毛果杨MGT基因家族全基因组水平鉴定及表达分析

为探究MGT基因家族在毛果杨生长发育及响应胁迫中的作用,本研究在毛果杨全基因组范围,通过生物信息学分析PtrMGT基因家族成员的数量、进化关系、染色体位置、基因结构、编码蛋白基本特征、启动子顺式作用元件,并对各成员的组织表达特异性以及对NaCl胁迫与ABA处理的响应特性进行了分析。结果表明：PtrMGT家族共含有10个基因,可分为4个亚族;有2对同源基因且Ka/Ks值均小于1;家族成员启动子区含有数量不等的非生物胁迫响应元件,共12种、146个元件;PtrMGT家族编码的蛋白均含有GMN序列,同一亚族基因编码蛋白的序列相对保守;PtrMGT家族成员在毛果杨根、茎和叶表达量具有差异;NaCl胁迫下,PtrMGT家族基因在根、茎和叶中表达量在0～48 h内均表现为先上升后下降的变化趋势;ABA处理下,大部分成员表达量先升后降,小部分成员表达量持续下降,表明PtrMGT家族基因对NaCl胁迫与ABA处理产生响应且响应模式出现分化。本研究为深入研究PtrMGT基因家族功能提供理论基础。     

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。     

基于灯盏花全基因组SSR位点分析及多态性引物开发

本研究利用MISA工具筛选灯盏花基因组测序获得的462 622条scaffolds,对其SSR位点信息进行分析,Primer 3设计SSR引物,随机选取200对引物对60株灯盏花进行多态性扩增分析。研究结果表明:从灯盏花基因组中搜索到的231 852个SSR位点中,二核苷酸基序是主要的重复类型,占总SSR的47.14%;AT/AT是最多的二核苷酸重复基元,占二核苷酸重复基元的74.60%,AAT/ATT是出现最多的三核苷酸重复基元,占三核苷酸重复基元的15%。PCR扩增发现,200对引物中有30对(15%)表现出稳定的多态性差异。灯盏花基因组中SSR位点出现频率高,类型丰富;大量的SSR为灯盏花的遗传多样性分析和遗传图谱构建提供了丰富的候选分子标记,利于开展灯盏花的遗传育种研究。     

毛果杨copine/BONZAI基因家族全基因组鉴定与组织表达特异性分析

利用copine蛋白保守序列进行blastx同源比对,鉴定毛果杨copine/BONZAI基因家族,构建系统进化树;通过在线网站进一步分析毛果杨copine蛋白的理化性质、结构和功能.利用数据库数据对copinel BONZAI 基因在根、茎和叶等组织器官中的表达模式进行分析.结果显示,毛果杨含有3个copine/BO...     

基于SLAF-seq技术红豆树基因组的SSR位点特征分析

简单重复序列(SSR)广泛存在于基因组中,是亲缘关系分析、DNA指纹图谱构建和遗传多样性研究领域中非常重要的遗传标记之一。红豆树群体已处于濒危状态,且属无参基因组,其近缘种开发的SSR引物亦很少,为满足红豆树遗传多样性研究及制定合理的保护策略,本研究基于SLAF-seq(specific-locus amplified fragment sequencing)技术对天然群体中典型红豆树进行简化测序,利用MISA软件对测序获得所有SLAF片段进行SSR位点搜索,并对SSR位点特征进行统计分析,最后利用Primer Premier 5.0软件进行引物批量设计。与日本晴水稻的测序数据相比,红豆树参考基因组的双端比对效率为90.14%,酶切效率为92.37%,说明SLAF建库正常;测序Q30为92.32%,GC含量为37.17%,说明达到测序要求。本研究共获得6 426 462 reads和592 221个SLAF标签,其中16 653个多态性SLAF标签,含有17 868个SSR位点,平均每6.98 kb就分布有1个SSR位点。不同核苷酸重复类型的基元类型数量及SSR位点数量间差异较大,除单核苷酸外,二、三核苷酸重复类型数量较多,分别占总SSR位点的17.15%和15.02%,其中AT/TA和GAA/TTC基元重复数量最多,分别为1 090个(43.1%)和349个(15.2%)。通过批量引物设计共得到2 817对引物,以二、三核苷酸类型较多,两者所占比例高达94.8%。结果表明:SLAF-seq技术可以很好的应用于红豆树(无参基因组)SSR位点的开发,基于简化基因组测序数据发掘的SSR位点能够为SSR分子标记开发提供信息,并有助于后续群体遗传多样性和交配系统分析等。     

马铃薯基因组编码区域SSR位点的分布、特征和所编码蛋白功能分析

在不同物种中,微卫星(simple sequence repeats,SSR)序列的数目、类型及其分布情况有很大差异。本研究利用Perl语言开发用于探寻编码区SSR位点的程序,并用SSRHunter软件验证,来分析马铃薯基因组编码区中SSR位点的分布情况。结果显示:在马铃薯的56 218条编码区序列中,检索到2 920条共含有3 512个SSR位点的序列,其中2 519条序列只含有一个SSR位点(占86%);含三核苷酸、六核苷酸重复单元的SSR数目最多,分别为2 358和1 075个,两者占总数的98%,其他类型的重复单元出现次数较少;构成微卫星序列的不同重复单元有603个;六个核苷酸的重复单元重复次数一般最少为三个,三核苷酸GAA重复单元重复次数最高,为193次。在自然选择规律下,编码区中SSR序列长度趋向于密码子的整数倍。运用Pfam数据库对含有SSR的编码序列进行功能分类,其中最多的是RPW8抗性蛋白功能。可利用SSR序列的特异性,筛选马铃薯不同物种的相关编码序列。     

美丽硬仆骨舌鱼全基因组微卫星分布规律特征

本研究旨在了解美丽硬仆骨舌鱼(Scleropages formosus)基因组微卫星分布规律。采用生物信息学方法对国际濒危物种美丽硬仆骨舌鱼全基因组范围内的微卫星数量及分布规律进行了分析。结果显示,1~6个微卫星重复类型的微卫星序列354239个,总长度为6139487 bp。微卫星单碱基、二碱基、三碱基、四碱基和五碱基重复单元中数量最多的分别为A、AC、AAT、ATCC、AAAAT。25条染色体中,6号染色体所含微卫星数目最多（28662个）,22号染色体所含微卫星数目最少（6929个）,微卫星数量与其所在染色体DNA序列长度呈线性相关(r=0.999)。22号染色体微卫星出现频率最高（576.35个/Mb）,3号染色体微卫星出现的频率最低（469.65个/Mb）,结果显示,微卫星频率与其所在染色体DNA序列长度并不相关。为进一步通过微卫星分子标记开展美丽硬仆骨舌鱼亲缘关系鉴定、遗传多样性分析、微卫星标记在硬仆骨舌鱼科的通用性分析奠定了基础。     

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。     

甘蔗栽培种单倍体基因组SSR位点的发掘与应用

甘蔗是世界上最重要的糖料作物之一,由于尚未完全破译栽培种基因组,导致SSR标记匮乏,难以覆盖全基因组,限制了甘蔗遗传研究的进展。本研究以栽培种R570的4660个BAC文库片段序列(累计总长为382 Mb,预测到25,316个编码蛋白基因)组装成的一套甘蔗单倍体基因组的模板,利用MISA (Microsatellite identification tool)软件,发掘SSR位点;并综合分析其与4种禾本科植物(高粱、玉米、水稻和二岁短柄草)SSR位点的分布特征;选取50对以TG和AG重复基序的SSR引物,分别利用4个甘蔗属材料(R570、ROC1、LA purple和SES208)和24个重要甘蔗亲本,对SSR引物进行扩增效率验证和多态性分析。共发掘到27,241个SSR位点,平均每个BAC片段有6.29个SSR位点,平均密度为71.33个SSR Mb?1,远低于高粱的平均密度(350.00个SSR Mb?1)。在重复基序中,占比前2位的分别为单核苷酸基序(11,079个)和三核苷酸重复基序(6447个),合计占总SSR位点数的64.33%。与甘蔗不同的是, 4种禾本科植物中的三核苷酸...     

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。     

甜菜全基因组SSR引物的筛选与评价

旨在筛选出适合于甜菜分子生物学实验的SSR核心引物,为后续构建甜菜指纹图谱及遗传多样性分析奠定重要基础。本文利用4种不同的甜菜种质资源和4个不同的甜菜品种,对基于甜菜全基因组编码区序列设计的247对SSR引物进行了初步筛选。结果表明,247对引物中绝大多数引物没有多态性或者多态性不好,只有27对引物具有较高的多态性,这27对引物总共扩增出103条带,其中多态性条带95条,多态性比率为90.43%。这些引物多态性信息量(PIC)范围为0.549~0.983,平均每一对引物的PIC值为0.841。试验结果表明虽然经过了电子PCR的筛选,想要找到合适的甜菜SSR引物依然比较困难,说明甜菜的遗传基础比较狭窄。这27对SSR引物适用于甜菜分子标记,为甜菜品种标准化鉴定体系的大规模构建和应用奠定了重要基础。     

国家大豆区域试验品种(系) SSR位点纯合度分析

利用30对SSR引物,检测2005—2009年参加国家区域试验的1 068份大豆品种(系)的位点纯合度。每年区试品种(系)的平均纯合度为94.9%~97.6%,纯合度高于85%和90%的品种(系)所占比例分别为95%和91.4%,纯合度低于85%的品种(系)有42份(占3.93%),主要为北方春大豆和黄淮夏大豆。位点纯合度低于85%的参试品种(系)的产量比较表明,只有11份品种(系)比对照增产5%以上,20份比对照减产0.04%~13.08%;与纯合度为100%的材料比较发现,位点纯合度较低的材料在区试中产量也较低。建议国家区试品种(系)纯合度标准不低于90%,以保证审定品种的特征特性,为大豆新品种的持续推广利用提供科技支撑。     

辣椒全基因组SSR标记多态性的筛选及应用

辣椒种质资源遗传多样性丰富,育种的潜力较大,本研究利用基于辣椒全基因组编码区序列设计的152对SSR标记引物,4份不同的辣椒经垂直电泳对152对SSR引物进行筛选,从中筛选出条带清晰、稳定性好的14对SSR多态性引物。并利用其对不同的26份辣椒种质资源进行遗传多样性分析。结果表明：14对SSR引物共扩增出39个多态性条带,平均每对引物扩增出2.79个位点,说明SSR引物在辣椒遗传分析中具有较高的实用性。利用Phylip软件将26份辣椒资源材料进行聚类分析,结果将不同的26份辣椒聚为7类,基本与辣椒种类相符。为后续辣辣椒种质资源的研究及合理利用奠定了理论基础。     

基于甘草全基因组序列的SSR分子标记开发

由于不同基原和产地的甘草有效成分差异较大,开发甘草特异分子标记对于种质资源鉴定意义重大。本研究以甘草全基因组序列为基础,检测到193 207个SSR位点,发生频率为73.52%。单核苷酸重复类型最多(60.73%),其次为二核苷酸(26.11%)和三核苷酸重复单元(10.95%)。分析重复序列位点发现,甘草SSR中包含284种类型重复基元,具有碱基偏好性,主要以A/T为主要重复单元,优势基元依次为A/T (58.28%)、AG/CT (10.48%)、AT/AT (10.48%)、AC/GT (5.12%)、AAT/ATT (3.57%)。优选140 294个重复位点设计出701 302对SSR引物,随机选取100对引物进行有效性检测,63对引物均扩增出目标条带,其中,12对引物能在材料间扩增出特异性条带,可用于对不同产地甘草进行区分。本研究开发的大量SSR标记不仅可用于甘草种质资源的鉴定分析,也将用于进一步的甘草分子标记辅助中。     

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。     

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。     

基于简化基因组测序开发垂穗披碱草(Elymus nutans)SSR标记

垂穗披碱草为青藏高原重要生态草及优质多年生牧草。本研究中,通过简化基因组测序技术筛选和鉴定得到了14个多态性的垂穗披碱草基因组SSR标记。14个SSR标记在24个不同垂穗披碱草个体中等位基因数变化范围为2~5,平均每个位点的等位基因数为2.9。近缘种扩增结果显示分别有14对和9对引物在老芒麦和鹅观草属物种中有目标产物扩增,表明14个SSR标记中5个可能是H基因组特异性标记,其余9个可能来自St组或Y组。这些新开发的SSR标记,今后可应用于垂穗披碱草及其近缘种的遗传多样性研究等领域。同时就利用简化基因组测序技术开发SSR标记的效率进行了讨论。