基于简化基因组测序技术的甘薯HRM分子标记开发及其应用

目前甘薯中针对SNP位点的分子标记开发及应用的报道较少。为开发甘薯特异SNP分子标记,本研究利用简化基因组测序技术对甘薯种质材料进行测序,筛选稳定的SNP位点,将其开发为基于HRM技术的分子标记,并在甘薯种质材料中进行验证。通过对23个甘薯种质材料简化基因组测序数据的分析,共发现835 756个SNP多态性位点,筛选其中的3 650个含有SNP多态性位点的高质量测序片段,成功设计了134对引物;初步验证发现,22对(16.42%)引物没有扩增产物,15对(11.19%)引物扩增产物2个以上,36对(26.87%)引物的扩增产物没有差异。61对(45.52%)引物在8个样本中的扩增特异性好,而且样本之间有差异。最后筛选34对扩增多态性丰富的引物对52份甘薯种质材料进行扫描,发现材料间多态性介于27.27%~90.91%之间,平均多态性达到59.35%。聚类分析表明,参试52份甘薯种质材料之间的差异较小,多数材料与骨干亲本南瑞苕、徐薯18之间关系较近,国外引进甘薯材料和地方品种差异较大。建议在今后甘薯育种中尽量选用地方品种和国外甘薯品种,从而更好地拓宽甘薯遗传背景。本研究初步建立了基于简化基因组技术和HRM技术开发甘薯SNP分子标记的新思路,为今后甘薯SNP分子标记开发提供了参考。同时本研究开发的甘薯分子标记,丰富了甘薯分子标记类型,为甘薯研究者开展快速的分子标记研究提供了支持。     

基于遗传算法的规则包装农产品三维装箱模型

随着农产品配送规模的扩大,物流成本不断增加,农产品的高效配送成为降低企业物流成本、增加企业竞争力的主要手段。该文针对农产品物流配送中多种货物的装箱问题,设计了一种基于遗传算法的智能三维装箱模型;通过分析农产品自身特点,在考虑装箱过程中车辆载质量、物品承重和体积等约束条件的基础上,对规则农产品的装箱次序以及摆放方向进行优化设计;应用Java技术对单车三维装箱算法进行了实现。采用北京郊区某公司的农产品货箱包装数据进行了10组试验测试,测试结果表明：用于综合描述装箱率和装箱成本的目标函数值平均为72.72%,采用遗传算法优化后,算法的平均运行时间为37 947 ms,目标函数值平均为81.14%,提高了8.42%。     

基于目标规划的履带可变形机器人结构参数设计及验证

机器人结构参数直接影响其对环境的适应能力,因此合理的结构参数设计至关重要。为更高效设计能适应障碍已知环境的机器人,该研究提出一种基于目标规划的机器人结构参数设计方法,以得到能适应该环境的结构参数最优的机器人,并开发样机进行试验验证。首先提出并设计履带可变形机器人模型,在分析机器人越障机理基础上,建立机器人能够跨越的台阶和沟壑障碍与其结构参数间的关系,并在此基础上建立履带可变形机器人的结构参数目标规划模型。利用遗传算法得到该目标规划问题的最优结构参数:履带轮半径60 mm,摆臂最大长度326 mm,机体长度290 mm,并利用Adams建立仿真模型验证了机器人对目标环境的适应性。样机试验表明机器人能够跨越160 mm高台阶和300 mm宽沟壑,证明了计算得到的结构参数的合理性,及基于目标规划的机器人结构参数设计方法的可行性。该研究可为机器人的结构参数设计提供参考。     

宁波地区野生换锦花遗传多样性的ISSR分析

为了解宁波地区野生换锦花的生存状况及对目前环境的适应能力,本研究采用ISSR分子标记对6个野生居群的遗传多样性水平和遗传结构进行分析。结果表明,10条ISSR引物共扩增出74个条带,其中多态性条带67个,多态性位点百分比(PPL)为90.54%。宁波地区野生换锦花在物种水平上的遗传多样性较高,PPL为90.54%,Nei’s基因多样性(He)为0.2700,Shannon’s指数(Ho)为0.4144;但在居群水平上遗传多样性较低,PPL平均值为76.35%,He平均值为0.2517,Ho平均值为0.3800。基因分化系数(Gst)为0.0679,基因流(Nm)为6.8654。AMOVA分子变异分析结果表明,在总的遗传变异中,有95.85%的变异发生在居群内,仅有4.15%的变异发生在居群间。UPGMA聚类结果显示6个居群间的亲缘关系较近,其可分为两大类群,其中北仑、慈溪和象山3个居群组成一类;奉化、镇海和舟山3个居群组成一类。Mantel检验的结果表明,居群间的地理距离和遗传距离之间无显著相关性。本研究结果为宁波地区野生换锦花种质资源的保护及合理开发利用提供了理论依据。     

黑龙江省春小麦品种遗传多样性的SSR分析

本研究利用微卫星标记(SSR)技术对黑龙江省小麦品种的遗传多样性进行了分析。12对具有多态性的SSR引物在114份小麦品种中共检测到46个等位位点,每对引物检测到的等位位点数为3~8个,平均为3.8个,平均遗传距离为0.7331。不同育种单位的小麦平均遗传距离有较大差异,最大差距为1.30倍。在对不同年代小麦品种的遗传距离分析时发现,随年代的增加,遗传距离逐渐减小,且衰减速度呈加快趋势。聚类分析将114个春小麦品种大致分为3个类群,9个亚类群,较好地反映了品种之间的亲缘关系。     

基于SNP标记的玉米株高及穗位高QTL定位

为进一步弄清玉米株高和穗位高的遗传机理,为育种生产提供服务,本研究以K22×CI7、K22×Dan3402个F₂群体为作图群体,利用覆盖玉米10条染色体的SNP标记构建了2个连锁图谱。并将这2个F₂群体衍生的分别含237和218个家系的F_2:3群体用于田间性状的鉴定。用复合区间作图模型对2个群体的株高、穗位高表型进行QTL定位分析,结果显示,在武汉和南宁两种环境条件下共定位到21个株高QTL和27个穗位高QTL;单个QTL表型变异贡献率的变幅为4.9%~17.9%;株高和穗位高QTL的作用方式以加性和部分显性为主;第7染色体上可能存在控制株高和穗位高的主效QTL。     

具有中国大豆遗传背景的7S与11S多亚基缺失型大豆新品系的创制

利用我国高油大豆品种东农47与日本引进多亚基缺失型育种材料日B,采用回交、三交的育种方法,综合系谱选择,通过SDS-PAGE技术分析亚基组成,在BC₁、BC₃及三交种F₈群体内,选育到(α+11S groupⅡa)-缺失型、(α′+11S groupⅡa)-缺失型、[(α′+α)+11S groupⅡa、Ⅱb]-缺失型、[(α′+α)+11S groupⅡa]-缺失型、[(α′+α)+11S groupⅡb+X₁X₂]-缺失型、[(α′+α)+11S groupⅡb]-缺失型和(α′+11S groupⅠ、Ⅱa)-缺失型共7种具有中国大豆遗传背景的7S球蛋白α′、α亚基与11S球蛋白groupⅠ(A_1aB_1b,A₂B_1a,A_1bB₂)、groupⅡa(A₄A₅B₃)和groupⅡb(A₃B₄)不同亚基缺失组合新种质。测定优良品系的综合农艺性状及氨基酸组成、含量,结果表明,与对照相比,各种缺失突变体的各种氨基酸组分含量普遍提高,蛋白总量普遍高于轮回亲本,精氨酸含量特别是游离精氨酸的含量大幅提高。其中亚基组成为(α+11S groupⅡa)-缺失型品系G2-2-3的17种氨基酸含量、氨基酸总量、蛋氨酸含量均显著高于轮回亲本东农47,特别是游离精氨酸含量高出7.27mg/g。以上结果表明,7S与11S多亚基缺失型优良品系在有效去除致敏蛋白的同时,可以提高大豆蛋白氨基酸含量, 改善大豆蛋白氨基酸组分配比。各种致敏蛋白缺失型大豆优良新品系的获得,大大丰富了我国蛋白质组分改良育种的种质基础。     

亚洲棉EST-SNP的挖掘及其在陆地棉中的验证

【目的】随着不同棉种序列数据库的逐步完善以及高通量测序技术的发展,棉花单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP)标记开发可利用的公共数据资源逐步增加。【方法】本研究基于陆地棉祖先基因组的现代种亚洲棉表达序列标签(Expressed sequence tag,EST)数据库,利用CAP3对亚洲棉EST数据库进行拼接。拼接获得7 187个重叠群(Contig),再利用Quality SNP软件进行SNP位点分析。【结果】在807条含有4条以上EST序列的Contig中查找到2 690个SNP位点。通过筛选次要等位基因频率大于30%的位点,获得953个可靠度较高的候选SNP,通过电子筛选,最终获得可用于陆地棉分析的SNP 149个,利用位点特异性聚合酶链式反应以及酶切扩增多态序列验证了EST-SNP的准确性。【结论】本研究证实基于亚洲棉EST数据库挖掘用于陆地棉研究的EST-SNP切实可行,并有望将EST-SNP用于陆地棉遗传图谱构建、重要性状的基因定位以及分子标记辅助育种。     

基于SSR标记的贵州野生白三叶遗传多样性分析

采用SSR分子标记技术,对贵州22份野生白三叶(Trifolium repens)样品遗传多样性及亲缘关系进行了研究.结果表明,利用20对SSR引物共扩增出202条带,其中169条带具有多态性,多态性位点达83％;根据SSR标记的多态性计算不同采样地野生白三叶样品之间的遗传距离(GD),22份样品之间遗传距离介于0.140 6～0.630 4之间,说明样品间遗传差异较大;聚类分析结果,当相似系数为0.64时,22份白三叶被分成3类:第1类只有W14,表明W14与其余材料的亲缘关系较远;第2类包括W2、W4、W8、W18居群,表明这4个居群相似性较大,遗传距离较近;第3类包括17个居群,居群间有着复杂的遗传关系.研究结果表明,22份贵州野生白三叶的遗传多样性十分丰富.     

无核葡萄种质亲缘关系的SRAP研究

为充分了解及更合理地利用无核葡萄的种质资源,辅助无核葡萄育种,本研究采用SRAP分子标记技术,对23 个国内外主流无核葡萄品种的种质亲缘关系进行分析。结果表明：从45 对SRAP引物中筛选出38 对多态性引物,共扩增出236 条谱带,其中171 条为多态性谱带,多态性谱带百分率为72.4%。遗传相似分析显示,供试材料间遗传相似系数的变化范围为0.58~0.90,遗传距离在1.0313~4.9643 范围内变化。在遗传相似系数为0.61 处,可将供试材料分为2 个大类群,在相似系数为0.66 处,Ⅰ类群和Ⅱ类群均可分为2个亚群。说明23个品种总体来讲亲缘关系较远,特别欧美杂种具有较高的遗传多样性,部分欧亚种品种间亲缘关系较近,杂交育种时应注意亲本选择。