烟草种质基因分型核心SNP标记的开发

基于KASP(kompetitive allele specific PCR)技术平台，开发并验证可用于烟草核心种质基因分型的SNP(single nucleotide polymorphism)标记和对应检测引物，为烟草种质基因型鉴定评价、遗传多样性分析、核心种质筛选等提供技术和数据支持。利用Python和Perl脚本程序对覆盖烟草全基因组的1 179 154个SNP位点进行KASP引物设计和筛选，并通过试验验证其准确度和可用性。结果共有217 621个SNP位点完成了对应KASP引物设计，选择1 378个SNP位点进行试验验证，明确了732个可作为SNP标记，并确定48个SNP标记作为烟草种质资源基因分型的核心标记。这48个核心标记在烟草24条染色体上平均分布，平均PIC为0.36，平均MAF为0.39。利用确定的48个核心SNP标记，可以将各供试种质特别是将当前主栽烟草品种基因型进行区分，且标记具有极高的可靠性。     

玉米低密度育种芯片开发及在种质资源评价中的应用

SNP基因分型芯片是分子育种的重要工具,高密度SNP芯片往往存在标记冗余、价格高、目标性不强等问题,是分子育种走向常规化、规模化的主要限制因素之一.本研究介绍了一款新开发的低密度育种芯片,并就芯片在种质资源评价中的价值进行了分析.首先,对37份玉米自交系进行10×重测序,获得了18.2 Mb的SNP标记,从中挑选208...     

水稻基因组育种芯片及其应用

水稻基因组育种芯片是将大规模基因组测序、水稻功能基因组研究的最新成果与国际最先进的SNP(single nucleotide polymorphism)芯片技术相结合,构建的服务于育种的基因组技术工具。实践表明,水稻基因组育种芯片在种质资源多样性分析、基因鉴定、基因定位、育种材料基因型选择、品种基因指纹检测等方面可发挥重要作用。水稻基因组育种芯片的应用将推动水稻育种的技术革命。     

作物种质资源研究态势分析

农作物种质资源是作物品种遗传改良的重要物质基础,一个国家种质资源研究水平是其育种核心竞争力的体现。本文首先分析了SCIE数据库种质资源鉴定与利用领域主要发文国家和研究机构,结果表明中国是发文数量最多的国家之一。进一步对种质资源研究发展态势进行了分析,认为种质资源的遗传多样性研究仍是主流,但研究的性状向多方面扩展,研究的方法上向应用SNP等新一代分子标记和多种分子标记综合应用发展,作物野生资源的研究受到广泛重视。本文对我国种质资源研究发展趋势进行了综述,介绍了我国种质资源研究的重要进展,提出了要注重对种质资源进行精准表型鉴定的建议。     

TILLING在水稻育种中的应用前景

TILLING(Targeting Induced Local Lesions in Genomes)是功能基因组研究中应用的一种反向遗传学技术。它能高通量低成本地在EMS诱变群体中鉴定出发生在特定基因上的点突变。在其基础上发展出的EcoTILLING技术则可发现种质资源中的SNP位点及小插入或缺失多态性位点。水稻是非常重要的粮食作物, 也是已经完成了全基因组序列测定,有丰富的生物信息学资源可以利用的基因组研究模式植物。水稻的分子标记辅助育种将在育种中扮演越来越重要的角色。在这样的背景下,本文从基于特定基因的种质资源鉴定、EMS诱变育种、及水稻功能标记开发等方面论述了其在水稻育种中的应用前景。     

等位基因特异PCR技术的研究与应用

生物的单核苷酸多态性(Single-nucleotide polymorphism,SNP)具有数量多、分布广、易于分型、稳定性强等优点,很适合于用做分子标记.等位基因特异PCR(Allele-specific PCR,AS-PCR)是根据SNP位点设计3'末端与SNP位点碱基互补或错配的特异PCR引物,通过凝胶电泳等方法检测PCR扩增产物的有或无,从而检测基因型中SNP的一种技术.经过不断地改进与完善,基于SNP的等位基因特异PCR标记已逐渐成为一种快速、简便、低成本、可靠、高通量的检测基因型SNP的方法.本文应用等位基因特异PCR技术,根据小麦TaDREB1基因在旱选10和鲁麦14的120(C→A)SNP成功地开发了一个SNP分子标记,证明了该方法的有效性和可行性.     

基因组选择技术在农业动物育种中的应用

基因组选择(genomic selection, GS)是畜禽经济性状遗传改良的重要方法。随着高密度SNP芯片和二代测序价格的下降,GS技术越来越多被应用于奶牛、猪、鸡等农业动物育种中。然而,降低全基因组SNP分型成本、提高基因组育种值(genomic estimated breeding value,GEBV)估计准确性仍然是GS研究的主要难题。本文从全基因组SNP分型策略和GEBV估计模型两个方面进行了综述,并对目前GS技术在主要畜禽品种中的应用现状进行了介绍,以期为GS在农业动物育种中的深入开展提供借鉴和参考。     

作物种质资源表型性状鉴定评价:现状与趋势

表型是作物基因型与环境互作后呈现出来的性状,包括形态学、生育期、产量、品质、抗性等性状。作物种质资源具有丰富的遗传多样性,并经过数千年在世界不同区域驯化利用中的人工选择,形成了表型性状的多样性,构成育种家选育作物新品种的物质基础。认识和发现作物种质资源表型的多样性需要通过系统、科学的鉴定,特别是培育适应全球气候变化下环境的品种,更需在大量种质资源中发掘和利用抗旱、耐热、抗病虫、水肥高效利用等特性的材料。作物种质资源各类表型性状的鉴定需要对环境进行有效的控制,而多年多点的鉴定可以准确观察鉴定性状的变异水平或表达稳定性,是育种家准确选择和利用性状的重要依据。作物种质资源表型性状的鉴定主要采用田间鉴定、设施鉴定、仪器分析、感官鉴定的方式。近年来,作物种质资源表型性状鉴定已从单一环境、低通量、粗放型鉴定转变为多年多环境、重点性状、高通量精准型鉴定。随着组学技术、智能与信息技术的快速发展,作物种质资源的表型性状鉴定已进入一个新阶段,形成作物育种中重要性状准确快速发掘与应用的坚实基础。     

保护作物多样性 发掘有用新基因——试论我国作物种质资源研究当前的任务

我国作物种质资源研究在收集、保存方面取得了举世瞩目的成就。目前存在的问题是研究利用不够,且更严重的是有些种质潜在着得而复失的危险,当前的任务应是确保库(圃)种质安全,加强对种质资源的深入研究,充分有效地利用种质资源。为此要完善工作体系,加强供种服务。现提出如下建议：首先要发挥各作物负责单位(中期库)的枢纽作用;调整中期库并建立种质资源生态实验站;清查各类种质库、圃保存种质的现状,及时进行繁种更新;瞄准育种目标,积极广泛收集新种质;研究种质资源的遗传多样性,如遗传多样性的地理分布、物种的遗传结构、物种或品种(系)间的遗传距离、指纹图谱、核心种质以及基因型的鉴定和基因定位等,积极向育种和其他利用者提供附有遗传信息的有用种质。     

应用SNPstream技术检测MASP2基因的多态性

目的：应用一种高通量单核苷酸多态性（SNP）检测方法——SNPstream技术检测甘露聚糖结合凝集素相关丝氨酸蛋白酶-2（MASP2）基因的多态性。方法：收集北京汉族人群SARS病例96例和正常对照96例,用SNPstream技术检测样本的MASP2基因多态性,并用PCR产物直接测序技术对其中一个位点rs2273346进行分型,以验证SNPstream技术的准确性。结果：192例样本的MASP2基因rs2273346位点SNPstream技术分型结果与测序结果完全相符,2种方法的基因型分型结果具有很好的一致性。结论：SNPstream技术是高通量SNP检测的良好工具,准确性高,所需样本量低,在大规模人群SNP筛检中具有良好的发展前景。     

近红外反射光谱分析技术在植物育种与种质资源研究中的应用

近年来近红外反射光谱分析技术(NIRS)在植物育种与种质资源研究中的应用已成为一个活跃的研究领域,本从NIRS分析植物的种类和品质类型、种质资源品质分析和评价、加速品质育种进程等方面作一综述,并对NIRS在作物育种中的应用作了探讨。     

基于作物种质资源的优异等位基因挖掘：进展与展望

作物种质资源中蕴含着大量优异等位基因,如何鉴定并将这些变异应用于作物遗传改良是种质资源研究的中心任务之一。等位基因挖掘对种质资源遗传多样性分析、作物起源与演化研究、重要性状形成的分子基础阐释、种质创新与作物育种具有重要意义,也是作物分子设计育种的基石。因此,未来需要进一步研发更加高效的等位基因挖掘策略与技术方法,加速优异等位基因的发现及其在作物遗传改良中的应用。本文重点评述了等位基因发掘的主要策略与技术途径,提出了今后的重点任务与发展方向。     

关联分析在作物种质资源分子评价中的应用

发掘优异基因资源是作物种质资源分子评价的重要部分,对作物育种尤其是分子育种具有非常重要的实践意义。基于连锁不平衡(LD)的关联分析是基因发掘也是等位基因发掘的有效途径。本文系统介绍了关联分析的基本理论、策略、特点及应用现状,并探讨了其在作物种质资源新(等位)基因发掘中的发展趋势及展望。可以预见,与传统QTL作图及功能基因组学相整合的关联分析必将大大加快我国作物种质资源的研究进程,实现我国种质资源优势向基因资源优势的转变。     

牛SNP芯片分型检出率和分型错误率对基因型填充准确率的影响

SNP芯片已被广泛应用于动植物的遗传研究和生产实践,其基因分型的准确性至关重要。但在实际应用中,常有一定数量的基因型因缺失而需要去估计(填充)。此外,由于各种原因,又常常需要在不同芯片的基因型之间相互填充彼此没有的SNP基因型,或从低密度SNP填充到高密度SNP基因型。因此,基因型填充准确率直接影响后续数据分析的准确性和可靠性。为深入了解基因型填充准确率的影响因素,本研究利用20 116头美国荷斯坦牛的50K SNP芯片基因分型数据,在SNP分型检出率与错误率存在相关和没有相关两种情形下,分别评估了上述两个因素对下游基因型填充准确率的影响。当两者不相关时,模拟的SNP分型检出率从100%降低到50%,SNP分型错误率由0%提升到50%。当两者存在相关时,基因分型的检出率和错误率之间的关系是基于一个实际数据中这两个变量之间的线性回归方程来确定,即模拟的SNP分型检出率从100%降低到50%,SNP分型错误率从0%升高到13.35%。最后,采用5折交叉验证的方法评估基因型填充的准确率。结果表明,当原始数据的SNP分型检出率与错误率彼此独立发生时,基因型填充的错误率受原始SNP分型检出率影响不大(P0.05),却随着原始SNP分型错误率的升高而显著提高(P0.01)。当原始数据的SNP分型检出率与错误率存在负相关时,基因型填充的错误率随着原始SNP分型检出率的降低而显著提高(P0.01)。在这两种情形下,建议SNP分型检出率应在90%以上,基因型填充准确率才能不低于98%。该结果可为提升实际的SNP分型和下游数据分析的质控提供参考依据。     

双色荧光杂交芯片在检测 P 1A 1M P I 基C 因多态性中的应用

目的：应用一种新的高通量SNP检测方法-双色荧光杂交芯片技术检测CYPIA1 MspI基因多态性。方法：收集江苏汉族人群原发性肺癌患者75例和相应对照77例,应用双色荧光杂交芯片技术检测了152例样本的CYPIAI基因MspI基因多态性,并应用PCR-RFLP技术验证双色荧光杂交芯片的特异性。结果：152例样本的CYPIAI基因双色荧光杂交芯片技术分型结果与PCR-RFLP结果完全相符,两种方法的基因型分型结果具有很好的一致性。结论：双色荧光杂交芯片技术是一个高通量SNP检测的良好工具,特异性高,在大规模人群SNP筛检中具有良好的发展前案。     

快速、无损大豆种子连续取样技术及其DNA制备

建立简便、快速和无损种子连续取样技术流程及基因型鉴定技术体系, 可节约种植成本及缩短鉴定周期, 提高基因功能研究和育种效率。该研究利用微型电钻和空气泵等简单装置设计了一种连续且无损钻取大豆(Glycine max)种子组织的方法, 并优化了利用384深孔微孔板高通量提取DNA及基因型鉴定技术体系。该方法也可用于水稻(Oryza sativa)和玉米(Zea mays)等多种主要作物的种子取样及基因型鉴定。     

利用动态等位基因特异性杂交技术进行单核苷酸多态高通量分型

动态等位基因特异性杂交(dynamic allele-specific hybridization, DASH)是新发展起来的一种单核苷酸多态(single nucleotide polymorphisms, SNP)等位基因分型技术,具有快速、经济、准确、高通量、重复性好等优点.利用DASH技术,对96份正常人外周血DNA样品成功地进行了两个SNP位点的基因分型,并摸索实验条件,对该技术进行了优化.     

基于全基因组芯片开发水稻HRM特异分子标记

植物中广泛分布着单核苷酸多态性(SNP)位点。在此基础上发展而来的SNP标记因其具有高分辨率和共显性等优点,已成为当前作物遗传研究重要的分子工具。本研究拟建立基于高分辨率熔解曲线(HRM)技术的SNP分子标记,从而实现对栽培稻和野生稻的高效基因分型,为今后水稻的基因挖掘、品种鉴定以及分子育种等提供可靠、快捷的技术工具。利用水稻全基因组9 K SNP芯片对栽培稻品种黄华占和野生稻Y605进行扫描,寻找两者之间的SNP位点,并将其开发成基于HRM技术的特异分子标记。然后,利用这些分子标记对亲本黄华占、野生稻Y605以及两者的BC3回交群体进行分子检测,以验证其有效性。水稻9 K基因芯片在黄华占与野生稻Y605之间总共找到了4198个SNP位点,它们在12条染色体上较均匀分布。在水稻第1号染色体上随机挑选出5个SNP位点开发成基于HRM技术的特异分子标记。利用这些标记对黄华占与野生稻Y605的BC3F1和BC3F2群体进行检测分析,发现它们都能准确区分亲本的纯合与杂合基因型。并且,在回交后代的第1号染色体ZY1-1~ZY1-4标记区间检测到野生稻片段插入。水稻全基因组9 K SNP芯片可以很好地应用于水稻SNP标记的开发。开发的SNP特异标记能准确、高效地对栽培稻和野生稻进行基因分型。进一步完成基于HRM技术的水稻全基因组SNP标记的开发,可为今后野生稻的分子遗传研究、有利基因挖掘和育种应用提供高效的分子检测手段。     

基于SNP标记的玉米自交系类群划分方法和分群功效评估指标的比较

随着高通量测序技术的不断进步带来的SNP标记成本的持续下降,可用于种质资源分群和分子育种应用中基因型鉴定的SNP位点数越来越多,亟需系统地比较不同分群方法以便找到最合适的分群法和最可靠的分群功效评估指标。本研究比较了4个分群方法(包括目前常用的邻接算法(NJ法)、SNPhylo法、ADMIXTURE+SNPs和在ADMIXTURE+SNPs基础上开发的ADMIXTURE+Tag SNPs分群法),以及4个分群功效评估指标(PCA散点图、群体遗传指标GD和PIC及贝叶斯统计指标BIC)在利用GBS简化基因组测序产生的525141个SNPs位点数据将490份玉米自交系划分成3个和6个亚群时的表现。结果表明:4个评估指标中的PCA散点图和BIC指标(BICBW,SBIC)探测亚群间变异的能力强,是评估不同分群方法分群功效的可靠指标,而GD和PIC探测亚群间变异的能力差,不适合用作分群功效的评估。结果还表明,4个分群法均为有效分群法,所以都可用于种质资源分群,但ADMIXTURE+Tag SNPs分群法划分的亚群边界清晰,亚群间个体混杂少,相对群间变异度大,综合表现最好,而SNPhylo法的综合表现最差。考虑到ADMIXTURE+Tag SNPs需要输入的SNP标记数显著少于其他3种分群法,因而实际应用中基因型鉴定的成本最低,所以建议在遗传资源研究和分子育种应用中首选该分群法。     

SNP功能活性研究方法进展

SNP位点是目前基因多态性研究的主要内容,包括检测分型和功能活性研究两个层次,已经建立了高度自动化和高通量的SNP检测分型技术.本文系统介绍了在性状功能、蛋白质表达、mRNA转录、基因组结构功能等不同层次上进行SNP功能活性研究的方法,并对相关研究结果进行分析,通过对各种研究方法及结果的比较,对SNP位点功能活性研究的前景进行了展望.