植物品种DNA指纹鉴定原理及其鉴定方案

植物品种鉴定对保证种子质量及粮食安全具有重要意义。DNA指纹技术在植物品种鉴定中具有独特的优势,DNA指纹鉴定已从间接证据转变为主流方法。本研究总结提炼出品种DNA指纹鉴定技术方案—核心位点组合法,即采用一套固定的核心位点组合来鉴别不同品种,该方案自2003年提出以来不断得到完善:一是在原有核心位点的基础上增加位点数量形成扩展位点组合,以应对派生品种涌现对品种鉴定的更高要求;二是将核心位点进一步分解为群特异位点和品种特异位点,群特异位点发挥快速准确分群的功能,品种特异位点则具有较强的品种鉴别功能;三是在借鉴二倍体作物成熟经验的基础上,进一步提出适合多倍体作物的核心位点组合,即二倍体化的单标记法和组合标记法。从未来发展趋势看,测序技术、基因编辑技术等新技术的飞速发展将大大推动DNA指纹检测方案的完善,提升其在实践中的应用效果。本研究系统阐述了品种鉴定的概念及特点,总结了品种DNA指纹鉴定的主要类型及鉴定思路,提炼了品种DNA指纹鉴定的技术方案,展望了品种DNA指纹鉴定的未来发展趋势,以期对各作物DNA指纹品种鉴定标准的研制及分子技术在DNA指纹库构建和品种鉴定中的应用发挥指导作用。     

基于高通量测序的大麦In Del标记开发及应用

分子标记是遗传研究的基础工具,广泛应用于遗传多样性研究、种质鉴定、遗传图谱构建和基因定位等领域。本研究基于大麦的全基因组重测序数据鉴定出的二态性SNP位点,开发出遍布全基因组的118对InDel引物。以49份不同地理来源的大麦种质检测其有效性,筛选出2个等位基因的共显性InDel标记72对,进一步对288份大麦种质进行遗传距离分析及构建系统发育树。结果显示,筛选到32个有效性的核心InDel标记,覆盖大麦7条染色体上,平均PIC为0.44,平均MAF为0.34;基于InDel标记位点的供试大麦的系统发育树结果揭示供试大麦具有丰富的遗传多样性,且能够将具有相同地理来源的多数品种聚为一类。表明开发的32个二态性InDel标记可有效地用于鉴定品种间的亲缘关系,且丰富了大麦品种鉴定的分子标记。上述核心InDel标记在大麦品种鉴定、大麦资源亲缘关系分析以及群体划分方面具有一定的理论意义和应用价值。     

分子标记技术在棉花品种鉴定上的研究进展

 DNA指纹技术的发展大体分为三个阶段：第一代的分子标记是以Southern杂交为基础的RFLP,第二代分子标记是以PCR为基础的各种DNA指纹标记,第三代分子标记是以单核苷酸多态性为基础的SNP。本文概述了品种鉴定技术的研究与应用进展,重点介绍了用于棉花品种鉴定的四种主要的分子标记技术：RFLP、RAPD、AFLP和SSR,对每一种分子标记的技术原理、在棉花品种鉴定上的应用研究状况及存在的优缺点进行了具体阐述。通过比较分析,提出了SSR标记适用于棉花品种鉴定的独特优越性。并对基于SSR分子标记技术构建我国棉花品种DNA指纹库的重要意义与必要性进行了分析。     

SNP标记在玉米分子育种中的应用

SNP是第三代分子标记技术,在玉米分子育种方面具有广泛的应用。对SNP标记的概念、特点和相关的SNP技术类型进行介绍,并从玉米遗传多样性分析、构建遗传图谱及QTL分析、全基因组关联分析、品种真实性和纯度鉴定等方面的应用进行了论述。为SNP分子标记在玉米分子育种中的利用提供一些参考。     

石斛属植物SSR分子标记的研究进展

笔者综述了SSR分子标记在国内石斛属植物中遗传多样性分析、亲缘关系比较、指纹图谱和遗传连锁图谱构建、品种鉴定、种质纯度鉴定等方面的应用进展,从开发范围、开发深度与标准化应用3个方面分析了目前SSR分子标记在石斛属植物研究中存在的主要问题,并提出后期SSR分子标记开发应针对更多石斛属下组别和品种,结合最新三代测序技术挖掘性状关联标记,制定品种鉴定的国家或行业统一标准,以期为该标记在石斛属植物中的深入应用提供更多参考。     

棉花单核苷酸多态性标记研究进展

单核苷酸多态性标记已在农作物研究中得到广泛应用并取得重大进展。为了便利棉花SNP(Single nucleotide polymorphism)标记的研究和应用,介绍了利用基因芯片、简化基因组测序、重测序等在棉花中开发SNP标记的方法 ,综述了SNP标记在棉花遗传图谱构建、数量位点的定位和分子标记辅助育种、基因组测序以及系统进化等研究中的应用。并对异源四倍体棉花中SNP标记开发时,同源序列位点和部分同源序列位点上的SNP标记辨别问题进行了系统探讨,对其快捷的开发、检测方式和在数量基因定位中的应用前景进行了展望。     

SNPS在大豆等作物遗传及改良中的应用

单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism,SNP)是指DNA序列上的单个碱基变异,它具有分布广、多态信息量大、易于检测和统计分析等优点,被称为继RFLP和微卫星标记后的第三代基因遗传标记。单核苷酸多态性是等位基因间序列差异最为普遍的类型,可作为一种高通量的遗传标记。已建立PCR扩增目标序列及其产物测序和电子SNP(eSNP)等多种发现和检测SNP的方法。大豆等作物也已开展了SNP分析。一些栽培作物种质的多样件不断减少,其结果连锁不平衡(linkagedise鄄quilibrium,LD)增加,这有利于目的基因座上SNP单元型(haplotype)与表型的相关性分析。SNP已在作物基因作图及其整合、分子标记辅助育种和功能基因组学等领域展示了广泛的应用价值。     

基于简化基因组的甜叶菊分子标记开发

本研究旨在筛选和开发具有多态性的甜叶菊基因组分子标记。选取4个甜叶菊品种为材料,利用简化基因组测序技术(RAD-seq)开发SSR和SNP标记。开发并验证了149对多态性丰富、重复性好、特异性高的简单重复序列(SSR)和4组功能性的SNP标记,开发的多态性基因组分子标记中包含了甜叶菊糖苷合成途径关键基因的新标记StKASPSNP-7。验证了基于KASP技术开发甜叶菊功能SNP标记的可行性,为甜叶菊遗传图谱构建、分子鉴定奠定了基础。本研究开发的SSR和SNP标记可应用于甜叶菊的遗传图谱分析、品种真实性的高效快速鉴定以及高糖苷含量新品种的开发。     

SNP分子标记技术在农作物种子检测中的研究与应用

分子标记方法在农作物种子质量检测中发挥着越来越重要的作用,随着分子标记技术的发展,SNP标记方法逐渐应用到农作物种子检测中。主要介绍了SNP分子标记方法的技术、特点,及其在农作物种子真实性检测、纯度检测和遗传图谱、数据库构建等方面的应用,并就其今后在种子质量检测中的研究与应用进行了探讨。     

水稻稻瘟病抗性基因Pi25功能性SNP分子标记开发及应用

为了使稻瘟病抗性基因Pi25在水稻分子育种中得到高效和快速利用,本研究通过将Pi25不同等位基因测序及序列比对鉴定到一个Pi25基因内特异SNP位点。使用PCR-CTPP(PCR with confrontingtwo-pair primers)的方法加以改进开发了一套鉴定该SNP的功能性分子标记,利用该标记及待检测水稻品种基因组DNA进行PCR扩增,通过不同PCR产物条带大小将Pi25与其它等位基因区分开,可快速判断待测水稻Pi25的基因型。本方法快速简单、成本低廉,可广泛应用于水稻种质资源Pi25基因型鉴定和分子标记辅助选择育种。     

应用分子标记进行蔬菜品种和种子纯度鉴定的研究进展

蔬菜生产在农业中的地位日盖增加,传统的形态鉴定、化学鉴定等方法难以满足蔬菜品种鉴定在精确度方面的要求。因此,以DNA为基础的分子标记作为一种新的鉴定手段开始被广泛应用。本文介绍了目前几种常用的分子标记的原理及特点,综述了国内外主要蔬菜品种和种子纯度鉴定上应用分子标记的研究进展。     

基于重测序的芥蓝(Brassica alboglabra)全基因组InDel标记开发

碱基插入/缺失(InDel)在基因组中的分布密度仅次于SNP且易于基因型分型,成为分子标记开发的主要来源。为了开发芥蓝品种间有多态性的分子标记,本研究利用2份芥蓝自交系重测序数据鉴定的InDel位点,在全基因组范围内设计了367对InDel候选标记。通过PCR检测比较8个芥蓝自交系的多态性,发现284对标记在至少2个芥蓝自交系间有多态性,阳性率为77.4%。本研究利用重测序技术开发芥蓝品种间InDel标记效率较高,为种质资源分析、基因定位、分子标记辅助育种等提供了便捷工具。     

农作物种子检测中SSR与SNP分子标记方法的比较分析

介绍了SSR与SNP两种分子标记方法在农作物种子检测中的应用，从检测原理、常用检测平台和方法应用三个方面进行比较分析。两种分子标记检测农作物种子真实性和种子纯度、一致性、特异性，方法简单快速，区分灵敏度高，易实现自动化，试验结果准确可靠，且便于数据整合、比较分析。SSR分子标记法通过测定核苷酸序列长度不同区分品种，引物数量少，结果准确，适合小样品量种子检测；SNP分子标记方法利用碱基组成不同区分品种，位点多，通量高，适合大量样本进行品种分析。     

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。     

水稻抗稻瘟病基因Piz-t特异性分子标记开发及应用

Piz-t是一个具有广谱稻瘟病抗性的基因,对于选育稻瘟病抗性品种具有重要的应用价值,但其所在位点多个不同的等位基因限制了对它的筛选及利用。本研究通过将Piz-t不同等位基因及其上下游测序,比对鉴定到一个Piz-t特异性SNP位点(Piz-t为A,其余均为G)。在两对交叉引物PCR(PCR with confronting two-pair primers,PCR-CTPP)方法的基础上加以改进开发了一套鉴定该SNP的标记,利用该标记及待检测水稻品种基因组DNA进行PCR扩增,通过不同PCR产物条带大小将Piz-t与其它等位基因区分开。该方法简便快速、成本低廉,可广泛应用于分子标记辅助选择育种或者水稻种质资源Piz-t基因型鉴定。     

基于SLAF-seq技术的闽楠SNP标记开发及遗传多样性分析

利用简化基因组测序技术SLAF-seq,对广泛分布在长江以南地区8个省份的33份闽楠种质进行SNP标记开发、指纹图谱构建和遗传多样性分析。本研究对各样品的测序数据进行统计,共获得107.52 Mb Clean Reads数据,每个样品的SNP标记数目介于309 012～540 030之间,样本平均测序质量值Q30为93.78%,平均GC含量为40.90%。共获得1 072 115个SLAF标签,其中多态性SLAF标签275 389个。通过序列分析,获得121 352个有效的单核苷酸多态性标记(SNP);经过指纹图谱严格的过滤条件,筛选出3 452个SNP位点作为指纹图谱SNP。利用开发的SNP分子标记,将33份闽楠种质资源分为3个亚群,这3个亚群分别包含材料为Q1:17个,Q2:11个,Q3:5个。通过进一步过滤,获得270个核心SNP标记作为指纹图谱的核心标记,可用于品种种质的鉴定。研究结果表明,简化基因组测序技术SLAF-seq能高效、低廉地开发出大量SNP标记,是一种适用于闽楠种质资源遗传分析的有效工具;利用筛选出的核心SNP分子标记构建闽楠DNA指纹图谱,为SNP分子标记应用于闽楠种质鉴定、闽楠品种改良与优质品种选育提供依据,也有利于闽楠种质的高效利用及杂种优势群的建立。     

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。     

后基因组时代下作物的SNP分型方法

单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphisms,SNPs)是生物体最普遍的一种多态差异,在植物功能基因组研究和作物遗传改良方面有着广泛的应用。利用全基因组水平SNP标记谱进行遗传变异的研究、群体结构分析、关联性分析、作物分子设计育种,以及对大规模SNP数据进行验证、评估等,都迫切需要发展和利用各种不同的SNP分型手段实现。本文综述了目前常用的一些SNP分型方法,简要介绍了检测原理及操作流程,并对后基因组时代下作物的高通量SNP数据的分析进行了讨论。     

牡丹(Paeonia sect.Moutan)分子标记研究进展

DNA分子标记在牡丹中得到广泛应用,取得了丰富的成果。本研究以分子标记的应用领域为线索,从遗传多样性研究、种质鉴定、栽培种质起源与关系分析、遗传图谱构建等方面总结了分子标记在牡丹各项研究中应用的进展。对未来研究的重点方法及领域进行了探讨,指出牡丹分子标记的开发应以SSR、SNP等为重点,应用领域以品种DNA指纹图谱和分子标记辅助选择育种为重点。本研究旨在推动分子标记技术在牡丹育种中的应用,以提高牡丹的育种效率。     

基于SSR标记的小豆品种鉴定体系建立及应用

小豆是中国重要的食用豆类作物,建立小豆品种鉴定体系有助于品种测试、种子市场监管等工作。本研究选择不同地理来源、表型性状差异较大的12个小豆品种为实验材料,筛选出59对扩增稳定、多态性较高的初选核心引物,在5’端进行荧光标记后,另选择96份小豆品种进行复筛,进一步决选出28对核心引物,构建了182个小豆品种的DNA指纹库。这些引物共检测到245个等位变异,等位变异数范围为2～20个,平均每对引物检测到8.75个等位变异;Nei’s基因多样性指数变化范围为0.27～0.89,平均为0.62;PIC值在0.246～0.877之间,平均为0.583。对核心引物未能区分开的品种进行1个生长周期田间种植对比鉴定,表明分子指纹聚类结果与基于表型的分类结果相同。本研究建立的基于毛细管电泳平台的小豆SSR分子标记品种鉴定体系,可用于小豆种质资源鉴定和遗传多样性分析、DUS测试辅助筛选近似品种、品种真实性鉴定等工作。