基于SNP标记的短须裂腹鱼自然群体遗传多样性分析

研究应用SLAF-seq技术开发了短须裂腹鱼(Schizothoraxwangchiachii)的SNP标记, 并使用开发的SNP标记分析了野生种群的遗传多样性。结果显示实验中RsaⅠ-HaeⅢ的酶切效率为86.93%, 共得到80.08 M reads。通过生物信息学分析, 共获得709758个SLAF标签, 其中多态性的SLAF标签共有243304个, 共得到777082个群体SNP, 测序平均Q30为94.79%, 平均GC含量为40.16%, 测得观测等位基因数为2.005, 期望等位基因数为1.5272, 观测杂合度为0.2007, 期望杂合度为0.3160, 平均遗传距离为0.1523, 遗传多样性指数为0.3386, 香浓指数为0.4827, 多态性信息含量(PIC)为0.2562, 次要基因型频率(MAF)为0.2313, 结果表明目前金沙江阿海至龙开口段短须裂腹鱼野生种群遗传多样性处于中等水平, 这和人为干扰有关。近年来短须裂腹鱼数量逐年减少, 研究短须裂腹鱼的遗传多样性对保护其种质资源起着重要的作用。     

基于SLAF-seq技术的苗药八爪金龙遗传分析

为探究苗药八爪金龙群体遗传进化和亲缘关系的远近,该研究利用简化基因组测序技术(SLAFseq)对42份八爪金龙样品进行测序,获得多态性SLAF标签。同时采用GATK和SAMtools软件在多态性SLAF中检测单核苷酸多态性(SNP)分子标记,并利用SNP分子标记分析八爪金龙样品间的遗传分化关系。结果表明:(1) 42份八爪金龙共获得246.35 Mb reads,测序质量值Q30的平均值为95.66%,GC含量的平均值为41.14%。(2)通过生物信息学的分析,获得1 769 265个SLAF标签,其中379 829个多态性SLAF标签,共开发2 299 640个SNPs分子标记。(3)利用开发的SNPs数据构建八爪金龙的系统发育树,42份八爪金龙分成两个大的类群。第一类群为细柄百两和原变种百两金;第二类群由贵州朱砂根、红凉伞、湖北朱砂根和江西朱砂根组成。江西朱砂根与其余群体关系较远,有明显的分群现象。该研究从基因组水平揭示不同地区八爪金龙资源之间的遗传关系,为八爪金龙种质资源的鉴定和遗传多样性分析提供了理论基础,所开发的SNP位点可进一步用于挖掘与品质、抗逆性等相关的基因。     

湿加松亲本间SNP遗传距离与生长性状杂种优势关系研究

通过估算湿加松亲本间SNP位点遗传距离,以有效预测杂交后代的树高、胸径、材积杂种优势,为分子辅助交配设计育种提供参考。利用SLAF-seq技术对131个湿加松亲本种质资源进行测序,获得有效的SNP标记;基于SNP位点信息,利用MEGA5.0软件估算13个湿加松亲本间遗传距离,并进行聚类分析,同时利用SPSS软件分析13个杂交组合生长性状杂种优势与SNP遗传距离的相关性。SLAF-seq共获得53 952个多态性SLAF标签,96 736个有效SNP标记;湿加松亲本间遗传距离介于0.425 1～0.490 6,亲本间SNP遗传距离与树高、胸径、材积生长性状杂种优势相关系数分别为0.680、0.648、0.624,均达到显著正相关水平。SLAF-seq技术可提供海量SNP位点,根据海量SNP位点信息可估算湿加松亲本间遗传距离,以有效预测树高、胸径、材积杂种优势。     

梁山慈竹体细胞突变体No.30的SLAF-seq特异分子标记分析

梁山慈竹体细胞突变体No.30具有纤维素含量高、木质素含量高、纤维细胞长度长、纤维细胞长宽比大等特点,但由于梁山慈竹主要进行无性繁殖,不易获得纯合植株,突变体No.30的分子水平鉴定一直无法进行,严重阻碍了该突变体的推广利用。对梁山慈竹体细胞突变体No.30进行特异分子标记分析,并初步确定其性状变异来源。本研究利用SLAF-seq技术分别对突变体No.30以及同地区野生型梁山慈竹群体（CK）的基因组进行了简化基因组测序。经过了测序、建库、多态位点开发、特异多态性位点筛选等过程,最后对特异多态性位点筛选结果进行注释分析。结果发现突变体No.30的GC含量、纯合InDel数低于野生型梁山慈竹,而检测到的InDel总数以及杂合InDel数却高于野生群体。对SLAF-seq得到的InDel、SNP位点进行特异性筛选,获得了突变体No.30中稳定存在的特异InDel/SNP标签,包括特异C-T转换9381个、特异A-G转换9472个、特异InDel 329个。通过对这些特异SLAF标签进行注释,发现有6个特异SNP标签和1个特异InDel与纤维素合成相关,3个特异SNP标签与木质素合成相关,以及4个特异SNP标签和1个特异InDel与纤维细胞形态建成有关。这些结果表明突变体No.30在体细胞培养的过程中在基因组水平上发生了突变,并初步确定了其性状变异来源。但这些特异SLAF标签与突变体No.30在纤维素含量和木质素含量,以及纤维细胞发育等性状方面的相关性仍需进一步验证。     

基于SLAF-seq简化基因组技术的沙冬青SNP位点开发及遗传分析

选取分布在内蒙古、宁夏、甘肃10个地点的沙冬青个体,用SLAF-seq简化基因组技术进行测序。以大豆基因组为参照,通过生物信息学分析进行实验方案的系统设计,筛选特异长度的DNA片断,构建SLAF-seq文库,并通过高通量测序的方式获得海量序列,再通过软件分析比对,获得多态性SLAF标签,最后在多态性SLAF标签上开发大量特异性SNP位点。结果共获得374265个SLAF标签,其中多态性SLAF标签56295个。通过序列分析,共开发得到127278个SNP。对所有的SNP根据完整度>0.5,MAF>0.05过滤,共得到102025个高一致性的群体SNP。基于过滤后的SNP,运用数学统计学方法,对10份沙冬青个体完成系统进化树、群体结构、PCA分析,从基因组水平揭示不同个体之间的遗传分化关系。结果表明,通过群体结构分析发现这10个地点的沙冬青都来源于同一祖先,但由于地理位置的影响使得这10个地点的沙冬青在生长发育过程中发生了遗传分化。通过系统进化树发现分布在内蒙古的沙冬青具有较近的亲缘关系,甘肃和宁夏的沙冬青有较近的亲缘关系。     

基于全基因组SNP分子标记分析青海云杉遗传结构

以张掖龙渠青海云杉（Picea crassifolia）无性系种子园中的106个青海云杉亲本无性系为研究材料,采用改良CTAB法,提取的青海云杉基因组DNA,构建SLAF文库并进行高通量测序,之后分析SLAF测序数据和筛选SNP位点,基于邻接法分析得到样品的聚类情况。研究得出：将测序的水稻日本晴reads与其参考基因组进行比对,显示本试验双端比对效率为95.33%,说明SLAF建库成功。本研究中所测序列的Q30较高,碱基测 序错误率低,测序质量高;本研究共开发4 058 883个SLAF标签,标签的平均测序深度为21.21×。共开发 12 275 765个青海云杉SNP标记,各青海云杉样本的SNP数量为1 890 934~4 487 841。利用已开发的高质量青海云杉SNP标记,构建了106个青海云杉的系统发育树,发现来自不同种源的青海云杉在各组中分布比较均匀,不同种源的青海云杉多聚为一类。通过SNP标记和主成分分析,这些无性系来源于同一个祖先的可能性较大,表明无性系间亲缘关系相近。为今后遗传多样性的分析、遗传图谱的构建等提供了基础数据,也为青海云杉初级种子园去劣疏伐提供依据,为高世代种子园的营建奠定基础。     

澜沧江中上游光唇裂腹鱼四个地理群体遗传多样性分析

利用简化基因组测序对澜沧江中上游的苗尾-功果桥库区、黄登-大华桥库区、里底江段和乌弄龙江段4个地理群体60个光唇裂腹鱼(Schizothorax lissolabiatus Tsao)样本进行了简化基因组测序, 平均测序深度255.26X, Q30为94.96%, 平均GC含量为39.80%; 测序获得多态性SLAF标签252623个, SNP标记1151083个, 其中, SNP平均完整度为36.66%, SNP平均杂合率为9.5%; 通过测序结果进行遗传多样性分析, 结果表明, 观测等位基因数均为2, 平均期望等位基因数为1.4211—1.5029, 平均观测杂合度为0.2381—0.3131, 平均期望杂合度为0.2690—0.3115, 平均多样性指数为0.2868—03248, 平均香浓指数为0.4269—0.481, 平均次要基因频率(MAF)为0.1854—0.2216, 平均多态信息含量(PIC)为0.2237—0.2553; AMOVA分析结果显示, 在总的变异中, 89.73%的遗传变异来自群体内部, 10.27%的遗传变异来自于群体间, 群体间遗传分化指数在–0.0150—0.1299(P<0.05), 表明群体间存在不同程度的分化。4个群体间遗传距离为0.05—0.15, UPGMA聚类表明, 苗尾-功果桥库区、黄登-大华桥库区和里底3个地理群体相互交叉聚类, 乌弄龙地理群体单独聚为一类。综上, 4个群体的遗传多样性处于中等水平, 遗传距离及聚类结果与试验群体地理距离基本相符, 研究结果将为光唇裂腹鱼种质资源评价与保护提供参考依据。     

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。     

高粱株高相关基因SbPH11分子标记的开发和应用

生物量是饲用高粱的重要性状,株高与生物量呈正相关性。本研究以237份高粱自交系关联群体为材料,筛选到株高关联基因SbPH11的两个功能性SNP位点,两个SNP位点组合的单倍型共3种：SbPH11-Hap1、SbPH11-Hap2和SbPH11-Hap3,SbPH11-Hap2所对应的高粱材料的株高极显著高于SbPH11-Hap1和SbPH11-Hap3所对应的高粱材料的株高,SbPH11-Hap1的高粱材料株高极显著高于SbPH11-Hap3的高粱材料株高。针对SbPH11的两个功能性SNP位点开发了KASP分子标记,利用该标记对30份高粱种质资源进行了基因分型和表型验证,结果证实开发的KASP分子标记可以准确地鉴定出SbPH11两个功能性SNP位点的基因型。该KASP分子标记可高效准确地预测不同高粱种质资源的株高类型,可应用于高粱株高的早期筛选和分子标记辅助选择育种。     

基于简化基因组测序的大黄鱼耐高温性状全基因组关联分析

利用Illumina HiSeqTM 2500测序平台, 对通过高温胁迫实验筛选得到的20尾耐高温和20尾不耐高温的大黄鱼(Larimichthys crocea)进行了简化基因组测序(SLAF-seq), 每个样本的平均测序深度达到10.26×, 共获得419211个高质量的群体单核苷酸多态性(SNP)位点 。利用TASSEL软件的混合线性模型(MLM)进行全基因组关联分析(GWAS), 共筛选到38个与大黄鱼耐高温性状显著相关的SNP位点(P<2.39E–08)。利用BLAST程序定位每个SNP位点在大黄鱼基因组中的位置, 并分析其周围的功能基因。结果在38个SNPs附近共找到26个已知的功能基因, 这些基因主要与细胞转录、代谢、免疫等功能相关。研究结果可为下一步大黄鱼耐高温分子机制解析及耐高温品种的选育提供参考。     

梯棱羊肚菌全基因组SNP/Indel分析及基于Indel标记的遗传连锁图谱构建

基于梯棱羊肚菌Morchella importuna两个子囊孢子培养物的全基因组测序数据,对全基因组范围内的变异位点进行分析。共鉴定到18 438个变异位点,平均每Mbp的变异位点数量为361个;变异位点以单核苷酸多态性SNP为主,共计17 104个,基因组中SNP的频率为335SNPs/Mbp;Indel多态性位点1 334个,以2-10bp的插入缺失为主;73.4% SNP/Indel位于基因间隔区域,外显子区域共检测到3 042个变异位点,占总数的16.50%;对基因功能产生确定影响的移码突变有1 088个,占5.90%,错义突变916个,占比4.97%;不同Scaffold上的SNP/Indel出现频率不同,SNP频率最大的为Scaffold80,平均每Mbp包含2 856个SNP,频率最低为Scaffold60和Scaffold75,分别为16SNPs/Mbp和30SNPs/Mbp;对≥11bp的Indel变异位点进行标记开发和多态性群体分析,成功开发出75对Indel标记。采用原生质体单细胞分离技术,获得了梯棱羊肚菌M04的两个可亲和的同核体菌株M04P01和M04P40,同时采用来自M04子囊果的58个单孢菌株作为作图群体,初步构建了包含75个Indel标记和1个交配型基因的梯棱羊肚菌遗传连锁图谱,共获得12个连锁群,连锁群总长度273.7cM。     

基于重测序信息的金针菇菌株资源遗传多样性及群体结构分析

通过对来自国内外的28份金针菇菌株资源的重测序共计检测到SNP位点1 241 583个,InDel位点623 670个。通过筛选分型,1 474个高质量SNP标记（多态信息含量指数PIC介于0.101-0.966之间）被用于金针菇资源群体多样性和结构分析。经计算,菌株间遗传距离在0.057-0.631之间。UPGMA进化树拓扑结构显示栽培菌株是其与野生菌株混合分支的一个亚支,自然栽培和工厂化栽培菌株可各自聚成一支,符合金针菇育种历史。群体结构结果显示金针菇种质资源包含5个亚群。主成分分析显示菌株在二主分之间的位置及互相间距离基本符合进化树分类、群体结构和遗传距离。本研究为金针菇分子标记和基因型的确定提供序列基础,也为后续资源保护利用、重要农艺性状的基因定位和基于分子标记的聚合育种提供理论依据。     

杂交兰转录组SSR信息分析及EST-SSR标记开发应用

该研究主要开发筛选适用于杂交兰的EST-SSR引物,为杂交兰种质资源评价和遗传变异研究等提供可靠的分子标记。该研究对杂交兰进行转录组高通量测序,挖掘SSR位点和开发EST-SSR标记,并对不同种质的遗传多样性进行分析。结果表明,从31724条杂交兰Unigene中检测出18603个SSR位点,SSR出现频率为58.64%;SSR位点中的主导类型是单核苷酸重复,占总SSR的65.10%,其次是二核苷酸(23.56%)和三核苷酸(10.76%)重复;优势重复基元为A/T、AG/CT、AT/AT和AAG/CTT,分别占总位点的64.72%、13.74%、8.19%和2.51%。利用Primer Premier 5.0共设计了565对SSR引物,从筛选出的64对有效扩增引物中随机选择28对引物,对40份杂交兰种质进行多态性验证与遗传关系分析,其中16对(占57.14%)引物表现出可重复的高多态性,平均多态信息量(PIC)达0.789。基于扩增的多态性SSR信息,40份种质资源可聚为4类,聚类结果与其遗传背景基本一致。该研究印证了转录组测序获得的Unigene是SSR标记开发的有效来源,开发的EST-SSR引物可为杂交兰及近缘种的良种鉴别、遗传图谱构建、分子标记辅助育种及功能基因挖掘等提供有价值的候选标记。     

尼罗罗非鱼ghrelin基因的多态性及其与生长性状相关SNP位点的筛选

为了研究尼罗罗非鱼(Oreochromis niloticus)生长激素促分泌素基因(ghrelin)的多态性及其与生长的相关性, 研究以两个尼罗罗非鱼群体(快长群体和基础群体)的DNA样本各40份为模板, 通过PCR扩增和测序获得ghrelin基因序列。通过Dnasp v5和MEGA 5.0分析序列多态性、筛选有效SNP 位点; 采用Snapshot法对两个群体子代ghrelin基因中SNP位点进行基因分型, 然后分析SNP位点基因型与生长性状的相关性。结果表明, 快长群体ghrelin基因中的单核苷酸变异位点数(S)比基础群体要少, 而核苷酸多态性(Pi)和平均核苷酸差异数(K)要略高于基础群体。共筛得3个有效SNP 位点(S1、S2和S3), 均分布于第1个内含子中。遗传结构分析表明, 3个SNP 位点在两个群体的子代中均为低度多态性位点(PIC0.25), 但处于Hardy-Weinberg平衡(P0.05);快长群体子代中3个SNP 位点的观测杂合度、期望杂合度和多态信息含量等遗传多样性参数均小于基础群体子代的相应值, 3个SNP 位点的遗传多样性参数、基因型和基因频率在同一群体中高度一致, SNP 位点之间完全连锁。两个群体子代中3个SNP 位点处的优势基因型相同, 但快长群体子代中优势基因型频率要明显大于基础群体子代中相应基因型频率。对两个群体子代的生长性状与SNP基因型进行关联性分析的结果表明,尼罗罗非鱼个体的多项生长指标(体重、体长、体高、头长和尾柄高等)在不同基因型中存在显著差异(S1:GG AG, S2:TT AT, S3:AA AT)(P0.05)。D1双倍型(S1:GG, S2:TT, S3:AA)所对应的尼罗罗非鱼个体的多项生长指标(体重、体长、体高、头长和尾柄高等)显著高于D2双倍型(S1:AG, S2:AT, S3:AT)。以上结果表明, 尼罗罗非鱼ghrelin基因3个SNP 位点完全连锁, D1双倍型与快长性状密切相关, 可作为尼罗罗非鱼分子标记辅助育种的候选标记。     

基于珙桐SNP位点的dCAPS标记开发

本研究收集了珙桐、喜树等19份植物材料,运用分子生物学和生物信息学手段比对分析了rpoB,rpoC,matK等8个基因碱基序列上的单核苷酸多态性(SNP)位点,在atpF-atpH基因上找到了合适的SNP位点并设计了dCAPS引物,经PCR扩增和酶切验证后,将SNP转化为衍生型酶切扩增多态性序列(dCAPS)标记,可促进SNP标记在珙桐的遗传图谱构建、基因定位、种质资源鉴定、遗传多样性研究等领域的应用。     

木薯种质W_x基因序列的遗传多态性研究

颗粒结合型淀粉合酶(GBSSI)是植物直链淀粉合成的关键酶,主要由W_x基因编码。本研究选用51份木薯种质资源,设计引物对W_x基因进行PCR扩增后测序。通过对获得的W_x基因序列进行了遗传多态性研究,表明其具有很大的保守性。分析W_x基因的SNP分布特点显示其主要分布在第二内含子和第四内含子之间。通过生物软件分析预测其SNP产生对颗粒结合型淀粉合酶(GBSSI)的物理化学、二级结构和三维结构的影响。本研究了解了不同种质间W_x基因的差异,可为木薯的育种提供参考依据。     

SSR标记对不同黄籽甘蓝型油菜亲本材料的遗传分析

杂交育种中,亲本选配是育种成败的关键。本研究以重庆市油菜工程技术研究中心提供的180份甘蓝型黄子油菜亲本种质为材料,应用分布于不同连锁群的60对SSR标记进行了分析,共检测出308个标记位点,每对引物在不同亲本材料之间的等位基因数在1～11个之间,平均位点为5.1个。其中多态性位点207个,多态率达67.2%。对SSR扩增结果进行UPGMA分析,在遗传距离0.566处,180个品种(系)分为3个类群,聚类结果与种质来源比较一致,本研究为甘蓝型油菜黄子杂交育种和优势组合的选配提供了理论依据。     

菠萝种质目标起始密码子(SCoT)遗传多样性分析

利用SCo T分子标记技术对来自9个国家或地区的46份菠萝种质进行了遗传多样性分析,并对SCo T标记在菠萝研究中的效率做了探讨。结果表明,SCo T标记在菠萝种质中具有丰富的多态性,引物多态性条带百分比在75%~100%之间,平均为94.61%;引物的有效等位基因数(Ne)、Nei's基因多样性指数(H)、Shannon's信息指数(I)和多态性信息含量(PIC)平均值分别为1.45、0.27、0.41和0.28,表明SCo T标记具有较高的多态性检测效率。基于SCo T标记计算获得的遗传相似系数对菠萝种质做聚类分析,46份菠萝种质可被划分为5个类群,其中,第Ⅰ类群所包含的菠萝种质数量最多,占菠萝种质总数的84.78%。主成分分析获得了与聚类分析不尽一致的结论,但两者反映的种质亲缘关系基本一致。本研究结果将为我国菠萝种质的鉴定、保存和科学利用提供一定的理论依据。     

新疆沙冬青基因组调查测序与基因组大小预测

新疆沙冬青是中国荒漠地区代表性常绿阔叶植物,属于第三纪孑遗植物。其极强的逆境耐受性受到了研究者的广泛关注,但由于缺乏基因组序列,分子生物学研究水平进展缓慢。本研究对新疆沙冬青进行了基因组调查测序,共得到65 Gb大小的双端测序数据。结合基于K-mer分析和流式细胞分析的方法,预测基因组大小、杂合率和GC含量等特征,估计基因组大小为770~787 Mb。测序数据拼接构建得到contigs的N50为684 bp,总读长为0.538 Gb;进一步组装后scaffolds的N50为12.09 kb,总读长为0.602 Gb。对拼接数据进行SSR分子标记预测,共得到151858个SSR,其中二核苷酸重复单元比例最高为56.39%,在二核苷酸重复单元中,AT/TA组成形式占多数。本研究首次报道了荒漠植物新疆沙冬青的基因组特征,为后续基因组学研究提供参考。     

基于地黄转录组数据的SNP标记开发与地黄指纹图谱构建

地黄(Rehmannia glutinosa)是一种具有较高药用价值和经济价值的植物。准确的品种鉴定对地黄种质管理和育种至关重要,使用SNP分子标记来鉴定地黄种质和构建指纹图谱对地黄分子标记育种提供了新方法。利用地黄转录组数据和SRA数据库中的3个地黄转录组数据比对,寻找候选SNP,用PCR技术扩增和序列分析研究28个地黄品种候选SNP变异。从地黄转录组数据中获得了102 075条Unigenes,其中共有SNP位点35 339个,发生频率为0.51/kb;从中随机选取40个候选SNP位点,设计引物39对,用PCR和序列分析从中筛选出7对好的SNP引物,包含8个多态性好的SNP位点;利用最终筛选出的8个SNP位点构建地黄指纹图谱,可以将17个不同地黄种质区分开,可用于地黄种间和种内品种的鉴定。