10个在定位群体中扩增出多态带的SSR标记并将其定位，本实例验证了利用水稻基因组序列数据开发SSR标记是十分有效的。     

薏苡基因组SSR标记开发与应用

为开发高效的薏苡分子标记,加速薏苡种质资源评价和分子育种进程,本研究以贵州地方品种‘小白壳’全基因组序列为基础,在薏苡基因组序列上识别出7 872 192个SSR位点,平均0.2 kb出现一个SSR位点。其中,单核苷酸为主要重复类型,占总SSR的98.42%,其次为三核苷酸和二核苷酸,分别占总SSR的0.76%和0.74%。6种核苷酸基元的重复次数主要在5～6次,所占比例分别为74.27%和15.17%。以三核苷酸重复基元为对象,随机选择均匀分布在薏苡基因组的200个SSR位点,利用毛细管电泳技术在9个不同类型薏苡材料中对SSR标记的有效性进行检测。结果表明,173对引物有扩增产物,47对引物能够获得清晰的目的条带且具有多态性,有效引物率为23.5%。每对引物平均等位基因数为3.3,PIC值为0.20～0.84,平均为0.60。本研究结果表明薏苡全基因组SSR标记数量丰富,类型多样,开发的具有多态性的标记为薏苡种质资源鉴定、亲缘关系分析和分子标记辅助育种提供了有力工具。     

基于丝瓜全基因组序列SSR分子标记开发

为研究高效的丝瓜分子标记,本研究根据已报道的有棱丝瓜和普通丝瓜全基因组序列信息,利用MISA 2.1软件对丝瓜全基因组水平的SSR位点进行搜索,分别在有棱丝瓜和普通丝瓜中鉴定到341 829个和348 397个SSR位点,发生频率分别为2.20 kb/SSR和2.03 kb/SSR。有棱丝瓜和普通丝瓜重复单元最多的均为单核苷酸,分别占总数的73.90%和74.21%,其次为二核苷酸和三核苷酸重复单元。在有棱丝瓜和普通丝瓜中各鉴定到211种SSR重复基序,其中A/T、AT/AT、AG/CT和AAT/ATT重复基序类型出现频率最高。优选SSR位点,分别在有棱丝瓜和普通丝瓜中开发了278 522和284 966对SSR引物。通过比对两个基因组的SSR引物序列与自身的参考基因组,获得在有棱丝瓜和普通丝瓜中具有序列大小差异的SSR引物955对,随机挑选其中64对引物在6份表型差异较大的丝瓜材料中进行引物有效性检测,其中61对引物有目的条带扩出,16对引物具有多态性。本研究在丝瓜全基因组水平所开发的SSR分子标记可为后续丝瓜种质资源鉴定、亲缘关系分析及分子标记辅助育种提供基础。     

基于草莓全基因组SSR标记的开发和应用

基于基因组序列信息,研究了二倍体森林草莓和八倍体栽培草莓染色体上SSR位点的分布特点。利用AutoSSR软件在森林草莓和栽培草莓中分别发掘到153826个和329801个SSR位点,发生频率分别为1.43 kb/SSR和2.44 kb/SSR。SSR重复基序为单核苷酸的数量最多,分别占总数的40.92%和38.94%,其次为二核苷酸类型,分别占22.79%和20.04%。在二倍体草莓和八倍体草莓中分别鉴定到454和479种SSR重复类型,其中A/T重复类型的SSR出现的频率最高,分别占总SSR位点的39.45%和37.08%。二核苷酸重复类型中,二倍体草莓的AT/AT占比最高,为11.61%,其次为AG/CT(8.74%);八倍体草莓中AG/CT重复类型占比最高(9.94%),其次为AT/AT(7.35%)。用Beacon Designer软件设计SSR引物,随机挑选了59对SSR引物在77份草莓材料中进行验证分析。研究结果显示,59对SSR引物共扩增出254个多态性位点,平均扩增4.31个位点,位点的平均多态信息量(PIC)为0.26,介于0.07~0.97之间,其中35个SSR位点PIC≥0.50,为高多态性位点,聚类分析显示品种间的相似系数范围为0.47~0.99。该研究为草莓种质资源的遗传多样性评价、变异分析、分子标记辅助育种等工作提供了技术支持。     

苦荞全基因组SSR位点特征分析与分子标记开发

目前苦荞SSR多态性标记数量较少,根据已发表的苦荞基因组测序数据,利用MISA软件对1~6核苷酸重复的SSR位点进行了查找和序列特征分析,批量设计引物并对引物进行了有效性和多态性检测。结果表明,苦荞基因组中共检测到1 640个SSR位点,其中三核苷酸重复型SSR最多,占比63.29%,五核苷酸重复型最少,仅占0.12%。AT/TA、AAG/CTT、ACC/GGT和ATC/GAT为出现频率较高的重复基序。苦荞基因组SSR序列长度变化范围为12~476bp,平均长度23.14bp,长度12~19bp的占比71.71%,长度≥20bp的占比28.29%。根据不同类型SSR位点设计并合成引物479对,选择200对引物对5份苦荞资源和3份甜荞资源进行多态性检测,有56对扩增出多态性条带,17对在苦荞种质中产生多态性条带,48对在甜荞种质中产生多态性条带,9对同时在两种种质中产生多态性条带。利用苦荞全基因组序列可实现SSR标记的批量开发,可鉴定出适用于苦荞和甜荞遗传多样性分析、遗传图谱构建和品种鉴定等研究的SSR引物。     

谷子SSR标记与光周期敏感性的关联分析

对光周期敏感是导致谷子生态适应性狭窄、生产上缺少跨区大品种的重要原因,鉴定谷子光周期敏感性相关联QTL位点是进一步揭示敏感形成遗传机制的基础。首先在长日照地区(河南省洛阳市)和短日照地区(海南省乐东县)对45份谷子品种进行抽穗期表型性状调查,并根据两地的抽穗期差异计算出光周期敏感值,最后进行SSR标记与光周期敏感性的关联分析。结果表明,40个SSR标记在45个谷子品种中共检测到150个等位基因,平均每个引物有3. 75个等位基因,其中引物b200和b124的等位基因数目最多,均为6个。利用SSR标记对45份谷子材料进行群体遗传结构分析得到最佳K值为3,即将其划分为3个亚群:其中第1亚群有5个品种,第2亚群有16个品种,第3亚群有21个品种,而剩下的3个品种则不能划分到任何一组,成为混合群。连锁不平衡分析表明,40个SSR标记间不存在明显的连锁不平衡结构。SSR标记与光周期敏感性的关联分析检测到b200(SSR8)和b127(SSR35) 2个位点与光周期敏感性关联(P 0. 05)。     

SSR方法标记谷子光敏雄性不育基因

为加快谷子杂种优势利用的研究进展、寻找谷子光敏雄性不育基因,利用SSR方法对谷子光敏雄性不育基因进行了分子标记。首先用166对引物在谷子光敏不育系GM与恢复系恢东1号两亲本间进行了筛选,其中有61对引物在亲本间存在差异;经F2群体153株单株验证后,仅有一对引物b159和目标基因连锁;通过Kosambi函数计算,其连锁距离为13.5 cM,位于第6条染色体。     

基于不同烟草类型基因组重测序的烟草SSR标记的开发和应用

基于基因组重测序的分子标记研究是一种新的方法。本研究在普通烟草基因组序列已完全测定的基础上重测序了4个烟草品种（系）,包括烤烟类型（LY1306,秦烟96）2个,晒烟类型（Wanmao 3）1个,马里兰烟草类型（Wufeng 1）1个。结合在NCBI中测序并发布的K326和TN90品种的基因组序列,分析了这4个重测序的烟草品种的InDel突变和SNP突变位点,鉴定出7个具有品种多态性的SSR候选位点,其中5个SSR位点可扩增出DNA片段。通过对包括不同烟草类型在内的10个烟草品种进行PCR检测,表明本研究选出的SSR位点可用于烟草品种或烟草类型的分类,其中NW-015889872.1、NW-015854676.1和NW-015890969.1等3个SSR位点可有效区分烤烟、白肋烟和马里兰烟以及晒烟烟草类型。     

中国辽西地区谷子品种遗传多样性的SSR分析

为研究中国辽西地区谷子品种的遗传差异,本研究利用28对SSR标记对辽西地区8个推广面积较大的优质高产谷子品种(包括7个谷子育成品种和1个农家品种)进行遗传多样性分析。研究结果表明:有14对SSR引物共检测出43个等位变异,平均每对引物检出的等位变异数为3.07,14个位点的平均多态信息量(PIC)为0.485;遗传相似性(GS)的变化范围为0.071 4~0.857 1,平均值为0.601 9。聚类分析发现8个品种可分为两大类,农家种与育成品种朝谷14聚为一类,其他6个育成品种聚为另外一类。SSR标记的指纹图谱表明运用4对引物可将8份地方谷子品种成功区分开。本研究结果可为辽西地区谷子品种的亲本选配和遗传改良提供理论依据。     

基于菜心(Brassica campestris)基因组Survey测序开发多态性SSR标记

为解决菜心SSR标记数量不足、已开发的位点多态性差等问题,本研究利用高通量测序技术,对‘四九-19’和‘3T6’两份菜心材料进行基因组Survey测序,规模化开发多态性SSR标记。两个菜心材料分别获得55 649 657个和59 300 433个Clean reads,分开拼接组装得到430 483个和499 876个Contig。在两个材料的Contig中搜索到共有的SSR位点为30 696个,其中以二和三核苷酸重复基序最为丰富,占总SSR位点的67%。分析比较发现,3 652个(12%) SSR位点在两份测序材料间具有潜在多态性,随机挑选50个SSR位点进行PCR扩增验证,48对(96%)引物在4份菜心材料中扩增出清晰的条带,其中31对(62%)引物在两份测序样品间具有多态性,19对(38%)引物在另两份菜心材料间具有多态性。结果表明,利用基因组Survey测序能开发SSR标记和开发具有多态性的SSR标记,本研究开发的多态SSR标记将进一步为菜心分子标记的发展和应用提供基础。     

谷子糯质基因共分离分子标记的研究

为得到一种鉴别糯质谷子的分子标记方法,用于优质谷子糯质资源的利用及糯质品种的选育。通过对糯性谷子十里香与梗性谷子豫谷1号配制的F2群体的F3种子胚乳进行碘液检测,结果显示:深蓝色与棕红色胚乳单株数的比例符合3∶1,说明糯质对梗质是由单基因控制的隐性性状。利用糯质分型引物对十里香基因组进行PCR扩增和产物测序,结果表明,十里香的糯性是由Ⅳ型糯质基因控制,即由TSI-2转座子插入到淀粉合成酶基因(Si006103m)内元1形成。根据该糯质基因设计出2对In Del标记引物waxy-TSI2/int1和waxy-int1-1F/4R,扩增谷子基因组DNA,若waxy-TSI2/int1引物组合能扩增出984 bp的扩增片段,并且waxy-int1-1F/4R引物组合不能扩增出540 bp的扩增片段,则该材料为含Ⅳ型糯质基因的糯质谷子。最后,利用该标记组合从100份谷子资源中鉴定到2份属于Ⅳ型糯质基因控制的糯质材料。可见,该标记组合可以准确鉴别谷子Ⅳ型糯质基因。     

谷子生育过程中同工酶的变化

以１２个谷子品种为材料，分析了谷生育期的酯酶同工酶和过物酶同工酶的变化，结果表明，两种同工酶因生育期不同而呈规律的变化，芽期是两种同工酶酶谱最稳定最丰富的时期，苗期是两种同工酶表现的最低水平时期。随植株的生长发育，酯酶同工酶的酶带逐渐增加，酶活性不断增强，随植株的生长发育，过氧化物酶同工酶ＰＸ２区的酶活量不断增加，而ＰＸ３区则相反，随植株的生长发育，酶活量有规律地减弱。     

SSR标记开发及其在植物中的应用

本文简要介绍了SSR标记开发方法及SSR标记在通用性、遗传多样性与种质鉴定、遗传连锁图谱构建、基因定位与克隆等研究中的应用,对SSR标记应用存在的问题提出了看法,并对其应用前景作了展望,为今后SSR标记在植物上的应用提供参考。     

基于甘蔗热带种(LA-purple)全基因组序列的SSR开发及特征分析

现代甘蔗栽培品种(2n = 100~130)是由甘蔗热带种(2n = 80)与割手密(2n = 40~128)种间杂交而来, 形成异源多倍体、非整倍体作物, 使得甘蔗栽培品种中80%~90%的染色体来源于热带种。开发热带种基因组SSR分子标记, 有助于甘蔗遗传多样性分析、分子标记辅助选择、遗传图谱的构建等。本研究基于热带种LA-purple的全基因组测序数据的255 398个预测基因序列(累计总长为1 029 222 285 bp), 利用Perl程序与生物信息学软件结合, 发掘SSR位点, 获得了153 150个SSR位点, 平均每1.67个基因有1个SSR位点, 其中二、三核苷酸重复基序分别为39 556个和50 072个, 占总SSR位点数的58.5%。在二核苷酸重复基序中, TA/AT所占比例最高, 占41.4%, CG/GC所占比例最低, 占4.6%; 在三核苷酸碱基重复基序中, TGT/ACA所占比例最高, 为15.6%。在TA/AT重复类型中选取100个基序重复次数在60~90之间的SSR位点, 进行引物设计与合成, 在12个甘蔗属材料中进行PCR扩增分析, 从中筛选出52对具有多态性SSR引物, 其中有27对引物在研究的2个甘蔗栽培品种间表现为多态。这些基因组SSR标记的开发, 不仅可以用于甘蔗栽培品种DNA指纹图谱分析, 而且为甘蔗属不同种的遗传图谱构建、遗传多样性分析和重要性状的遗传机制解析奠定基础, 为甘蔗分子育种研究提供重要支撑。     

基于名优谷子品种晋谷21全基因组重测序的分子标记开发

小米因其营养丰富日益受到重视, 而小米的品质是民众选择小米时最为关注的指标。晋谷21米质优异, 但由于缺少基因组信息, 严重阻碍了其优异米质形成机制的研究。本研究利用高通量测序技术, 对晋谷21全基因组进行重测序, 获得了14.95 Gb高质量测序数据。进一步将其与豫谷1号参考基因组比较, 发掘了169 037个InDel位点和1 167 555个SNP位点, 其中长度在13~50 bp之间适于琼脂糖凝胶电泳检测的InDel位点为14 578个。选择其中1个SNP位点和68个InDel位点验证, 表明利用二代测序技术开发的InDel和SNP标记真实可靠。基于名优谷子晋谷21重测序数据开发的InDel和SNP分子标记具有通用性, 可用于其他谷子、狗尾草和谷莠子等种质资源的相关研究。同时, 开发了一个晋谷21特异的InDel标记2G5501976, 利用该标记即可快速鉴定待测材料是否为晋谷21及其衍生品种。本研究初步揭示了晋谷21的基因组特征, 不仅为深入解析其优异米质形成的分子机制奠定了基础, 而且为相关分子标记辅助育种、遗传分析和基因克隆提供了分子标记资源。