巴西橡胶树DNA甲基化的MSAP分析

本文采用"甲基化敏感扩增多态性"(Methylation Sensitive Amplification Polymorphism,MSAP)的分析方法,在全基因组水平检测巴西橡胶树DNA甲基化位点,确定巴西橡胶树基因组DNA甲基化模式和水平。结果表明:16对MSAP引物选择性扩增,共扩增262条带,其中甲基化位点87个,甲基化比例为33.21%,其中,半甲基化位点为32个,比例为12.22%;全甲基化位点为55个,比例为20.99%。对部分巴西橡胶树基因组甲基化位点进行回收,最终分离了18条存在甲基化的基因组DNA序列。BLAST比对后,同源分析表明巴西橡胶树基因组中包括转录因子、蛋白激酶等在内的多种类型的DNA序列中均存在甲基化现象。本研究为深入研究巴西橡胶树的DNA甲基化奠定基础。     

多内切酶组合MSAP分析水稻基因组DNA甲基化

为建立高通量MSAP分析平台和比较不同酶切组合对甲基化敏感扩增多态性(MSAP)检测结果的影响。本研究对全自动毛细管电泳检测体系进行优化,在12对带有相同选择性碱基的引物检测下,比较Bst YⅠ/HpaⅡ-MspⅠ和Eco RⅠ/HpaⅡ-MspⅠ(Bst YⅠ/H-M和Eco RⅠ/H-M) 2组内切酶组合对16个水稻基因组DNA甲基化水平和表观遗传多样性的影响。结果表明,55 cm规格毛细管适用于全自动毛细管电泳仪进行MSAP分析。在16个水稻品种中,Eco RⅠ/H-M组合检测到16个水稻品种平均总甲基化率为58.30%高于Bst YI/H-M组合检测结果 (52.32%);Eco RⅠ/H-M组合平均半甲基化率为31.32%高于平均全甲基化率27.95%;而Bst YⅠ/H-M引物检测到16个水稻品种平均半甲基化水平(23.72%)低于全甲基化水平(28.59%);Eco RⅠ/H-M引物组合共检测到638个多态性位点,多态性位点率为93.55%,Nei's基因多样性指数和Shannon信息指数分别为0.55和0.97均大于Bst YⅠ/H-M组合检测结果,分别为92.32%,0.53和0.94;Mantel检测结果显示,Eco RⅠ/H-M组合得到的数据矩阵与Bst YⅠ/H-M组合数据矩阵之间具有显著相关性,但Bst YⅠ/H-M组合下不同预扩引物Bst YⅠ-T与Bst YⅠ-C数据之间没有相关性。本研究结果表明,较传统的单酶切组合MSAP分析(仅仅Eco RⅠ/H-M酶切组合),不同酶切组合以及不同预扩引物均会对DNA甲基化检测带来结果的多样性,尝试不同的限制酶组合或者多引物组合,将不同差异结合起来可以更加全面的揭示水稻丰富的基因组DNA甲基化多样性。     

小麦与叶锈菌互作前后基因组甲基化模式分析

首次使用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术分析两种小麦材料近等基凶系TcLrl9及其感病亲本Thatcher 的甲基化水平,同时比较了苗期接种叶锈菌生理品种THlTr前后基因组DNA胞嘧啶甲基化模式.60对选扩引物对接种前后的小麦DNA进行全基因组筛选,共得到3 554个片段.其中998个片段是两种甲基化模式中的一种,小麦近等基因系TcLr19及其感病亲本Thatcher的甲基化水平约为28.1%.在所有的引物中,并没有直接分离得到接菌前后的甲基化模式的差异.结果初步表明,叶锈菌可能并没有诱导植物基因组DNA胞嘧啶位点的甲基化模式变化.     

人工六倍体小麦后代衍生群体遗传多样性研究

通过四倍体二粒小麦和节节麦杂交而获得的人工合成六倍体小麦,含有丰富的普通小麦品种改良有益基因,作为拓宽普通栽培小麦性状和新品种改良的新的种质资源已广泛应用于普通小麦的遗传改良实践中.利用分布于小麦A、B、D基因组21条染色体、28个不同染色体臂上的37对微卫星引物,对人工合成六倍体小麦与四川成都平原普通栽培小麦主栽品种杂交、回交经多代选择而形成的117份人工合成六倍体小麦衍生后代高代群体系(其中川麦38、川麦42、川麦43和川麦47为审定品种)进行了DNA分子水平上的分析,共检测到256个等位基因变异,平均每个SSR标记位点检测到6.92个等位变异基因.每个SSR位点等位基因变异数在1～14个,变异幅度较大,表明SSR分子标记在人工合成六倍体小麦中表现出高水平的遗传变异.A,B,D基因组中,D基因组表现出的多态性信息含量最低,为0.427 6,B基因组次之,为0.534 6,A基因组最高,达到 0.614 5(A>B>D).辛普森指数比较的结果也反映出相同的变化趋势,A基因组最高,为1.187 4,B基因组次之,为1.081,D基因组最小,为0.804 6(A>B>D).综合多态性信息含量和辛普森指数的估值,表明这一批人工合成六倍体小麦后代衍生高代群体接受的遗传基因既来自人工合成六倍体小麦,又来自普通栽培小麦,显示杂合度类型丰富,具有较高的遗传差异.根据获得的等位基因变异片断的分布情况进行UPGMA聚类,发现A,B,D基因组基因型间的遗传相似系数较低, A,B,D三基因组37个SSR标记位点所得平均遗传相似系数为0.472 1,A基因组平均遗传相似系数为0.379 7,B基因组平均遗传相似系数为0.462 7,D基因组上平均遗传相似系数为0.581 5,反映出人工合成六倍体小麦后代衍生群体材料的遗传多样性处于较高水平.本研究结果证明利用人工合成六倍体小麦所具有的普通小麦野生近缘种中的基因库改良现代小麦,丰富其遗传基础,减少其生物和非生物胁迫的脆弱性,是一条行之有效的途径.     

对人工合成小麦的微卫星变异分析

比较分析了同一四倍体小麦Langdon与5个不同粗山羊草在合成六倍体小麦前后A、B、D染色体组不同染色体上的微卫星变异, 旨在通过分析异源多倍化引起的微卫星位点和序列变异以期探讨异源多倍体的进化机制。在所检测的位于A、B染色体组上各125个特异微卫星(G-SSR)标记中,分别有5个(4.0%)和6个(4.8%)位点发生变异;而在76个A/B染色体组上的表达序列标签微卫星(EST-SSR)标记中,只有2个(2.6%)发生了变异,比A、B染色体组G-SSR变异频率小,说明功能基因区的变异小于重复序列非编码区。在D染色体组上的103个G-SSR标记中,3个位点(2.9%)发生了序列变化。对表现差异的微卫星位点序列分析发现,人工合成小麦中多倍化引起的微卫星序列变异主要表现为简单序列重复单元次数的增加或减少;发生消除的微卫星序列比普通的微卫星序列更易发生不同类型的序列改变。微卫星序列在异源多倍化过程中对新物种基因组的形成可能起到重要的调节作用。     

人工合成六倍体小麦的ISSR位点遗传多样性分析

为了解人工合成六倍体小麦品种的遗传多样性,选用了100条ISSR引物对11份人工合成小麦和3个普通小麦材料(TP、HTS-1、CS)进行了遗传多样性分析。筛选出了42条引物可用于遗传多样性分析,其中有24条引物对供试材料具有较强的鉴别能力。42条引物共扩增出了273个条带,每条引物扩增出的条带数是3~12,平均每条为6.5,同时检测到在14份小麦试材中有170(占62.3%)个等位变异位点,引物等位变异数为1~11,平均每个位点出现4.5个等位变异。42条引物扩增产物的多态性信息量(PIC)为0.499~0.879,平均为0.767,多数引物扩增的多态性信息量在0.800左右。14份材料间的遗传相似系数为0.663~0.934,平均为0.790。根据材料间的遗传相似系数聚类,14个材料被聚为3类,其中聚为第2类的试材最多。本研究表明,14份小麦材料遗传相似性较大,亲缘关系较近,但参试材料总体遗传多样性水平较高。聚类分析结果与试材系谱及亲本来源相吻合。结果表明ISSR标记技术可应用于物种的鉴别、遗传多样性研究和遗传图谱构建。     

陆地棉和野生斯特提棉种间异源六倍体的合成与性状鉴定

陆地棉(Gossypiumhirsutum)是世界上重要的栽培棉种,野生斯特提棉(G.sturtianum)含有陆地棉所缺乏的许多优质基因。本研究通过陆地棉和斯特提棉的远缘杂交和染色体加倍,获得了自交可育的后代植株,对其进行流式细胞倍性检测和花粉母细胞减数分裂观察,筛选出2株染色体组完整的异源六倍体植株。统计鉴定表明,六倍体和亲本及三倍体比较,叶形介于双亲之间,叶面积增大,保卫细胞中叶绿体数明显增多;远缘杂种与亲本在花的表型性状方面差异明显,六倍体的花粉粒直径大于亲本和三倍体;六倍体棉纤维为白色,长度小于母本陆地棉,父本斯特提棉的种子腺体延缓发育性状在异源六倍体中得到表达。这些结果证明通过远缘杂交和加倍成功获得了陆地棉与斯特提棉间可育的异源六倍体新种质,为棉花遗传育种研究提供了有价值的材料。     

桑树同源多倍体基因组DNA甲基化状态的MSAP分析

DNA甲基化被认为是研究同源多倍体表观遗传现象的最佳途径。以‘新一之濑’、‘陕桑305’和‘陕桑402’为材料,研究桑树同源多倍体基因组DNA甲基化水平及变化模式。共筛选出21对引物组合应用甲基化敏感扩增多态性技术（MSAP）,‘新一之濑’、‘陕桑305’和‘陕桑402’分别检测到507、507和511个位点。结果表明：从总体上看,‘陕桑305’、‘陕桑402’的总甲基化水平与‘新一之濑’的差异不大,桑树多倍化后甲基化模式发生了大量调整,主要以去甲基化类型（B型）为主,其次是过或超甲基化类型（C型）。由此推测,桑树同源多倍体可能通过DNA甲基化,在基因组加倍后,重新调控基因表达,从而表现出优势农艺性状。     

具特异性状人工合成小麦的条锈病抗性改良

为了解3份具特异优良性状但高感条锈病的人工合成小麦SHW-Z1、SHW-Z2和SHW-Z4感病性的遗传特点,进行更好的育种利用。用高抗条锈病的普通小麦材料5157与上述人工合成小麦分别进行正反杂交,对6个杂交组合的亲本、F¹世代的条锈病抗性与F²代的条锈病抗感分离情况进行了分析以探究其感病性的遗传特点,结果表明：（1）本研究的普通小麦和人工合成小麦杂交后代的条锈病抗性由多对基因控制,遗传上表现出加-显效应;(2)SHW-Z1条锈病的抗性改良效果优于SHW-Z2和SHW-Z4;（3）本研究材料的条锈病抗性基因可能还受到遗传背景的影响。本研究对这3份人工合成小麦的条锈病抗性改良和育种利用提供了理论依据,同时可为相关研究提供参考。     

人工合成六倍体小麦在黄淮麦区育种中的利用性评价

为了解人工合成六倍体小麦（synthetic hexaploid wheat,SHW）在黄淮麦区育种改良中的应用价值,利用从国际玉米小麦改良中心引进的5份SHW与普通小麦驻麦305进行杂交、回交,对亲本及BC₂群体的主要农艺性状、产量相关指标和籽粒品质进行调查分析。结果表明,与普通小麦相比,SHW的株高、小穗数、穗粒数、收获系数和千粒重等是其不利性状,但具有较多的分蘖。SHW的纤维含量、面筋含量、蛋白含量和硬度都比驻麦305高（PAAAAA0.05）。BC₂的收获系数较SHW显著提升,其产量虽然比SHW有了较大幅度提升,但仍显著低于普通小麦。BC₂的蛋白质和面筋含量相对于普通小麦亲本显著提升,其中仅2018-2019年的BC₂-SHW1和BC₂-SHW2群体未达显著水平。这表明5份SHW可作为重要的品质改良资源应用于小麦育种中。     

川麦42遗传背景中人工合成小麦导入位点的SSR标记检测

硬粒小麦和节节麦是六倍体普通小麦的二级基因源,六倍体人工合成小麦遗传变异丰富、蕴藏着丰富的抗性基因,可供现代小麦改良利用。利用人工合成小麦基因资源与四川小麦杂交、回交,已育成了高产、优质、抗病小麦新品种“川麦42”。本文利用217对微卫星（SSR）引物检测“川麦42”遗传背景中人工合成小麦的导入位点,发现24个位点来源于人工合成小麦,占所用引物数的11.06%,远小于理论值25%。川麦42遗传背景中人工合成小麦导入位点在A、B和D染色体组分布频率不均衡,D组>B组>A组;人工合成小麦导入位点在川麦42各染色体间差异也很大,在1B、2B和5A染色体上分布较集中、片段较长,而在1A等11条染色体上则无导入位点;表明人工合成小麦的遗传位点并不按孟德尔遗传规律传至后代,人工选择压力导致遗传位点很大的偏分离行为。     

35份人工合成六倍体小麦的综合评价

为有效利用人工合成六倍体小麦种质资源,拓宽现有种质基础,从国际玉米小麦改良中心引进35份人工合成六倍体小麦,对其株高、穗下节长、穗下茎长、穗长、旗叶面积、分蘖数、穗粒数、生物量、收获系数、产量和千粒重11个主要农艺性状和产量性状,以及籽粒水分含量、蛋白含量、面筋含量、淀粉含量、纤维素含量、硬度、SDS沉降值和Zeleny沉降值8个品质指标进行综合评价。结果表明,这批材料的农艺和产量性状变异系数为7.46%~32.29%,平均为15.36%;多样性指数（H′）为1.85~2.04,平均为1.98。品质性状的变异系数为2.80%~17.55%,平均为10.19%;多样性指数的变化范围为1.87~2.04,平均为1.96。主成分分析表明,前5个主成分构成的信息量为总信息量的82.84%。聚类后方差分析可将材料分为4个类群,类群Ⅲ的产量等相关性状较高,类群Ⅳ的蛋白质含量、纤维含量、面筋含量、硬度和SDS沉降值最高。这批材料的农艺性状、产量和品质性状变异程度大,遗传类型丰富,可作为种质资源加以利用。     

川麦42中源于人工合成小麦的一个高产位点鉴定

人工合成小麦是改良现代小麦的重要基因资源。川麦42是人工合成小麦与普通小麦杂交育成的高产、抗条锈、广适小麦新品种。利用小麦全基因组的1029个SSR标记扫描,检测了川麦42遗传背景中人工合成小麦导入位点,并利用川麦42与四川小麦品种川农16构建的127个重组自交系(RIL, F₈),在4年6个环境下种植获得的农艺性状数据,分析了人工合成小麦导入位点对小麦产量和产量构成因子的遗传效应,在川麦42遗传背景中发现一个高产的人工合成小麦导入位点Barc1183。根据Barc1183分子标记,将RIL群体中的127个株系分为川麦42基因型(具人工合成小麦导入位点)和川农16基因型(具川农16位点)两组,前者的人工合成小麦导入位点能促进分蘖能力,提高有效穗数、每平方米粒数,增加收获指数、籽粒生产率,在4年6个环境下较后者平均增产达8.92%,Barc1183为一高产的人工合成小麦导入位点。利用中国春双端体和硬粒小麦Longdon的D染色体代换系验证,将其定位于小麦4D染色体长臂。川麦42遗传背景中的高产人工合成小麦导入位点Barc1183,对于进一步开展小麦高产育种研究具有重要价值。     

不同单株叶籽银杏DNA甲基化MSAP分析

利用MSAP(甲基化敏感扩增多态性)技术对11株叶籽银杏的胞嘧啶甲基化水平和模式进行评估。结果表明,叶籽银杏基因组的CCGG序列中检测到36.86%～46.43%的DNA发生甲基化。本研究从36对选扩增引物中筛选出14对引物组合,共得到2879条清晰可辨的带,叶籽银杏总体平均DNA基甲基化水平为42.14%,甲基化模式以内侧胞嘧啶为主,其中,外侧胞嘧啶甲基化水平为11.90%～23.90%,内侧胞嘧啶甲基化水平为17.03%～28.37%。UPGMA聚类分析和主成分分析结果一致,不同单株的叶籽银杏可分为3大类。推断叶籽银杏的变异机制可能与DNA甲基化有关。     

人工合成六倍体小麦与普通小麦杂交后代衍生群体的PPO基因分析

四倍体小麦与节节麦杂交培育的人工合成六倍体小麦已广泛应用于国内外小麦品种改良。以引自CIMMYT的Syn768、Syn769、Syn780和Syn786人工合成六倍体小麦分别与中国四川成都平原主栽普通小麦品种杂交、回交的BC2F2：6后代群体中选育的113份优良高代系和川麦38、川麦42、川麦43和川麦47育成品种为材料,采用SSR特异引物Xgwm312标记位点的PAGE凝胶电泳对其PPO基因型进行了研究。结果表明,Xgwm312位点的标记具有多态性,其PCR扩增产物可产生198bp、216bp、232bp和240bp四种等位基因变异片段。在所检测的117份后代衍生群体材料中,65份材料具有198bp片段的等位基因,占全部材料的55．56％;13份含216bp片段的等位基因,其频率为11．11％,35份材料具有232bp片段的等位基因,分布频率为29．91％;只有4份材料含有240bp片段的等位基因,仅占全部材料的3．42％。从每个人工合成六倍体小麦亲本材料所形成的后代衍生群体来看,基因等位变异片段分布频率各不相同。说明PPO基因在小麦杂交后代材料中基因型的表现存在着随机性,与亲本的基因型状况关系极大,并且在后代材料中出现了亲本都没有的240bp等位基因变异片段的材料。通过研究人工合成六倍体小麦与普通小麦杂交后代的PPO基因型,有助于提高分子标记育种效率,也有助于PPO基因型的多态性研究,并为人工合成六倍体小麦在我国小麦品种改良和分子标记育种中的应用提供依据和方法。