草菇菌种退化相关分子标记的筛选

【目的】基于SRAP分子标记技术,筛选出与草菇(Volvariella volvacea)菌丝退化性状紧密连锁的分子标记,为进一步研究目标性状基因的克隆与功能奠定基础。【方法】以草菇正常生长菌株V51(对照)与其菌丝退化菌株(VNM1~10)为材料,采用群体分离分析法分别构建2种草菇的近等基因池。利用SRAP分子标记技术,寻找两类菌株的差异片段,回收差异片段后与pMD-18T载体连接,构建重组质粒pMD-VNMDF并转化E.coli DH5α感受态细胞,将筛选的阳性克隆测序。根据差异片段序列设计引物,将其转化成SCAR分子标记,并对草菇正常菌株V51及其菌丝退化菌株VNM进行扩增试验,验证该标记的真实性和可靠性。【结果】81对SRAP引物组合中有2对引物可扩增出稳定差异条带,其中引物对Me8-Em4PCR扩增出长度约300bp的差异条带(命名为VNMDF)存在于退化菌株中。对SRAP分子标记片段VNMDF回收、测序并进行序列分析发现,该片段长度为279bp,其核酸、氨基酸序列与编码26S蛋白酶体亚基的相似性分别达到81%和93%。利用SCAR特异引物对SCAR250可在菌丝退化菌株中稳定扩增出长度约250bp片段,与预期大小(279bp)一致,而在正常菌株中未扩增出此片段。【结论】获得了1条可能与草菇菌丝退化性状基因紧密连锁的SRAP分子标记,并将其成功转化为SCAR标记(SCAR250)。     

小麦抗叶锈基因Lr38的一个新标记

【目的】建立小麦抗叶锈近等基因系材料TcLr38特异的PCR标记。【方法】以Thatcher为对照,以TcLr38和TcLr38×Thatcher F2代单株构建的分离群体为材料,利用TcLr38远缘亲本中间偃麦草特异的SCAR标记引物进行PCR扩增获得单一条带,并以50个小麦抗叶锈近等基因系材料对该标记特异性进行检测,Mapmaker 3.0软件计算该标记与Lr38的遗传连锁距离。【结果】中间偃麦草特异的SCAR标记引物在TcLr38中获得单一扩增片段大小为982 bp,50个小麦抗叶锈近等基因系检测表明为TcLr38的特有条带,F2代分离群体验证表明为与Lr38共分离的分子标记,命名为Y38SCAR982。【结论】Y38SCAR982可以作为Lr38的分子标记,并证实该基因由中间偃麦草向普通小麦转移的事实。     

基于SCAR标记的小麦禾谷孢囊线虫快速分子检测技术

【目的】建立从禾谷孢囊线虫及其近缘种的混合群体中检测禾谷孢囊线虫的快速分子检测方法。【方法】使用随机扩增多态性DNA（RAPD）和特征序列扩增区域（SCAR）标记的方法,运用PCR技术进行特异性检测。【结果】用本研究建立的SCAR标记快速分子检测体系对9种32个线虫种群进行检测,能够直接从混合线虫样品中检测出禾谷孢囊线虫。该检测方法对禾谷孢囊线虫的孢囊、2龄幼虫具有扩增能力,最低检出阈值为1/2000个孢囊,1/80头2龄幼虫。【结论】本研究设计的SCAR标记快速分子检测体系能够从禾谷孢囊线虫及其近缘种的混合种群中快速检测出禾谷孢囊线虫,且检测准确、灵敏度高。     

小麦抗叶锈基因Lr45的SCAR标记

 【目的】建立小麦抗叶锈基因Lr45 SCAR（sequenced characterized amplified region序列特征扩增区域）标记。【方法】以小麦抗叶锈病基因材料TcLr45和感病材料Thatcher为亲本,利用黑麦基因组特异的RAPD标记引物OPH20进行PCR扩增,对获得的与预期大小相同的1.5kb的特异片段进行克隆测序,并根据该序列设计一对特异PCR引物LRYR和LRYF,对TcLr45×Thatcher F2代单株构建的分离群体进行扩增,验证该标记与Lr45的连锁关系,Mapmaker 3.0软件绘制遗传连锁图。【结果】该标记在TcLr45中扩增出单一条带,片段大小为1 272 bp（命名为Ypsc20H1272）,而在感病亲本中则无扩增条带。F2代分离群体进行连锁分析,遗传距离为8.2 cM,该标记为与Lr45连锁的SCAR标记。【结论】将Lr45的RAPD标记转化成SCAR标记。     

苹果抗斑点落叶病基因的一个RAPD标记的SCAR转换

将苹果抗斑点落叶病相关基因的一个RAPD标记成功转换为重复性和特异性更好的SCAR标记。由序列特点设计特异SCAR引物,并用所设计引物对两亲本和抗病、感病基因池及F1代单株进行PCR扩增。结果表明,秦冠×富士F1代群体在抗病后代个体中扩增出470 bp条带,而在感病后代个体中无此扩增条带,故将该标记命名为SCAR470。同时,分析分离群体的扩增,重复率为4.69%,表明该标记可以用于苹果斑点落叶病的分子鉴定。     

番茄Ty-3、I-2和Mi基因多重PCR体系的建立与应用

本研究利用已知基因型的番茄材料,筛选出抗番茄黄化曲叶病Ty-3基因紧密连锁的分子标记SCAR1、抗枯萎病I-2基因紧密连锁的分子标记SCAR2和抗根结线虫病Mi基因紧密连锁的分子标记SCAR3,并应用这3个分子标记建立能同时鉴定Ty-3、I-2和Mi基因的多重PCR体系。经多次验证,扩增的特异性片段与单引物扩增片段一致,其结果准确可靠,可用于同时对3个抗病基因的鉴定。利用该体系对300份番茄材料进行种质资源筛选,结果表明分子检测结果与接种鉴定结果几乎吻合。本研究建立的多重PCR方法简易、高效、快速,为番茄抗病材料的筛选、分子标记辅助聚合育种工作奠定了基础。     

20份新疆紫花苜蓿种质RAPD和ISSR遗传多样性分析

【目的】采用RAPD和ISSR分子标记对新疆20份野生紫花苜蓿种质进行遗传多样性分析。【方法】用梯度PCR仪对RAPD引物和ISSR引物进行扩增筛选,筛选出多态性好的引物用于20份种质材料的研究。【结果】通过筛选分别得到6对RAPD和ISSR引物对20份新疆紫花苜蓿进行遗传多样性分析。6对RAPD引物共扩增出93个条带,多态性带91个,多态带百分率97.85%;平均每引物扩增出15.50条带,每引物平均扩增出的多态条带15.17。6对ISSR引物共扩增出157个条带,多态性带152个,多态带百分率96.82%;平均每引物扩增出26.17条带,每引物平均扩增出多态条带25.33。RAPD标记的Nei’s基因多样性变异范围为0.176 3~0.274 0,平均0.207 1;ISSR标记的Nei’s基因多样性范围为0.085 0~0.154 1,平均0.113 3。【结论】2种标记聚类分析结果均表明种质聚类与地理来源有一定的相关关系。     

基于线粒体DNA-COI序列的禾谷孢囊线虫和菲利普孢囊线虫双重PCR检测

【目的】设计禾谷孢囊线虫（Heterodera avenae）和菲利普孢囊线虫（Heterodera filipjevi）特异性引物,建立同步快速检测这两种线虫的双重PCR体系,为中国小麦孢囊线虫（cereal cyst nematodes,CCN）的田间快速诊断与综合治理提供技术支持。【方法】通过比对分析10种植物寄生线虫24个群体的线粒体DNA（mtDNA）COI序列,分别设计并筛选禾谷孢囊线虫和菲利普孢囊线虫的上游特异性引物HaF8和HfF9,以及下游通用引物HafR8;通过引物浓度比和退火温度的优化,建立针对这两种CCN的双重PCR检测体系;利用该体系对中国黄淮麦区部分CCN样品进行种类鉴定。【结果】筛选并获得的特异性引物HaF8/HafR8及HfF9/HafR8,可在一步PCR反应中实现对禾谷孢囊线虫和菲利普孢囊线虫的特异性检测。引物HaF8/HafR8对禾谷孢囊线虫的特异性扩增产物为200 bp,而HfF9/HafR8对菲利普孢囊线虫的特异性扩增产物为320 bp,条带区分较明显。对双重PCR检测体系的优化发现,引物HaF8、HfF9、HafR8的退火温度为58℃时,该检测体系具有较高的特异性和扩增效率;引物HaF8﹕HfF9﹕HafR8浓度比为0.24﹕0.16﹕0.4 μ·L^-1时,该检测体系能从不同供试线虫中同时特异性地检测出禾谷孢囊线虫和菲利普孢囊线虫,且扩增效率较高。该检测体系对禾谷孢囊线虫和菲利普孢囊线虫单孢囊的检测灵敏度为1/2 000 000个孢囊,而对2龄幼虫的检测灵敏度则分别为1/640条线虫和1/1 280条线虫。对采集自中国黄淮麦区CCN病田的14份土样进行双重PCR检测,发现有8个样本只扩增出200 bp的条带,表明这些样本的CCN种类为禾谷孢囊线虫,有4个样本只扩增出320 bp的条带,表明CCN种类为菲利普孢囊线虫,2个样本同时扩增出200和320 bp两个条带,表明样品为禾谷孢囊线虫和菲利普孢囊线虫的混合发生。以上结果表明,该检测体系可以成功用于两种小麦孢囊线虫田间复合侵染情况的快速诊断。【结论】基于mtDNA-COI序列开发的特异性引物以及建立的双重PCR检测体系,可用于禾谷孢囊线虫和菲利普孢囊线虫田间单一和混合发生样本的同步快速检测。     

辣椒抗南方根结线虫基因的定位及标记辅助选择

用对南方根结线虫具有稳定抗性的辣椒材料09C649与感病材料09C108杂交并构建F2分离群体,遗传分析表明,09C649中对南方根结线虫的抗性由一对显性基因控制,将其暂命名为Me8。用236对SSR标记、1对SCAR标记、1对SSCP标记、8对EST-SSR标记及2对COSII标记对Me8进行基因定位。该基因被定位在辣椒第9号染色体上,与其距离最近的4个标记SSCP_B322、COS710、SCAR₃15和COS970,分别与该基因相距0、0.1、1.3和3.3cM。抗南方根结线虫基因N、Me1、Me3及Me7也都位于这一染色体区域,因此这4个分子标记可运用于对目前已发现的所有抗南方根结线虫基因的辅助选择中。用标记SCAR₃15对37份辣椒材料进行辅助选择,结果表明标记鉴定结果与抗性鉴定结果具有高度的一致性。     

从混合线虫样品和植物组织中直接检测香蕉穿孔线虫的ITS-PCR方法

 【目的】建立直接从多种线虫混合样品以及香蕉和红掌根组织中检测鉴定香蕉穿孔线虫的PCR方法。【方法】使用Primer Premier 5.0在香蕉穿孔线虫的ITS区设计1对特异性引物,运用PCR技术对目的线虫DNA进行特异性检测。【结果】通过对17种24个种群线虫的检测表明,所设计的引物只能从香蕉穿孔线虫种群中特异扩增出rDNA-ITS片段,产物大小为518 bp。利用该特异引物以及建立的DNA提取方法和PCR体系,可以直接从香蕉穿孔线虫与短体线虫、螺旋线虫、肾状线虫、根结线虫、茎线虫、矮化线虫、纽带线虫、丝尾垫刃线虫、滑刃线虫和小杆线虫混合样品中特异扩增出目的线虫的rDNA-ITS片段,并可以分别从混合有不少于3条香蕉穿孔线虫的2 cm香蕉或红掌根组织（约0.1 g）中特异检测出目的线虫的DNA片段。【结论】本研究设计的特异性引物以及建立的DNA提取方法和PCR体系可直接从多种线虫混合的样品以及香蕉和红掌根组织中快速检测鉴定出香蕉穿孔线虫。     

松杨栅锈菌两菌群RAPD特异序列的标记转换

 【目的】根据RAPD分析结果,对松杨栅锈菌西部和北方两大地理相关菌群RAPD扩增特异性DNA片段进行SCAR标记转换。【方法】经pGEM-T载体克隆和测序、Seqman整合后,用Primerselct分别设计了两地理菌群的简并引物对（西部菌群简并引物对PNW0118-382-F:GAATCGGCCACAAAACTATC,PNW0118-382-R:GAATCGGCCATGACTTGAGC,北方菌群简并引物对PNW0118-400-F:GAATCGGCCACAAAACTATC,PNW0118-400-R:GAATCGGCCATGACTTGAGCTGC）。【结果】经PCR条件优化成功获得两大地理菌群的SCAR标记。西部菌群SCAR标记为382 bp,北方菌群的SCAR标记为400 bp。【结论】两对引物可用于松杨栅锈菌地理菌群的检测。     

稻蝗属特异性SCAR分子标记的鉴定

【目的】研究稻蝗属特异性DNA分子标记,为稻蝗属物种的分类鉴定提供快速有效的分子检测方法。【方法】基于稻蝗属物种及其近缘属种的大量RAPD-PCR结果,筛选出稻蝗属物种特异性的RAPD条带,对该特异RAPD条带进行克隆、测序。基于所测序列设计特异引物,以稻蝗属不同物种和蝗总科其它物种基因组DNA为模板进行PCR扩增。【结果】随机引物S823可在稻蝗属不同物种扩增出约650bp的RAPD条带,经对该条带的克隆、测序,发现在3个受试的稻蝗属物种中序列同源度达92.3%—96.6%,序列G+C含量大于15%,并富含大量的A、T重复区;基于已知序列设计的特异引物对稻蝗属7个物种可以扩增出目的条带(550bp),而对赤胫伪稻蝗及蝗总科其它物种均无扩增条带。【结论】鉴定了稻蝗属特异的RAPD条带,基于该条带序列设计的特异引物可用于稻蝗属物种的快速分子鉴定。     

一个谷子新抗锈基因的AFLP标记

【目的】研究谷子抗源的抗锈遗传规律,寻找和定位与谷子抗锈基因连锁的分子标记,为谷子抗锈病基因的定位、克隆和抗病育种等研究奠定基础。【方法】用谷子锈菌单胞菌系93-5接种十里香和豫谷1号及杂交后代F1、F2进行抗锈鉴定,并根据鉴定结果构建抗、感基因池;利用AFLP技术筛选128对EcoRⅠ/MseⅠ引物组合,从中寻找和定位与谷子抗锈基因连锁的分子标记;根据AFLP分析结果进行抗锈基因连锁分析并进行SCAR标记转化。【结果】根据十里香×豫谷1号杂交后代F2群体(131株)抗感谷锈病分离比例,确定十里香抗锈性由显性单基因控制。筛选获得3个与谷子抗锈基因Rusi1(暂命名)连锁的AFLP分子标记,经计算标记与该抗锈基因的遗传距离分别为7.4、9.2和27.4cM。将3个标记片段回收、克隆和测序,成功地将AFLP标记E+CTT/M+TAC-256转化为SCAR标记。初步构建了谷子抗锈基因Rusi1的遗传连锁图谱。【结论】谷子十里香抗锈性由显性单基因控制,Rusi1是一个新发现的谷子抗锈基因。     

玉米抗甘蔗花叶病毒SCAR分子标记开发

 【目的】玉米矮花叶病（由甘蔗花叶病毒引起）是中国和欧洲玉米产区的重要病害,开展分子标记辅助育种可以明显提高抗病育种效率。【方法】本文采用改进的BSA法（bulked segregant analysis,BSA）构建玉米抗感自交系DNA池,结合AFLP技术筛选多态性标记,转化后获得实用性强的SCAR标记,并借助100份自交系抗性鉴定结果对SCAR标记进行相关验证。【结果】获得了2个多态性稳定的AFLP标记P66M38-220和P55M51-240,其中将P66M38-220转化为SCAR112标记,此标记与甘蔗花叶病毒抗性高度相关。【结论】改良BSA法是一种发掘性状基因紧密连锁标记的有效方法;开发的SCAR112 标记可以用于玉米抗甘蔗花叶病毒的分子标记辅助选择。     

小麦蛋白磷酸酶2A结构亚基基因TaPP2Aa的功能标记作图

 【目的】开发小麦抗旱相关蛋白磷酸酶结构亚基基因TaPP2Aa的功能标记并作图,为分子标记辅助选择抗逆育种提供依据。【方法】测序得到普通小麦及其野生近缘种TaPP2Aa的基因序列,分析其SNP位点差异,设计3对基因组特异引物和6对基因组内等位基因特异引物,利用中国春缺四体对TaPP2Aa进行染色体定位,利用RIL群体（Opata 85×W7984）和DH群体（旱选10号×鲁麦14）进行该基因的功能标记作图。【结果】TaPP2Aa定位于小麦第5同源染色体群上;TaPP2Aa-B位于RIL群体5B的标记区间Xwg909—Xgwm67,与2个标记的遗传距离分别为4.0 cM和3.6 cM,在DH群体5B染色体的标记区间Xgwm234—WMC363,与WMC363的遗传距离为7.5 cM;在2个遗传群体中与标记Xgwm67的距离分别为3.6 cM和11.4 cM。TaPP2Aa-D位于RIL群体染色体5D的标记区间Xcmwg770—Xbarc205,遗传距离分别为9.8 cM和10.0 cM。【结论】确定了TaPP2Aa所在的染色体位置,通过与DH和RIL 2个遗传作图群体中已有的抗逆主效QTL进行对比分析,明确了TaPP2Aa与小麦抗逆性状QTL具有遗传连锁关系,开发的功能标记可用于小麦抗逆性状的分子标记辅助选择。     

大豆疫霉基因组SSR标记开发

 【目的】开发大豆疫霉基因组SSR标记,为从分子水平深入研究大豆疫霉及其近缘种提供一种理想的分子标记。【方法】用FPCR软件从大豆疫霉全基因组序列中查询SSRs,选择合适的SSR序列用Primer5.0软件设计引物。【结果】从发现的1 234个含有2～4个碱基重复单元的完全SSRs中选出260段设计引物,经10个大豆疫霉分离物基因组DNA检测,有213对(81.9%)扩增出SSR特征条带,其中114(53.5%)对引物扩增出多态性。通用性检测表明,14.6%～28.6%引物分别在选择的8个疫霉种中有效扩增。基于10个SSR标记数据进行聚类分析,结果表明表明这些标记可以完全区分大豆疫霉及其它疫霉。【结论】大豆疫霉基因组SSR标记具有高多态性,是大豆疫霉遗传变异、遗传多样性、及遗传图谱构建等研究理想工具。部分大豆疫霉基因组SSR标记在其近缘种中具有通用性,可以用于疫霉菌的系统进化、鉴定、区分及开发近源种的SSR标记。特别开发的SSR标记,在大豆疫霉基因组中具有准确的位置,将极大地方便大豆疫霉菌功能基因的定位和克隆,以及进行疫霉菌的比较基因组的研究。     

新疆籽用西瓜ISSR反应体系的建立及其遗传多样性研究

【目的】研究籽用西瓜遗传多样性,对籽用西瓜品种进行遗传多样性和聚类分析,为杂种选育提供一定的理论依据。【方法】以60份籽用西瓜种质资源为材料,对ISSR引物UBC801~UBC900进行筛选。【结果】筛选出多态性较好的ISSR引物10条。利用10条ISSR引物扩增60份籽用西瓜种质资源,共获得44个等位变异,每对引物检测到的等位变异数的变幅为3~7个,平均等位变异数4.4个。其中多态性条带为24条,10条ISSR引物的多态性信息含量(PIC)的变化范围为0.042 3~0.674 0,平均为0.358 2,遗传相似系数的变异范围为0.318~0.992,平均为0.779。利用UPGMA法进行聚类分析,新疆籽用西瓜分为6大组,第一组为材料47(40036),第二组为材料8(新籽瓜8号),第三组为材料10(红秀2号)、11(普通红大片)、12(新籽瓜4号)、13(紫荆红)、14(40002)、15(40004)、16(40008),第四组为材料7(新籽瓜1号),第五组为材料52(40045),其余的都归类为第六组。【结论】ISSR对籽用西瓜种质资源遗传多样性和亲缘关系确定相比其他分子标记更有优势,更为全面的基因组DNA信息,品种间较丰富的遗传多样性信息。利用ISSR标记分析60份籽用西瓜遗传多样性,参试材料来源、籽色、大小不同,亲缘关系差异较大,新疆籽用西瓜种质资源遗传多样性丰富。     

南方根结线虫诱导辣椒基因CaRKNIF2的克隆与分析

 【目的】明确辣椒(Capsicum annuum L. HDA149)中与南方根结线虫(Meloidogyne incognita)不亲和互作过程中抗性相关WRKY转录因子的基因结构及其表达模式。【方法】采用RACE结合RT-PCR方法克隆cDNA序列,并根据cDNA序列设计特异引物扩增DNA序列,Southern杂交确定基因拷贝数,实时荧光定量PCR方法分析该基因在线虫侵染后辣椒的不同组织和不同时间点的表达。【结果】从辣椒中克隆到一个WRKY转录因子基因CaRKNIF2(GenBank登录号：GQ253367),该基因编码区全长1 662 bp,编码553个推定的氨基酸,为单拷贝基因。CaRKNIF2基因编码区全长DNA序列2 530 bp,包含5个内含子和6个外显子。在线虫接种诱导处理时,该基因表达具有组织特异性,根尖组织中的表达量最高;接种3 h后在根尖组织中的表达量开始升高,12 h最高,此时相对表达量约为3.1倍。【结论】CaRKNIF2在线虫接种处理后的表达上调,表明该基因参与了抗性基因Me3介导的辣椒与根结线虫的不亲和互作,可能在此过程中具有重要功能。