基于磁珠富集法的绣线菊SSR分子标记分离与筛选

微卫星序列（SSR）具有多态性高、共显性遗传等特点,是一种极具价值的分子遗传标记。采用磁珠富集法从高山绣线菊基因组DNA中分离和筛选SSR标记。高山绣线菊基因组经限制性内切酶Mse I酶切后与接头连接,并与生物素标记SSR探针（AC）15和（AG）15杂交,然后通过链霉亲和素磁珠富集、洗脱、PCR扩增、克隆,完成微卫星文库构建。利用载体通用引物和探针序列引物进行PCR扩增,筛选重组克隆并测序,获得112条序列。随机挑选其中60条序列设计的引物,经初期筛选获得多态性引物16对。用所得16对引物对4个居群92个个体的蒙古绣线菊和高山绣线菊进行PCR扩增。统计分析PCR产物的毛细管电泳结果,发现4个居群的平均等位基因数、平均期望杂合度及平均观测杂合度都比较高。64个数据系列（4个居群×16个位点）中的26个显著偏离HardyWeinberg平衡,推测可能由于无效等位基因的存在所引起。分析显示研究开发的16对多态性SSR引物可以用于后续遗传多样性、物种进化与亲缘关系等方面研究,丰富了绣线菊遗传多样性研究的分子标记。     

伊犁鲈微卫星位点的筛选及近缘物种通用性

为开发伊犁鲈(Perca schrenkii)分子标记用于鲈属鱼类种质资源保护,以伊犁鲈为材料,应用磁珠富集法进行了微卫星标记的筛选.从伊犁鲈尾鳍提取总DNA,进行酶切、接头连接、PCR扩增,再采用生物素标记(CA)15探针及生物素标记(TG)15探针对扩增产物进行杂交富集,经再次PCR扩增及T-A克隆,成功构建了伊犁鲈基因组微卫星富集文库.采用重复序列引物筛选获得阳性克隆,随机选取48个阳性克隆进行测序,测得序列46个,其中38个克隆含有微卫星序列,41个位点的微卫星重复数在8次以上.根据测得序列设计17对微卫星引物,均能在伊犁鲈群体中扩增获得目的条带.采用该17对引物对河鲈(P.fluviatilis)及黄金鲈(P.flavescens)群体样本进行扩增,10对引物具有通用性,其中6对在河鲈中具有高度多态性(PIC>0.5),5对在黄金鲈中具有高度多态性.     

中国特有单种属血水草的微卫星分子标记开发与评价

血水草(Eomecon chionantha Hance)是中国亚热带地区特有的单种属植物。本研究采用(AG)15、(AC)15两种生物素探针及磁珠富集法从血水草基因组中开发并筛选出13个微卫星位点,且在该物种中能进行稳定的PCR扩增并表现出多态性。利用筛选出的13个SSR多态性标记对血水草4个野生居群24个个体进行PCR扩增,结果显示每个微卫星位点的等位基因数为2~7个,观测杂合度(HO)和期望杂合度(HE)分别为0.125~0.792和0.299~0.691。说明这些SSR标记可用于血水草遗传多样性的后续研究,并揭示该物种地理分布格局形成的原因,有助于保护和利用中国亚热带地区的血水草野生资源。     

藏羚羊(AC)_n,(AG)_n微卫星文库构建

藏羚羊Pantholops hodgsonii是我国珍稀的动物资源,开发其微卫星标记具有重要的科研与应用价值。本研究采用FIASCO法(Fast Isolation by AFLP Sequences Containing repeats)构建了藏羚羊的(AC)n和(AG)n微卫星富集文库。各文库随机挑取150个白色菌落,分别筛选到76个(AC)n和61个(AG)n阳性克隆;经测序得到含AC重复的微卫星序列37条和含AG重复的序列29条。研究共设计、合成微卫星引物47对,以扩增、电泳等方法进行筛选,最终获得15个可稳定扩增且具有多态的微卫星标记。筛选出的引物可用于评估藏羚羊的核DNA遗传多样性、遗传结构、种群动态以及构建藏羚羊遗传图谱等。     

云南松基因组微卫星富集文库的构建

采用磁珠富集法构建云南松微卫星富集文库。云南松基因组DNA经RsaⅠ酶切,与特定接头连接,再用接头特异引物进行PCR扩增。连接扩增产物与用生物素标记的(AG)12、(AT)12、(CG)12、(GT)12、(ACG)12、(ACT)12和(CCA)8探针杂交,通过链霉亲和素偶联的磁珠捕捉含接头和微卫星序列的片段并扩增,将获得的片段连接到pMD-19T载体上,转化至大肠杆菌JM109感受态细胞中,成功构建了云南松微卫星富集文库。通过PCR检测从文库中筛选阳性克隆,在383富集阳性菌落中获得阳性克隆257个,经测序分析,在获得的159条序列中,有143条含有SSR,其中完美型占65.73%,非完美型占23.78%,混合型占10.49%。结果表明,磁珠富集法构建云南松基因组微卫星文库高效、可行的,文库的构建为微卫星位点的分离、遗传多样性的分析等奠定基础。     

卤虫(AC)_n和(AG)_n微卫星文库构建

卤虫Artemia作为重要的基础实验材料和经济动物资源,其微卫星位点具有重要的研究和应用价值。本研究使用磁珠富集法,成功构建了卤虫的(AC)_n和(AG)_n微卫星富集文库。通过对文库进行PCR方法鉴定和测序确认,所构建的(AC)_n和(AG)_n文库阳性克隆率分别为55.8%和34.5%。依据得到的微卫星序列,设计并合成了63对微卫星引物,随机以2个地理单元(青海、西藏)共18个卤虫基因组DNA为扩增模板,筛选出6对具有多态性的卤虫微卫星引物。本研究筛选出的微卫星多态位点可用于卤虫种群的遗传多样性评估、遗传图谱的构建和数量性状定位等后续工作。     

诸氏鲻虾虎鱼多态性微卫星标记的开发及评价

目的开发诸氏鲻虾虎鱼(Mugilogobius chulae)多态性微卫星标记,为诸氏鲻虾虎鱼的遗传背景评价提供基础数据。方法采用磁珠富集法,以生物素标记的(AC)15为探针,构建了诸氏鲻虾虎鱼微卫星富集文库。经克隆、筛选、测序后,设计合成微卫星引物,利用野生群体对微卫星引物进行多态性筛选和评价。结果共获得74个含有微卫星重复单元的序列,根据微卫星序列共设计出33对微卫星引物。利用30个野生诸氏鲻虾虎鱼样本对33对引物的微卫星位点进行了评价,其中有12个位点表现出多态性,平均有效等位基因数(Ne)、观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)及多态信息含量(PIC)分别为2.9167、2.2311、0.4583、0.5633和0.4474。结论所筛选的微卫星标记将为诸氏鲻虾虎鱼遗传质量控制及监测提供实验依据。     

基于磁珠富集法开发并筛选西川红景天的微卫星标记

利用FIASCO磁珠富集法,开发和筛选青藏高原特有珍贵植物西川红景天(Rhodiola alsia)多态性微卫星标记。结果表明:用(AG)15和(AC)15两种微卫星标记探针构建富集文库,共获得阳性克隆约2500个;从中随机挑取1200检测,发现具有多态性的阳性克隆达400个;随机挑取200多态性的阳性克隆进行测序,从中获得105个SSR位点,用在线软件primer3-2.3.4成功设计得SSR引物105对;其中45对可以成功扩增,而13对所扩增的片段在相距较远的4个自然居群的24个个体中显示较高的遗传多态性。用4个居群的80个个体检测这13对引物发现,平均等位基因数(A)约为9.192,观测杂合度(Ho)和期望杂合度(He)均值分别约为0.712和0.734,如此高的多态性已经满足后期研究的需要;数个位点在某些居群中显著偏离哈迪温伯格平衡(P0.01),这可能是实际研究的居群并不能达到哈迪—温伯格定律所假设的无限大等理想状态所致。结合此前基于表达序列标签(Expressed Sequence Tag,EST)序列开发的SSR多态性位点,该研究结果为今后利用SSR位点开展西川红景天的居群遗传结构分析和其他研究提供了一组有效工具。     

藏酋猴微卫星富集文库的构建及微卫星分子标记的筛选

通过磁珠富集法构建了藏酋猴AC重复和AAAG重复的微卫星富集文库,分离微卫星序列并对其进行分析。将藏酋猴基因组DNA经Sau3AI酶切后纯化回收,连接特定接头。用生物素标记的探针与酶切片段杂交,捕获300～1000bp片段,随后将获得的片段连接到pMD-19T载体上,转化至JM109中,成功构建藏酋猴微卫星富集文库。(AC)n富集文库和(AAAG)n富集文库的阳性克隆率分别为50%和10%左右。根据测序得到的48个微卫星序列成功设计了24对引物,最终筛选出6个微卫星标记,这些标记将为藏酋猴的遗传多样性研究、圈养种群结构的分析和遗传图谱的构建等奠定一定的基础。     

三角帆蚌四核苷酸重复微卫星的开发及特征分析

用磁珠富集法和生物素标记(ATAC)5为探针构建了三角帆蚌基因微卫星富集文库。利用PrimerSelect软件对得到的微卫星序列进行引物设计并合成得到43对引物,初筛后发现有20对引物可以扩增出稳定、清晰的目的产物带。荧光标记这20对引物,然后用36只洞庭湖三角帆蚌扩增,发现17对引物呈现多态性。17个微卫星位点等位基因数的范围为6-28。期望杂合度(He)、观测杂合度(Ho)的范围分别为0.677 6-0.946 4、0.638 9-1.000 0。多态信息含量(PIC)在0.630-0.929之间。统计分析结果显示,其中有12个微卫星位点满足Hardy-Weinberg平衡条件。与本实验室之前开发的二核苷酸重复微卫星相比,该17对四核甘酸重复微卫星具有更高多态性,且更易于采用聚丙烯酰胺凝胶电泳等传统方法分析基因型,有利于节约成本,从而为三角帆蚌群体遗传分析、亲子鉴定等技术提供了准确、价格低廉的微卫星标记。     

PERMANENT GENETIC RESOURCES: Development of microsatellite markers for the guava rust fungus, Puccinia psidii

We developed and characterized 15 polymorphic microsatellite markers present in the genome of the guava rust fungus, Puccinia psidii. The primers for these microsatellite markers were designed by sequencing clones from a genomic DNA library enriched for a simple sequence repeat (SSR) motif of (AG). All these 15 primer pairs successfully amplified DNA fragments from a sample of 22 P. psidii isolates, revealing a total of 71 alleles. The observed heterozygosity at the 15 loci ranged from 0.05 to 1.00. The SSR markers developed would be useful for population genetics study of the rust fungus.     

An improved technique for isolating codominant compound microsatellite markers

An approach for developing codominant polymorphic markers (compound microsatellite (SSR) markers), with substantial time and cost savings, is introduced in this paper. In this technique, fragments flanked by a compound SSR sequence at one end were amplified from the constructed DNA library using compound SSR primer (AC)₆(AG)₅ or (TC)₆(AC)₅ and an adaptor primer for the suppression-PCR. A locus-specific primer was designed from the sequence flanking the compound SSR. The primer pairs of the locus-specific and compound SSR primers were used as a compound SSR marker. Because only one locus-specific primer was needed for design of each marker and only a common compound SSR primer was needed as the fluorescence-labeled primer for analyzing all the compound SSR markers, this approach substantially reduced the cost of developing codominant markers and analyzing their polymorphism. We have demonstrated this technique for Dendropanax trifidus and easily developed 11 codominant markers with high polymorphism for D. trifidus. Use of the technique for successful isolation of codominant compound SSR markers for several other plant species is currently in progress.     

石斛SSR标记的开发及可转移性分析

当前已开发的石斛（Dendrobium）SSR标记仅100余对,难以满足研究的需要。为开发更多石斛分子标记,本研究通过生物信息学方法从公共核酸数据库搜索石斛SSR。结果表明,GenBank收录的3599条石斛DNA序列经拼接获得1343条Uni—DNA序列。经搜索,共检测出283个SSR,分布于205条Uni—DNA序列,平均每2815bp含一个SSR。通过序列比对,剔除86条已开发引物的SSR—DNA序列,从剩余的119条序列设计76对引物,并在石斛属32个种间进行可转移性分析,结果显示47对引物得到有效扩增,种间可转移率为51．1％N95．7％,平均为75．9％。有效扩增引物中有46对在石斛种间具多态性,检测出等位基因数2～8个,平均4．0个。选取10对多态性引物扩增60份铁皮石斛资源,每对引物检测出等位基因数2～5个,平均3．4个。根据SSR扩增带型将60份铁皮石斛资源聚为5大类,同一类型内的表型较类群间接近。对DMl21扩增产物测序表明铁皮石斛种内的SSR等位变异由SSR重复次数差异造成,而石斛种间的SSR等位变异还包含SSR位点侧翼序列的插入缺失以及替换。     

Development and use of anchored‐SSRs to study DNA polymorphism in bread wheat (Triticum aestivum L.)

In bread wheat, 21 anchored simple sequence repeat (SSR) primer pairs detecting SSR length polymorphism and 42 anchored SSR primers detecting microsatellite‐anchored fragment length polymorphisms (MFLPs) are reported. Eight bread wheat genotypes were used for detecting polymorphism. The number of alleles in SSR analysis ranged from two to six, with a mean of 2.9 alleles per SSR. The number of polymorphic bands in MFLP ranged from two to 40, with a mean of 12.74 polymorphic bands/primer combination, the SSRs with CT/GA motifs giving the highest level of polymorphism (a mean of 18.37 bands). The average value of polymorphic information content (PIC) was 0.473 for SSRs and 0.061 for MFLP.     

38份晾晒烟种质资源遗传关系的SSR分析

利用SSR标记技术对38份晾晒烟种质资源的遗传关系进行了分析。从自己开发的近3000对烟草SSR引物中随机选出30对引物,在38份供试材料中共检测出173个等位基因,每对SSR引物可检测的等位基因数为2~11个,平均为5.77个。38份材料间遗传相似系数（GS）的变化范围为0.165-0.928,平均GS 为0.546。表明38份晾晒烟的遗传多样性丰富,遗传差异较大,亲缘关系较远。聚类分析表明,在L1（GS-0.165）处可将38个品种分为2大类,即晾晒烟类群和美国从烟草起源地收集的烟草（TI：Tobacco Instruction）类群;晾晒烟类群又可进一步分为4组,其聚类结果与所期望的结果基本一致。表明SSR是一种有效、稳定和可靠的分子标记,能较好地从分子水平上揭示烟草(尤其是晾晒烟)种质资源的遗传背景和亲缘关系。     

利用SSR标记构建萝卜种质资源分子身份证

为了保护我国特有的优异萝卜资源,促进资源的有效区分和合理利用,保障我国萝卜产业发展,目前需积极开展萝卜种质资源的特异性鉴定和种质识别技术研究。本研究基于SSR分子标记、信息处理和图像处理技术,筛选出22对SSR引物对75份来源和特征不同的代表性萝卜种质进行鉴定,共扩增出153条带,其中多态性条带为87条,平均多态性位点百分率为55.49%,平均每对引物可扩增出6.95条带和3.95条多态性带,有效地显示出每份萝卜种质的特异性。基于最少引物鉴定最多种质的原则,利用MATLAB程序筛选出8对SSR引物,依据8对引物的扩增数据,经过多态性谱带的有序编码转换,构建出75份萝卜种质分子身份证。结果显示利用SSR标记构建萝卜种质分子身份证进行种质资源的鉴定和保护是可行的。     

SSR标记在毛木耳种质资源遗传多样性研究中的应用

本研究利用基于毛木耳全基因组开发的SSR标记对27份毛木耳菌株（野生14株、栽培13株）的遗传多样性进行分析。首先随机选取3个菌株（2个野生菌株、1个栽培菌株）的DNA为模板,从144对SSR引物中筛选出扩增条带清晰、稳定性强、多态性丰富的引物24对。24对SSR引物共检测到116个多态性SSR片段,每对引物的多态性片段有3-7个,引物平均检测效率为4.83个,Shannon’s遗传多样性指数范围是0.866-1.885,多态性位点比率100%。供试菌株遗传相似系数范围是0.618-0.971,说明毛木耳种质资源具有丰富的遗传多样性。野生菌株与栽培菌株间平均遗传相似系数分别为0.746、0.779,说明毛木耳野生菌株遗传多样性更为丰富。经聚类分析,在遗传相似系数为0.680时,可将供试菌株分为无色（白色）类群Ⅰ和有色（浅黄色到红褐色）类群Ⅱ。遗传相似系数为0.704时,可将供试菌株中栽培菌株和野生菌株明显区分（14株野生菌株均在类群Ⅱ-2中,13株栽培菌株分别在类群Ⅰ和Ⅱ-1中）。本研究表明基于全基因组的SSR标记能从分子水平上揭示各菌株间的遗传差异,丰富毛木耳遗传多样性的研究手段,并为进一步进行毛木耳的品种选育、遗传学研究等提供有力手段。     

Identifying Novel Polymorphic Microsatellites from Cultivated Flax (Linum usitatissimum L.) Following Data Mining

One of the major concerns in genetic characterization and breeding of cultivated flax is the lack of informative microsatellite markers (SSRs). In this regard, the development of SSRs using molecular methods might be time-consuming, laborious, and expensive. On the other hand, using bioinformatics to mine sequences in public databases enables a cost-effective discovery of SSRs. A total of 3,242 Linum usitatissimum genomic sequences were surveyed for the identification of SSRs. Among them, 118 non-redundant sequences containing repeats were selected for designing primers. The most abundant motifs were tri- (72.4%) and dinudeotide (16.6%), within which AGG/CCT and AG/CT were predominant. Primers were tested for polymorphism in 60 L. usitatissimum cultivars/accessions including 57 linseed and three fiber flax. Eighty-eight pairs gave amplifications within the expected size range while 60 pairs were found to be polymorphic. The mean number of alleles amplified per primer was 3.0 (range, 2–8; 180 total alleles). The mean polymorphism information content (PIC) value was 0.39 (range, 0.06–0.87), and the highest average PIC was observed in dinucleotide SSRs (0.41). The SSR data mining presented here demonstrates the usefulness of in silico development of microsatellites. These novel genomic SSR markers could be used in genetic diversity studies, the development of genetic linkage maps, quantitative trait loci mapping, association mapping, and marker-assisted selection.