Genetic diversity of North American and Old World Saccharum assessed by RAPD analysis

Saccharum (= Erianthus) native to North America is an untapped germplasm for genetic improvement of sugarcane (Saccharum spp. hybrids). There are five species and two varieties native to North America: S. alopecuroideum, S. baldwinii, S. brevibarbe vars. brevibarbe and contortum, S. coarctatum, and S. giganteum. There are three cytotypes of S. giganteum (2n = 30, 60, 90), and they overlap in gross morphology. Our objectives were to compare genetic diversity of North American and Old World members of Saccharum. Bulked DNA for five North American species, three Old World Erianthus spp. sect. Ripidium clones, and five sugarcane cultivars was tested by PCR with 13 RAPD primers. A total of 283 repeatable RAPD bands was scored for the nine taxa. Genetic distance coefficients ranged from 0.365 to 0.767 indicating substantial diversity among taxa. Taxa were assigned to one of three cluster groups: 1) S. baldwinii, S. brevibarbe var. contortum, S. coarctatum, and S. giganteum 2n = 90; 2) S. gig anteum 2n = 30 and 2n = 60, S. alopecuroideum, and sugarcane cultivars; and 3) Old World Erianthus spp. The RAPD analysis indicated that sugarcane was genetically more similar to North American Saccharum than it was to Old World Erianthus. This was unexpected given that North American Saccharum is geographically, cytologically, morphologically, and possibly reproductively isolated from Old World Erianthus and sugarcane. The data support the taxonomic separation of cytotypes of S. giganteum.     

整合生物学先验信息的全基因组选择方法及其在家畜育种中的应用进展

相较于传统的育种方法,全基因组选择（genomic selection,GS）通过对拟留种的个体进行早期选择和增加选择的准确性进而加快育种的遗传进展。通过改进GS方法无法再缩短育种的世代间隔,因而如何提高GS的准确性以获得额外的遗传进展一直是GS研究的核心问题。当前,各种组学技术不断成熟,从公开的资料或前期的研究积累获取生物学先验信息已比较容易。因而,如何在GS模型中整合已知的先验信息进而提高GS的准确性以获得额外的遗传进展成为当前育种研究的热点问题。本文对生物学先验信息的类型以及整合先验信息的GS方法进行综述,探讨了这些方法在家畜育种中的应用和前景,以期为家畜育种中开展整合生物学先验信息的GS研究提供借鉴与参考。     

基于基因组和系谱信息的不同选配方案效果模拟研究

基因组选配（genomic mating,GM）是利用基因组信息进行优化的选种选配,可以有效控制群体近交水平的同时实现最大化的遗传进展。但基因组选配是对群体中所有个体进行选配,这与实际的育种工作有点相悖。本研究模拟了遗传力为0.5的9 000头个体的基础群数据,每个世代根据GEBV选择30头公畜、900头母畜作为种用个体,而后使用基因组选配、同质选配、异质选配、随机交配4种不同的选配方案。其中基因组选配中分别选取遗传进展最大的解、家系间方差最大的解、近交最小的解所对应的交配方案进行选育。每种方案选育5个世代,比较其后代群体的平均GEBV、每世代的遗传进展、近交系数、遗传方差,并重复5次取平均值。结果表明,3种基因组选配方案的ΔG均显著高于随机交配和异质选配（P<0.01）,而且,选取遗传进展最大的基因组选配方案的ΔG比同质选配还高出4.3%。3种基因组选配的方案的ΔF比同质选配低22.2%~94.1%,而且选取近交最小的基因组选配方案ΔF比异质选配低11.8%。同质选配的遗传方差迅速降低,在第5世代显著低于除基因组选配中选择遗传进展最大的方案以外的所有方案（P<0.05）,3种基因组选配方案的遗传方差比同质选配高10.8%~32.2%。这表明基因组选配不仅可以获得比同质选配更高的遗传进展,同时有效的降低了近交水平,并且减缓了遗传方差降低速度,保证了一定的遗传变异。基因组选配作为一种有效的可持续育种方法,在畜禽育种中开展十分有必要。     

两种方法提取柔嫩艾美耳球虫孢子化卵囊基因组DNA的对比试验

为寻找一种合适的提取球虫基因组DNA的方法,试验采用氯化苄法(BC)和常规提取DNA的方法提取了鸡柔嫩艾美耳球虫孢子化卵囊基因组DNA。氯化苄的化学性质类似于苯酚,在65℃条件下与蛋白质和几丁质等发生反应,能够有效地破坏球虫卵囊壁,可用于大规模提取基因组DNA;常规方法提取DNA的程序是用蛋白酶K消化处理,用酚/氯仿抽提,再用氯仿抽提,部分步骤需要重复。2种方法对比试验结果表明,二者均可用于鸡球虫基因组DNA的提取,所获得的DNA数量和质量都很高,可用于各种分子生物学实验。但BC法具有简便、快速、经济实用的特点,更适用于球虫卵囊大量样品的DNA快速提取。     

水稻多逆境响应基因OsMsr13的克隆与功能分析

为了深入研究作物耐逆境胁迫的分子机制和发现新的水稻耐逆基因,采用Affymetrix基因芯片技术与水稻表达芯片(含51,279个转录本),分析了培矮64S不同生长发育时期、不同组织器官全基因组在低温、干旱、高温逆境胁迫下的表达水平变化,筛选出一批耐多逆境候选功能基因.OsMsr13是其中一个受低温、高温与干旱诱导,在各生长发育时期与组织器官均显著上调的基因.根据序列生物信息学分析,OsMsr13含有7个外显子和6个内含子,cDNA全长序列为1603bp,完整的ORF为1317bp,编码一个含438个氨基酸残基的蛋白质;在OsMsr13启动子区域发现多个与逆境应答相关的顺武作用元件;数据库查找和蛋白质多序列的比对表明Os Msr13的预测蛋白属于钙调素结合蛋白家族.为了进一步研究OsMsr13基因的功能,通过RT-PCR方法扩增到包含OsMsr13完整ORF的cDNA克隆,构建了含有OsMsr13重组基因的过量表达载体pCAM-JIT-OsMsr13,并经农杆菌介导法将重组基因导入到水稻中.转OsMsr13株系苗期的抗逆性试验表明OsMsr13过量表达能显著地提高水稻的耐寒性,但在抗旱和耐高温方面,转基因植株和野生型9311没有观察到多大差别.     

以cosmid质粒为载体的稻瘟病菌转化体系的建立及病菌基因文库的构建

 用潮霉素B（ hygromycin B）抗性基因和λ噬菌体的cos位点组建了一种cosmid质粒pSVhygB，以此质粒建立了稻瘟病菌的转化体系，并且构建了病菌的基因组文库。结果表明，pSVhygB质粒可用于稳定地转化稻瘟病菌，转化频率约为15个转化子／μg DNA，电击法转化并不能有效地提高稻瘟病菌的转化频率。构建的稻瘟病基因文库中包含将近10000个重组子克隆，随机挑取12个重组子的鉴定表明，都包含有外源插入片段，说明所建文库已达要求。     

基于不完全双列杂交设计的水稻农艺性状配合力基因组预测

【目的】在亲本一般配合力的基础上优选特殊配合力高的杂交种，是水稻杂种育种的关键。基因组选择基于覆盖全基因组的分子标记和样本的表型数据建立预测模型，实现对品种更加可靠的选择。【方法】本研究利用一组基于不完全双列杂交(NCII设计)的水稻数据集，考查其多个农艺性状配合力的基因组预测能力。并比较了不同训练群体构建方法对杂交种表型预测能力的影响。【结果】8个农艺性状一般配合力的预测能力由其遗传率主导，从0.3888到0.7367。杂交种特殊配合力的预测能力较低，但是直接预测杂交种的表型可以获得较高的预测能力。【结论】基因组预测水稻亲本一般配合力是有效的，能够帮助育种家实现对亲本的科学选择。如果要选配杂交种，直接预测杂交种表型是最有效的手段。此时让更多的亲本均衡地参与杂交种训练集的组配，有利于获得更高的预测能力。     

一种适于PCR扩增的快速提取猪基因组DNA的碱裂解法

以大白猪背最长肌、脾脏、耳组织为材料,用碱裂解法和酚-氯仿法分别提取猪基因组DNA,用紫外分光光度计、琼脂糖凝胶电泳、PCR扩增检测DNA的产量和质量,结果发现2种方法提取的DNA产量没有明显差异。通过猪MC4R、TEF-1基因特异引物进行PCR扩增均能得到目的条带。碱裂解法提取的DNA原液稀释5倍、10倍后作为模板均获得了较为稳定的扩增产物。该结果表明,简单、快速、无毒的碱裂解法适用于动物定性PCR检测时DNA的提取。     

Selection of core animals in the Algorithm for Proven and Young using a simulation model

The Algorithm for Proven and Young (APY) enables the implementation of single‐step genomic BLUP (ssGBLUP) in large, genotyped populations by separating genotyped animals into core and non‐core subsets and creating a computationally efficient inverse for the genomic relationship matrix ( G ). As APY became the choice for large‐scale genomic evaluations in BLUP‐based methods, a common question is how to choose the animals in the core subset. We compared several core definitions to answer this question. Simulations comprised a moderately heritable trait for 95,010 animals and 50,000 genotypes for animals across five generations. Genotypes consisted of 25,500 SNP distributed across 15 chromosomes. Genotyping errors and missing pedigree were also mimicked. Core animals were defined based on individual generations, equal representation across generations, and at random. For a sufficiently large core size, core definitions had the same accuracies and biases, even if the core animals had imperfect genotypes. When genotyped animals had unknown parents, accuracy and bias were significantly better (p ≤ .05) for random and across generation core definitions.