高效草菇分子标记辅助杂交育种方法的建立与应用

【目的】建立一种高效草菇分子标记辅助杂交育种方法,并将其应用于选育低温高产草菇的单孢杂交中。【方法】通过出菇试验筛选获得高产草菇菌株,与低温出菇菌株VH3一同作为杂交亲本;采用交配型基因分子标记区分草菇单孢子的交配型,并完成杂交配对工作;最后结合快速筛选耐低温草菇菌种技术与杂交子真实性的鉴定方法,在栽培出菇试验前剔除部分不耐低温的草菇杂交子。【结果】出菇试验表明,屏优1号的生物转化率最高,用作杂交育种的高产亲本菌株。单孢杂交配对后,最初的496株草菇可能杂交菌株经初筛后,只剩余172株较耐低温的杂交菌株,使后期出菇试验的工作量减少了65%;杂交子出菇试验表明,在28 °C出菇温度下,VV093杂交菌株的生物转化率显著高于两个亲本菌株,且农艺性状较好。【结论】建立了一种高效草菇分子标记辅助杂交育种的方法,包括亲本菌株的筛选、单孢交配型的区分、单孢杂交、杂交子的鉴定和筛选等,并在低温高产草菇单孢杂交育种中成功应用。     

利用SSR标记鉴定香菇单核体及杂交后代

【目的】研究简单重复序列(Simple sequence repeat,SSR)分子标记方法用于香菇原生质体单核体、孢子单核体及其杂交后代的分离和鉴定。【方法】利用基于香菇全基因组序列信息开发的SSR标记,分析由香菇品种"L808"双核菌丝制备的原生质体单核体、孢子单核体及其杂交后代的SSR指纹。【结果】对制备的原生质体单核体的鉴定中,在不经过杂交配对的情况下,鉴定出"L808"的两种不同极性的原生质体单核体,其分离比例为191:1,该鉴定结果得到SSR标记、随机扩增多态性DNA(Random amplified polymorphismic DNA,RAPD)标记及传统方法的验证。另外,开发的香菇SSR标记还能以多位点组合的方式,用于对孢子单核体及其杂交后代的鉴定。【结论】应用SSR标记可加快香菇单核体的制备进程,并提高鉴定单核体及相关杂交菌株的准确性,促进香菇遗传育种研究。     

利用SSR标记鉴定西瓜杂交种纯度的研究

以2个西瓜杂交品种(系)的种子黑公子和04-17及其亲本为材料,用SSR标记技术研究杂种与其双亲之间的扩增谱带多态性,以甄别真假杂种.结果发现,所试验的52对SSR引物中有13对引物分别在2个西瓜杂交种和其双亲之间存在扩增条带的多态性,表现为:多数SSR引物对自交系的扩增只出现1条带,但部分引物在某些自交系中扩增出2条带,杂交种条带均为父母本的互补型,很适合做杂交种纯度鉴定.用引物CMCT134b对黑公子和引物CMGA165对04-17进行了各100粒单种子SSR鉴定,所测纯度分别为96%和100%,与田间纯度95.6%和99.7%非常接近,表明SSR标记技术在西瓜杂交种子纯度室内快速检测中的应用前景.     

基于RNA-seq数据的窄足真蚋SSR分子标记开发

【目的】窄足真蚋Simulium(Eusimulium)angustipes属嗜血蚋种,并传播禽类疾病。本研究旨在通过RNA-seq技术获得窄足真蚋的转录组数据,进而开发其微卫星标记,为窄足真蚋的种群遗传学研究提供可靠的分子标记。【方法】以采自陕西宝鸡和新疆阿勒泰地区的窄足真蚋幼虫为材料,构建转录组数据库。使用软件MISA(microsatellite identification tool)搜索窄足真蚋unigenes库中的所有SSR位点,并随机挑选SSR位点,利用软件Primer Premier 5.0和Oligo 6.7设计微卫星引物。经PCR扩增和电泳检测,用Cervus 3.0.7等生物信息学软件进行统计分析,筛选多态性微卫星引物。利用Blast X比对Nr和Swiss-Prot蛋白质数据库,对含多态性SSR位点的unigenes进行功能注释。【结果】共鉴定出29 471个SSRs。最丰富的重复基序是单核苷酸重复类型,占总SSR数的87.05%;其次是三核苷酸重复类型,占7.95%。共发现34种碱基重复基序,主要是A/T基序重复,占86.93%。15对微卫星引物均成功扩增出特异性产物,含12对具多态性的微卫星分子标记。比对结果显示,7个SSR位点来自注释基因序列。【结论】基于RNA-seq二代测序技术可实现窄足真蚋SSR分子标记的高效率开发,对窄足真蚋的种群遗传学研究具有重要意义。     

光强度对棉铃虫交配行为的影响

【目的】为阐明光强度对棉铃虫Helicoverpa armigera (Hübner)交配行为的影响。【方法】本实验设置4个光照强度(0,0.5,5.0和50.0 lx),观察记录不同光照强度下棉铃虫雌蛾的求偶行为;分别通过单个腺体性信息素提取法和解剖雌虫受精囊的方式,检测不同光照强度下棉铃虫的雌蛾性信息素滴度和交配率。【结果】在强光(50.0 lx)下,棉铃虫雌蛾求偶起始时间最长,求偶持续时间最短,求偶次数最少,雌蛾性信息素滴度始终处于较低水平,交配率也属于最低。在微光(0.5 lx)下,雌蛾求偶起始时间最短,求偶持续时间最长,求偶次数最多;雌蛾性信息素始终处于较低水平,但暗期后段求偶率高达40%。【结论】强光(50.0 lx)可以抑制棉铃虫雌蛾的求偶行为、性信息素的合成及交配;微光(0.5 lx)可以促进棉铃虫雌蛾的求偶行为;相对黑暗环境(0 lx),微光(0.5 lx)还可以促进棉铃虫快速(1 h)完成交配,微光(0.5 lx)对棉铃虫的交配行为具有重要意义;求偶和性信息素的合成没有必然联系。本研究可为探讨光对夜蛾交配行为的影响提供一定的理论基础,也可为利用物理、化学通讯信息调控夜蛾行为提供一定的参考。     

鹅掌楸不同交配组合子代遗传多样性分析

揭示不同交配类型与子代遗传多样性的关系, 对于林木杂交育种及种子园管理具有理论与实践意义。文章选取来自鹅掌楸、北美鹅掌楸及杂交鹅掌楸的16个交配亲本, 共组配14个杂交组合, 分属5种交配类型, 分别为种间杂交、种内交配、多父本混合授粉、回交、以及自交。每个交配组合随机抽取30个子代, 利用SSR分子标记检测各子代群体遗传多样性以及16个交配亲本间的遗传距离。结果表明, 总体上, 鹅掌楸交配子代群体具有较高的遗传多样性。5种交配类型子代群体中, 遗传多样性水平由高至低的趋势为: 多父本混合授粉子代、种间交配子代、杂种F1与亲本的回交子代、种内交配子代, 自交子代。子代遗传多样性与亲本间遗传距离呈显著正相关, 表明亲本间遗传距离大, 则子代遗传多样性高。相同亲本正反交子代群体的遗传多样性差别不明显。     

基于转录组数据的齿缘刺猎蝽微卫星分子标记开发

【目的】齿缘刺猎蝽Sclomina erinacea是我国猎蝽科天敌昆虫常见种类,其不同地理种群存在明显形态差异。本研究旨在利用已经获得的齿缘刺猎蝽转录组数据筛选微卫星位点,为齿缘刺猎蝽种群遗传多样性和遗传分化研究开发可靠的微卫星分子标记。【方法】基于高通量测序技术平台Illumina HiSeq^TM 2000获得齿缘刺猎蝽转录组数据(42 215条unigenes),利用MISA软件进行搜索发掘SSR标记;利用Primer Premier 3软件设计SSR引物,从中随机选取54对SSR引物,利用PCR技术在中国齿缘刺猎蝽9个地理种群上进行验证。【结果】利用MISA软件搜索到微卫星位点2 395个,它们分布在2 107条unigenes上,其主要重复类型是三核苷酸重复(占总SSR的44.43%),其次是二核苷酸重复(占总SSR的40.08%),再次是四核苷酸重复(占总SSR的12.94%)。利用Primer Premier 3 软件成功设计出2 000余对SSR引物。随机选取的54对引物对9个齿缘刺猎蝽不同地理种群进行的SSR位点PCR扩增结果表明,共有16对引物较好地扩增出目的片段。【结论】研究表明利用齿缘刺猎蝽转录组数据可以大量发掘微卫星分子标记。本研究为进一步开展齿缘刺猎蝽的种群遗传学研究奠定了基础。     

亚洲玉米螟交配率和交配次数与其日龄、性比和精巢大小的关系

【目的】昆虫交配行为与其日龄和生殖系统发育密切相关。本研究旨在明确亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis交配行为与其日龄、性比和雄蛾精巢大小的关系,为性信息素群集诱杀和交配干扰防控亚洲玉米螟提供理论依据。【方法】通过室内交配实验测定了不同配对晚数、日龄、性比亚洲玉米螟的交配率和交配次数,通过雄蛾精巢解剖分析了交配次数与精巢体积的关系。【结果】亚洲玉米螟的交配率随配对晚数增加而增加,但第1-5晚的增加速度大于第6-7晚的;1-4日龄蛾的交配率随日龄增加而增加,5日龄蛾的交配率显著降低;1-3日龄蛾配对1晚的交配率与新羽化蛾配对2～4晚的均无显著差异。亚洲玉米螟可以交配1～3次,但是交配3次的比例极低。雌性数量从1增为2时,雄蛾的交配率显著增加;从2增为3时,雄蛾的交配率显著降低、死亡率显著增加,交配1次的雄蛾进行二次交配的比例也增加,并且雄蛾更愿意与处女雌蛾进行第2次交配;交配1次雄蛾的精巢体积总是显著大于同期未交配雄蛾的,交配1次稍降低了雄蛾精巢的衰退速度,交配2次则明显增加雄蛾精巢的衰退速度。【结论】本研究明确了亚洲玉米螟交配与日龄、性比和雄蛾精巢体积之间的关系,从理论上证实了性信息素群集诱杀技术和交配干扰技术防治亚洲玉米螟的有效性。     

性比对草地螟生殖潜力和寿命的影响

【目的】探明性比对草地螟Loxostege sticticalis L.种群繁殖的影响,为预测预报提供科学指导。【方法】室内条件(温度(22±1℃,相对湿度70%±5%,光周期16L︰8D)下,研究了草地螟成虫雌雄比例(♀︰♂=1︰3,1︰2,1︰1,2︰1,3︰1)对主要繁殖参数和寿命的影响。【结果】草地螟成虫的产卵前期随着雌蛾比例的增大而延长;性比为1︰1时雌蛾的产卵同步性最高;雌蛾的交配次数、产卵量以及最终孵出的后代幼虫量在不同性比组之间差异变化不大,而雄蛾的交配次数、对后代的贡献量却随着雌蛾比例的加大而显著增加,而当雌雄比为3︰1时,雌雄蛾的寿命均显著下降;在雌雄比为3︰1的条件下,雄蛾的交配次数以及对后代的贡献量均为雌蛾的2倍左右。【结论】性比对草地螟雌蛾生殖影响较小,而对雄蛾生殖的影响较大。在雌成虫比例较低(性比为1︰3)的情况下,雄成虫的交配和生殖能力不能得到充分发挥,进而造成种群生殖资源的浪费。根据雌雄成虫交配潜力及对后代贡献量的比较分析,可以推测性比为2︰1至1︰1时,有利于草地螟大发生种群的形成。     

SCoT分子标记在割手密遗传图谱构建中的应用

本研究以割手密GXS85-30×GXS87-16的杂交后代为材料,应用目标起始密码子多态性(SCoT)分子标记对杂交后代进行杂种鉴定,获得由157个单株组成的F1杂种群,同时对比SCoT、AFLP和SSR分子标记在割手密基因组多态性分析和获得分离标记的效果,证实SCoT在扩增DNA多态性上优于SSR分子标记,在获取分离标记上优于AFLP分子标记,验证了SCoT分子标记技术在割手密遗传分析中的应用效果,为割手密遗传分析和遗传图谱构建提供了一种新型高效的目的基因分子标记技术。     

假眼小绿叶蝉微卫星位点的生物信息学分析

【目的】为开发假眼小绿叶蝉Empoasca vitis分子标记,采用高通量测序技术对假眼小绿叶蝉DNA进行了测序与分析。【方法】本研究基于Illumina Hi Seq测序技术,构建了PE文库(~400bp),对获得的测序数据利用生物信息学分析手段完成全基因组扫描,并进一步使用MISA分析鉴定基因组序列中出现的微卫星序列(SSR)。针对微卫星序列共设计10对引物,并使用3步法进行引物多态性筛选。【结果】共计检测Scaffold数量为183 194条,其中包含SSR的Scaffold共计1 545条,共计筛选出1 569个SSR位点。在假眼小绿叶蝉的微卫星中,共包括87种重复基元类型,二核苷酸与三核苷酸重复序列为主要重复类型,分别占SSRs总数的70.26%和27.84%;二核苷酸重复基元CA/TG和三核苷酸重复基元AAT/ATT是优势重复基元,分别占SSRs总数的33.96%和5.86%。在设计的10对引物中,5对具有多态性,在8个假眼小绿叶蝉个体中共发现16个等位基因。【结论】结果说明假眼小绿叶蝉SSR位点在多态性方面具有极大的可开发性,具有多态性的SSR位点可对假眼小绿叶蝉种群间的分化,种群间的扩散机理和途径及影响因素等问题提供分子视角。     

普通野生稻小种群的交配系统与遗传多样性

小种群的遗传动态是保育遗传学关注的核心问题之一,而种群遗传动态又与交配系统密切相关.普通野生稻(Oryza rufipogon Griff.)是具有重要经济价值的濒危物种,目前其种群规模都较小,研究其小种群交配系统与遗传变异性对普通野生稻的保护具有重要意义.运用7对SSR引物,对采自江西东乡普通野生稻小种群的36份种茎和其中20个家系共计601份子代进行了分析.结果显示:该种群的表观异交率为0.318,多位点法估计(MLTR)的多位点异交率为0.481;50%以上的子代共享亲本,非随机交配明显;东乡普通野生稻种群交配系统属于混合交配类型.比较亲本和子代种群的遗传变异性显示:子代种群比亲本种群遗传变异性更丰富;子代种群的杂合子不足与种群变小自交比例上升有关;而亲本种群杂合子过剩可能与杂合基因型的选择优势有关.这些结果说明创造条件扩大种群规模对普通野生稻的原生境保护显得尤为重要.     

甘蔗与斑茅割手密复合体杂交后代的分子标记鉴定

为有效利用甘蔗野生种质拓宽甘蔗遗传基础,本研究利用甘蔗与斑茅割手密复合体进行杂交,同时应用序列相关扩增多态性(SRAP)和微卫星(SSR)分子标记技术鉴定其后代。两种分子标记鉴定结果相互印证表明:3个杂交组合的后代中,经表型鉴定含斑茅血缘的34个后代为真杂种。该真杂种后代为进一步综合利用斑茅、割手密的优异基因改良甘蔗品种提供了优良的创新种质。     

浙江茶尺蠖地理种群已分化成为不同种

【目的】明确茶尺蠖Ectropis obliqua Prout不同地理种群的种群分化和生殖隔离程度。【方法】对分别在浙江杭州和衢州两地田间采集的茶尺蠖杭州种群（H）和衢州种群（Q）两个种群,进行形态学鉴定、生物学特征观察以及正反交试验。【结果】形态学与生物学观察结果表明,除Q种群的体形较大和体翅颜色略深外,两个种群的外部形态、生殖器解剖结构和雌蛾产卵量等基本相同。遗传杂交试验结果表明,无论是正交还是反交,杂交后均能获得子一代（F1）;与种群内自交相比,杂交后雌成虫的产卵量下降,卵的孵化率显著降低;幼虫的历期明显缩短且化蛹时间分布不规则,蛹重变轻;蛹的羽化率降低,羽化的成虫雌雄性比严重失调。【结论】茶尺蠖杭州种群（H）和衢州种群（Q）两个种群存在生殖隔离,有明显的种群分化,应属于不同种。     

黑翅土白蚁长翅生殖蚁生殖行为及配对方式研究

【目的】研究黑翅土白蚁Odontotermes fomosanus(Shiraki)生殖行为及不同配对方式对新巢发育的影响。【方法】分别对雌虫、雄虫和配对的雌雄成虫生殖行为进行观察。将雌、雄虫组合成9种配对方式,室内建立170个新巢,分析初建巢生长发育状况。【结果】成虫日活动节律的两个高峰期分别位于9:00—10:00和21:00—22:00,交配集中在高峰期进行,交配前雌雄成虫有触角触碰、首尾衔接成环、互相舔食的标志性行为。生殖蚁来源于同巢和异巢的处理组,在召唤、配对、串联、交配和产卵等生殖行为中均存在差异,来源于异巢的生殖蚁,其配对时间显著长于同巢(P<0.05)。未经分飞的成虫可交配、产卵且成功孵化,3个月后,新巢死亡率为0.61%~0.99%,而分飞蚁新建巢的死亡率为0.22%~0.58%。孤雌生殖可产卵,但卵不能孵化。【结论】成虫的生殖行为有两个高峰期;远亲交配分飞蚁新建巢的生存竞争力最强。     

基于转录组数据的意大利蝗微卫星位点分析与分子标记开发

【目的】意大利蝗Calliptamus italicus (L.)是新疆荒漠半荒漠草原重要害虫。本研究利用已获得的意大利蝗转录组数据,鉴定其微卫星位点。【方法】使用MISA筛选SSR位点,利用Primer Premier 5设计引物,通过PCR扩增对引物进行验证。【结果】在意大利蝗转录组数据库中,共检测出156500个SSR位点,分布在126369条unigene中。其中,单核苷酸重复为60.88%,二核苷酸重复为23.58%,三核苷酸重复和四核苷酸重复分别为12.99%和2.04%。单核苷酸重复主要为A/T(44.38%),二核苷酸重复主要为AC/GT(12.99%)和AG/CT(8.05%)。基于筛选的SSR位点设计引物,随机挑选24对引物,对10个不同地理种群意大利蝗成虫DNA样品进行PCR扩增,共有6对引物扩增成功。【结论】本研究利用转录组数据发掘意大利蝗SSR位点,为意大利蝗分子标记、种群遗传及功能基因等研究奠定基础。     

酿酒酵母乙酸耐受性相关的微卫星分子标记筛选

【目的】筛选与酵母乙酸耐受性状紧密相关的微卫星分子标记。【方法】以两株表型差异菌株YHA和YLA作为亲本构建F2代菌株共计160株,选取15个微卫星位点通过PCR方法在40株子代中扩增产物,利用SPSS 11.5软件分析耐酸性状与微卫星序列间的相关性。【结果】找到3个与乙酸耐受性性状相关的微卫星位点,其中位点14P2与酵母乙酸耐受性状有极显著的正相关性(P<0.01),15P2和15P3与酵母乙酸耐受性具有显著的负相关性(P<0.01和P<0.05);此外对于微卫星位点14P2,耐酸亲本YHA在该位点的基因片段(344 bp)在子代耐酸菌株中出现频率达到70.6%,而不耐酸亲本YLA的基因片段(331 bp)在子代不耐酸菌株中出现的频率达91.3%。【结论】微卫星14P2的等位基因在子代菌株中的遗传具有明显的偏好性,该微卫星位点与某种耐酸基因存在一定的连锁遗传,为酵母分子标记辅助育种提供了有价值的遗传标记。     

室内饲养的小菜蛾种群近交衰退分析

【目的】分析近交繁殖对小菜蛾Plutella xylostella种群的影响,为室内繁殖小菜蛾种群提供依据。【方法】在室内条件下,连续饲养6代小菜蛾种群,比较近交种群和杂交种群在交配行为、繁殖能力、蛹重、成虫寿命及形态等方面的差异。【结果】近交繁殖各代蛹重达极显著差异,尤其第3代后,蛹重显著下降;近交各代的雌雄成虫在交配次数和交配持续时间上显著减小,尤其是第4代后,下降幅度极其明显,F6代雌(雄)成虫的交配次数和交配持续时间分别是F0代的12.9%(13.8%)和8.3%(8.9%),表明自F4代后,近交小菜蛾种群已呈现出明显的衰退现象。同样,F4代后近交种群的产卵前期、产卵期、产卵量、卵孵化率、成虫寿命等均极显著下降,但世代历期显著延长。同时,近交对雌雄成虫体长有显著影响,F6代雌雄成虫体长是F0代的60%左右。【结论】自近交繁殖3代始,会导致小菜蛾种群交配行为、繁殖及形态的变化,尤其是近交繁殖4代以后变化更为明显,使种群出现明显的衰退现象。因此,在小菜蛾室内繁殖时,隔一段时间(至多3代)采集远源虫源,避免种群衰退。     

转基因抗虫棉种植面积变化对花生田棉铃虫种群影响

【目的】棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)是花生田主要害虫之一。转基因抗虫棉全面推广后,棉铃虫种群(包括棉田、花生田、玉米田)得到有效控制。近年,随着转基因抗虫棉种植面积逐年下降,花生田棉铃虫种群呈现逐年上升趋势。【方法】本文通过调查山东省花生主产区(非棉区)龙口、招远、莱阳、文登四个县级市花生田棉铃虫成虫、卵量、幼虫量等的发生情况,分析了棉铃虫发生面积及种群数量15年(2000—2014年)的变化规律,并重点分析了主要影响因素。【结果】结果表明:花生棉铃虫发生面积受棉花种植面积影响较大,二者呈显著负相关性;花生田棉铃虫累计诱蛾量总体呈下降趋势,但与棉花种植面积相关性不显著;棉铃虫卵量、虫量与抗虫棉种植面积呈显著负相关性。【结论】所以,转基因抗虫棉种植面积减少是导致花生田棉铃虫种群数量上升的主要因素。另外,近年玉米田棉铃虫发生面积也呈逐年上升趋势,与抗虫棉种植面积呈显著负相关。所以,随转基因抗虫棉种植面积的下降,若不采取有效措施,棉铃虫种群可能会出现大发生趋势。     

星天牛转录组SSR位点特征分析

【目的】为了获得星天牛Anoplophora chinensis的SSR位点信息并开发其SSR分子标记技术,进一步为其遗传多样性以及综合治理提供理论依据。【方法】利用MISA软件,对星天牛转录组数据进行简单重复序列(SSR)位点筛选与分析;使用Primer3软件设计引物,采用PCR扩增以及电泳检测,筛选SSR引物,开发星天牛SSR分子标记技术。【结果】在9 325条unigene序列中共挖掘到2 360个SSR位点,出现频率为25.31%,涉及SSR位点序列1 758条,发生频率为18.85%。星天牛转录组中SSR的主要重复类型为单碱基重复,其次是三碱基重复,分别占总数的79.03%、12.54%。在核苷酸重复类型中,A/T基元种类数目最多,所占比例高达99.30%。SSR长度为10-11 bp的占比最高,为56.10%;重复次数为10次的数量最多,SSR位点数为1 188(50.34%)。重复次数和长度的分析结果对SSR位点的多态性获得了初步验证。在随机挑选序列设计的60对引物中,53对扩增产物达到预期大小,候选引物可用率高达88%,可在今后的研究中利用。【结论】本文对星天牛SSR位点的信息分析以及引物的设计与验证将有助于星天牛基因挖掘、种群遗传结构、遗传多样性、进化关系和综合治理的研究。