单核苷酸多态性在作物遗传育种中的研究

随着拟南芥、水稻、蓖麻等多种高等植物DNA序列测序工作的完成,单核苷酸多态性(single nucleotide poly-morphism,SNP)的挖掘和检测目前正处于被广泛关注的研究焦点和热点。SNP由于具有分布广泛、数量多、遗传稳定性高等特点,因而在作物遗传育种中具有广阔的应用前景。该文就SNP在作物遗传育种方面的特点、应用及其意义进行综述。     

白木香基因组DNA提取与ISSR反应体系的优化

白木香为瑞香科沉香属植物,是我国特有的珍贵药用植物,也是国产沉香药材唯一资源植物,现已濒临灭绝,被载入《中国植物红皮书》。采用改良CTAB法提取白木香DNA较传统方法简单高效。通过琼脂糖凝胶电泳和OD260/OD280比值测定,所得基因组DNA纯度高,可作为ISSR等以PCR为基础的DNA多态性标记。本实验还通过优化影响白木香ISSR-PCR的主要参数,确立了适用于白木香的ISSR反应体系和扩增条件。结果表明在20µL反应体中,模板DNA、引物、Mg2+、dNTP和Taq DNA聚合酶五种主要成分的最适浓度分别为25ng、0.8µmol/L、2.5mmol/L、0.2mmo1/L、1.0U,扩增出足量产物至少需要35个循环。     

木薯群体重要农艺性状遗传连锁图谱和QTL分析

木薯是全球三大块根类作物之一,近年来被认为是热带地区重要的生物能源候选作物。木薯块根淀粉含量在28％～35％。生产上木薯大多数种植于瘠薄的土地上,缺乏管理,产量潜力不能够充分发挥,通过分子育种等手段提高品种淀粉生产能力和抗逆性,改良品质,提高木薯的综合利用价值,是木薯产业发展的挑战性课题。     

蓖麻EST资源的SSR信息分析与功能注释

将NCBI公共数据库62 592条蓖麻EST序列进行拼接,得到无冗余Unigene 11 708条,总长度921 kb.在无冗余序列中发现含有SSR的EST序列2471条,共3 271个位点.SSR发生频率为27.94％,平均分布距离为2.81 kb.在1～6 bp的重复基元中,单核苷酸重复基元出现频率最高(37.51％),其次是三核苷酸重复基元(34.63％)、二核苷酸重复基元(25.61％).出现较多的重复基元是A/T(36.32％),其次是AG/CT(18.28％).蓖麻的EST-SSR出现频率较高、类型较丰富、多态性潜能较高,具有较高的利用价值.对蓖麻的EST-SSR功能注释(COG,SwissProt,KEGG),有9条序列注释到脂肪酸合成与代谢相关的基因,为后续有针对性开发EST-SSR标记提供重要依据,也为进一步开发蓖麻EST-SSR标记奠定基础.     

木薯SRAP扩增体系的建立与优化

建立适宜木薯DNA的SRAP扩增体系,为木薯分子标记和基因图谱的构建打下基础。以木薯基因组DNA为模板,采用序列相关扩增多态性(sequence related amplified polymorphism,SRAP)技术对木薯DNA进行PCR扩增,逐级优化反应参数。最佳SRAP-PCR反应体系(10Ll)为：DNA (50ng/μl) 0.5μl、10×PCR buffer (Mg2+) 1.0μl、dNTPs (20mM) 0.2μl、primer (50ng) 0.3μl、Taq polymerase (5U/μl) 0.2μl。该程序和体系能很好地满足木薯基因组SRAP扩增的要求,SRAP标记能够很好应用于木薯遗传研究。     

基于SNP和InDel标记的巴西木薯遗传多样性与群体遗传结构分析

为了对巴西木薯种质资源进行遗传多样性、亲缘关系和群体遗传结构分析,本研究利用了7946个SNPs和1997个InDels分子标记,通过ADMIXTURE软件进行群体结构分析、GCTA软件进行主成分分析。结果显示,巴西木薯被划分为9个亚群。这与利用PHYLIP进行的聚类分析结果大概一致,其中亚群1、亚群2、亚群4、亚群6和亚群8能较好地分别聚在一起,而其他亚群中的样品大致能聚在一起,且样品间有一定的交叉。巴西木薯种质资源遗传多样性指数(0.274)高于中国、尼日利亚等,其中巴西木薯亚群5具有相对较高的遗传多样性水平(0.29)。巴西木薯各亚群的群体遗传分化程度较低(群体分化指数在0.03~0.15之间),但高于中国木薯种质资源的群体分化指数。各木薯材料间的遗传距离变幅为0.084~0.297,平均遗传距离为0.228。本研究结果可为后续关联分析发掘优良等位基因及引种提供依据。     

芭蕉芋和美人蕉全基因组Survey分析

芭蕉芋是一种富含淀粉的具有较高经济价值的多用途作物,而美人蕉属于常见的草本园艺观赏植物,虽然两个物种用途广泛,但是它们的分子机制研究一直没有重要突破。为了加速两者分子育种的发展,本研究利用高通量测序技术对芭蕉芋和美人蕉进行Survey分析,通过生物信息学分析,完成了芭蕉芋和美人蕉全基因组特征评估,获得了基因组大小、杂合度以及GC含量等信息,基于两个基因组的特征比较分析结果完成了芭蕉芋基因组的初步组装。结果表明,通过对芭蕉芋和美人蕉进行高通量测序,分别得到139.30和68.10 Gb高质量的测序数据,总测序深度分别约为140 x和68 x,估算的基因组大小分别约为844.90和836.88 Mb;根据K-mer分析估算全基因组GC含量分别为39.14%和38.48%,杂合度分别为0.63%和1.50%。由此可知,芭蕉芋和美人蕉基因组均属于较为复杂的基因组。对芭蕉芋尝试初步组装后得到总长为555.60 Mb的基因组。本研究获得了芭蕉芋和美人蕉基因组大小和特征等信息,为芭蕉芋和美人蕉的分子育种研究提供了有价值的数据与思路,初步比较了芭蕉芋和美人蕉基因组特征的异同,为后续构建两者全基因组精细...     

基于SNP标记的辣木群体遗传分析

基于SNP标记对辣木亲本及其子代群体的杂合度、遗传结构及遗传多样性进行分析，研究其遗传变异特征。利用AFSM技术对96份辣木材料进行简化基因组测序，将获得的测序过滤数据比对至参考基因组，使用VCFtools和BCFtools软件检测并统计SNP和Indel位点信息。利用AWK语言分析杂合位点，并比对出子代与亲本的差异位点，以分析辣木的繁育类型。利用Plink软件对变异位点进行过滤，保留高质量的变异位点，再通过ADMIXTURE软件进行群体结构分析，根据交叉验证错误率确定最佳K值，同时采用GCTA软件进行主成分分析，构建系统进化树，解析辣木材料的群体结构。采用VCFtools计算遗传多样性指数及群体分化指数，分析该群体的遗传多样性。通过LDBlockShow软件进行连锁不平衡分析，得出位点间的连锁不平衡程度。结果显示，共检测出1 187 831个SNP位点，150 861个Indel位点。将辣木子代基因与亲本比对后，发现辣木子代杂合的基因中，约有4.89%的基因为自身杂合基因，19.96%为外来遗传物质导致杂合的基因，基本表明辣木可通过自花和异花2种授粉方式繁衍后代。群体结构和主成分分析...