基于名优谷子品种晋谷21全基因组重测序的分子标记开发

小米因其营养丰富日益受到重视, 而小米的品质是民众选择小米时最为关注的指标。晋谷21米质优异, 但由于缺少基因组信息, 严重阻碍了其优异米质形成机制的研究。本研究利用高通量测序技术, 对晋谷21全基因组进行重测序, 获得了14.95 Gb高质量测序数据。进一步将其与豫谷1号参考基因组比较, 发掘了169 037个InDel位点和1 167 555个SNP位点, 其中长度在13~50 bp之间适于琼脂糖凝胶电泳检测的InDel位点为14 578个。选择其中1个SNP位点和68个InDel位点验证, 表明利用二代测序技术开发的InDel和SNP标记真实可靠。基于名优谷子晋谷21重测序数据开发的InDel和SNP分子标记具有通用性, 可用于其他谷子、狗尾草和谷莠子等种质资源的相关研究。同时, 开发了一个晋谷21特异的InDel标记2G5501976, 利用该标记即可快速鉴定待测材料是否为晋谷21及其衍生品种。本研究初步揭示了晋谷21的基因组特征, 不仅为深入解析其优异米质形成的分子机制奠定了基础, 而且为相关分子标记辅助育种、遗传分析和基因克隆提供了分子标记资源。     

基于基因组结构变异构建萝卜种质资源分子身份证

萝卜种质资源类型多样,难以通过表型评价判定其亲缘关系.本试验整合4份萝卜全基因组重测序数据和520份萝卜简化基因组测序数据进行生物信息学分析,鉴定了萝卜群体基因组水平的结构变异,开发了24个通用性的分子标记.使用上述标记对255份萝卜种质进行基因分型,构建了相应的萝卜分子身份证.聚类分析结果表明,在相关系数0.55处可...     

东乡野生稻与日本晴多态性标记的开发

东乡野生稻是分布于全球最北端的一种普通野生稻,与亚洲栽培稻基因组差异较大,目前缺少覆盖其全基因组的分子标记。本文以东乡野生稻和日本晴为材料,通过筛选已有的1017个标记,并利用东乡野生稻基因组重测序信息设计的217个InDel标记,共检测出203个标记在东乡野生稻与日本晴间呈现多态性。这些标记均匀分布于12条染色体,平均间隔1.9 Mb,基本覆盖东乡野生稻全基因组区域。通过对籼粳亚种的检验分析,发现该套多态性分子标记在东乡野生稻与粳稻杂交后代群体基因型分析上具有较高的应用价值。本研究结果为发掘东乡野生稻的有利基因以及分子标记辅助选择育种提供了有力的工具。     

基于全基因组重测序的大豆分子标记开发及籽粒蛋白质含量QTL定位

【目的】基于全基因组重测序结果,开发与高蛋白、耐荫、抗倒伏等性状紧密相关的分子标记,同时利用开发的分子标记构建遗传连锁图谱,并对籽粒蛋白质含量进行QTL定位,为后续高蛋白、耐荫、抗倒育种研究提供参考和分子标记资源。【方法】以大面积栽培品种南豆12和地方品种十月黄为亲本,构建F₂分离群体。对亲本材料进行覆盖度约为40×的全基因组重测序,用BWA、GATK及Breakdancer等软件比对,检测亲本材料在全基因组范围内的突变类型,挖掘相关变异基因。结合种子不同发育时期和荫蔽处理获得的转录组数据,结合qRT-PCR对发生突变的储藏蛋白、环境适应相关基因进行表达规律分析。同时,基于重测序数据,挖掘亲本间存在于基因编码区的SNP位点,对其进行酶切位点分析,将SNP标记转化为CAPS或dCAPS标记。此外,搜索亲本间存在的插入/缺失变异位点,在插入/缺失位点两侧高度保守的区域设计引物开发InDel标记。对开发的CAPS标记和InDel标记进行多态性筛选,选取具有多态性的CAPS分子标记和InDel标记,对F₂材料进行基因分型。根据分型结果,利用JoinMap 4.0软件进行遗传连锁图谱的构建。依据构建的遗传图谱,结合近红外分析获得F₂材料的籽粒蛋白质含量数据,使用Windows QTL Cartographer V2.5软件对大豆籽粒蛋白质含量进行QTL分析。【结果】测序结果显示,南豆12大量储藏蛋白、环境适应相关的重要基因或同源基因发生突变。转录组数据分析结果显示部分变异基因呈现不同的表达模式且差异显著,qRT-PCR分析进一步验证了该结果。此外,经检测开发的540个CAPS分子标记中有332个具有酶切多态性,300对InDel引物中有201对引物能扩增出多态性。基于533个多态性分子标记构建了一张包含20个连锁群的遗传连锁图谱,覆盖长度2 973.87 cM,标记间平均遗传距离5.58 cM。利用此图谱对大豆籽粒蛋白质含量进行QTL定位,共检测到QTL位点6个,可解释4.68%—18.25%的表型变异。【结论】基于亲本间的变异位点,共开发了533个多态性分子标记（包含8个基因特异性分子标记）,检测到6个大豆籽粒蛋白质含量QTL位点,其中,主效QTL位点1个（qSPC-6）。     

基于高密度SNP遗传图谱的粳稻芽期耐低温QTL鉴定

水稻直播由于省时、省工和节约成本而备受农户关注。然而,芽期耐冷性不强致使现行推广的许多优良水稻品种不适于直播生产。因此,挖掘鉴定芽期耐冷位点,为后续的辅助育种提供基因资源就日益受到重视。本研究利用丽江新团黑谷和沈农265构建的重组自交系群体及其重测序构建的包含2818个bin标记的遗传图谱对水稻芽期的耐冷性进行QTL定位分析。共检测到5个芽期耐冷QTL,分布在水稻的1号、3号、9号和11号染色体上,增效等位基因均来自耐冷亲本丽江新团黑谷。这些QTL的LOD值的范围从3.05到24.01,表型贡献率为8.0%～53.5%。其中,表型贡献率最大的主效QTL是qCTB11b,位于11号染色体长臂端的21.24 Mb～22.03 Mb之间,物理图谱区间为790 kb。随后利用"选择作图"的策略进行了QTL验证和累加效应分析,明确了可以通过QTL的累加聚合实现芽期耐冷能力的遗传改良,聚合的增效QTL越多,耐冷能力提升越明显。上述研究结果不仅可以增强人们对芽期水稻耐冷能力遗传基础的认识和理解,也可以为后续直播品种的遗传改良提供理论依据和技术指导。     

Mapping and candidate gene screening of Cladosporium fulvum resistance gene Cf-12 in tomato (Solanum lycopersicum) by high-throughput sequencing

Tomato leaf mould disease is a serious foliar disease caused by Cladosporium fulvum, resulting in a significant reduction in yield and quality, especially under protected cultivation. Finding new resistant genes against leaf mould has become one of the important goals of tomato breeding. Cf-12-tomato showed good resistance to several C. fulvum races. The Cf-12 was mapped using re-sequencing and BSA methods. Allelism test for Cf-12, Cf-5 and Cf-9 was performed. The results showed that Cf-12 is an independently assigned C. fulvum resistance gene. About 67,853 high-quality polymorphic SNPs were found and 233 genes were annotated in three associated regions of 5.85 Mb on Chr. 6s. Three genes with typical Cf-type characters encoding the leucine-rich repeat receptor-like protein were screened out. Using qRT-PCR, structural and phylogenetic analysis, only the Solyc06g008265.1.1-CGN7495 was finally identified. An effective InDel marker, InD-3F/1R, was designed for MAS breeding. Our research provides new insights into the mapping of the Cf-12, and provides a basis for Cf-12 cloning and the Cf genetic evolution analysis.     

基于高通量测序的棉花InDel标记开发及其应用

【目的】获得可以用于棉花品种鉴定和纯度检测的二态性InDel标记,提高棉花种子的检验精确度和效率,为棉花的分子育种发挥作用。【方法】基于来源不同的121份棉花全基因组信息,根据高多态性信息含量筛选多态性高的InDel位点,开发二态性InDel标记,并在我国66个棉花品种的遗传距离分析和聚类分析中进行应用。【结果】基于121份棉花的二代测序数据获得10967个InDel位点,合成了85对InDel引物,选择其中有效引物64对,其中At亚组的特异引物35对、Dt亚组特异引物29对,At、Dt亚组染色体的平均最小等位频率分别为0.45、0.32,多态信息含量分别为0.49、0.40;所用的66个棉花品种的遗传距离范围是0.04~0.65cM(厘摩),平均为0.39cM,遗传距离最大的2个品种是泗棉3号和中棉所36,遗传距离最小的是徐棉18和徐杂3号。【结论】开发的64个棉花二态性InDel标记能有效地通过揭示品种间的遗传距离反映品种之间的亲缘关系,区分来源不同的棉花品种,具有一定的理论意义和应用价值。     

基于高通量测序的大麦In Del标记开发及应用

分子标记是遗传研究的基础工具,广泛应用于遗传多样性研究、种质鉴定、遗传图谱构建和基因定位等领域。本研究基于大麦的全基因组重测序数据鉴定出的二态性SNP位点,开发出遍布全基因组的118对InDel引物。以49份不同地理来源的大麦种质检测其有效性,筛选出2个等位基因的共显性InDel标记72对,进一步对288份大麦种质进行遗传距离分析及构建系统发育树。结果显示,筛选到32个有效性的核心InDel标记,覆盖大麦7条染色体上,平均PIC为0.44,平均MAF为0.34;基于InDel标记位点的供试大麦的系统发育树结果揭示供试大麦具有丰富的遗传多样性,且能够将具有相同地理来源的多数品种聚为一类。表明开发的32个二态性InDel标记可有效地用于鉴定品种间的亲缘关系,且丰富了大麦品种鉴定的分子标记。上述核心InDel标记在大麦品种鉴定、大麦资源亲缘关系分析以及群体划分方面具有一定的理论意义和应用价值。