基于RAD-seq技术的异型花SSR信息分析

用RAD-seq（restriction-site associated DNA sequencing）对异型花（Sinoswertia tetraptera（Maxiowicz） T.N.Ho,S.W.Liu & J.Q.Liu）进行简化基因组测序,并借此分析异型花的SSR（simple sequence repeats）信息。利用SR search软件甄别所得序列中的SSR,得到了双端各有至少100 bp的SSR位点5 844个,其中5 339个（91.38%）成功设计引物,而三核苷酸SSR位点最多（3 323个）;在能成功设计引物的SSR位点中,重复序列长度包括17种（12~36 bp）;重复序列的基序共277种,其中五核苷酸基序种类最多（106种）;随机挑选10对SSR引物,用4个异型花居群的32个个体检测检测其可用性和多态性,经PCR和聚丙烯酰氨凝胶电泳检测,有4对（ST2、ST3、ST6和ST10）成功扩增并表现出多态性;经GENEPOP 4.4对4个位点分析,显示其等位基因数量均值为6,多态性较高且不连锁（P<0.01）;4个位点在多数居群中偏离哈迪温伯格平衡（P<0.01）且存在较高的纯合子数量（观测杂合度均值0.023）,该结果归因于异型花主要进行自花授粉,在自然界中很难形成进行自由交配的居群;此外,ST2和ST6可在椭圆叶花锚（Halenia elliptica D.Don）中成功扩增,具有潜在通用性。本研究将为日后基于异型花SSR标记的相关研究提供数据库支持。     

马铃薯甲虫基因组SSR位点分析及引物效率的验证

SSR作为一种微卫星分子标记方法,被广泛用于遗传多样性相关的研究,而SSR引物是否高效是影响整个实验结果的重要因素。本研究利用生物信息学手段,对马铃薯甲虫基因组数据进行分析,搜索基因组SSR位点,并设计引物和验证SSR引物的效率。最终在马铃薯甲虫基因组中共检测出SSR位点81 937个,且这些位点中以单核苷酸、二核苷酸、三核苷酸重复为主;从SSR位点的平均分布距离来看,单、三、四核苷酸重复在马铃薯甲虫基因组中平均分布距离较小,分别为2.21 kb、8.39 kb、36.21 kb。马铃薯甲虫基因组SSR位点中,优势基序总数为68 388个,比例高达83.46%,其中,单核苷酸以A/T重复基序占绝对优势,二核苷酸重复的SSR位点中,以AG/CT重复基序为主,三核苷酸重复的位点中,以AAT/ATT重复基序为主;在ClassⅠ长度的SSR位点中,以二核苷酸、三核苷酸重复的数量最多,比例高达82.32%;最后设计19对SSR引物测试效率,其中14对成功扩增条带,11对为多态性引物,其平均多态性条带6.27条。多态性引物的PIC值在0.375-0.794,平均值为0.600,大于平均值的引物为6对,占有效扩增引物的54.5%。研究表明,利用生物信息发掘SSR位点的方法简便高效,这为后续进一步利用SSR引物研究马铃薯甲虫的遗传多样性,及在其它昆虫中开发SSR引物开发奠定研究基础。     

濒危植物羊踯躅全基因组SSR标记开发与鉴定研究

该研究利用基于全基因组限制性酶切位点简化基因组测序技术（RAD seq技术）,开发濒危植物羊踯躅（Rhododendron molle G. Don）全基因组SSR标记,并对3个群体共63份羊踯躅材料进行验证鉴定,为进一步研究羊踯躅的遗传多样性和群体遗传结构以及保护利用提供技术支持。结果显示：（1）羊踯躅基因组测序获得原始数据7.653G bp,过滤后为7.513G bp;经组装发现,羊踯躅171.534 M bp的基因组分布在498 252 contigs中。（2）通过SSR检测,在11 961 SSR位点中获得了11 687对SSR分子标记,并且二核苷酸为基序的重复类型最丰富,达51.76%。（3）随机选取128对SSR标记在6个羊踯躅株系中进行PCR扩增,获得20对高多态性的SSR标记。（4）用所选的20对多态性SSR标记对3个群体共63份羊踯躅材料进行验证分析发现,这些多态性SSR标记位点的等位基因数为4~16个,期望杂合度（H_e）为0.489~0.908。 研究表明,羊踯躅的SSR丰度适中,且二核苷酸为羊踯躅中最丰富的重复序列,该实验进一步证明RAD seq技术是一种经济有效的基因测序方法,实验中开发的SSR引物将有助于进一步研究羊踯躅和其他近缘种的群体结构和多样性。     

龙眼顶芽转录组简单重复序列(SSR)标记信息分析及分子标记开发

随着新一代测序技术的发展,大量的转录组数据和表达序列标签(EST)成为开发简单重复序列(SSR)标记的可利用资源。本研究利用MISA软件筛选龙眼(Dimocarpus longan)顶芽转录组数据库序列,从114 445条龙眼转录组unigene序列中发现11 546个SSR位点,SSR出现频率为10.09%。其中1 975条unigene含有两个或两个以上EST-SSR位点,占所有SSR位点的比例为17.10%,SSR出现的平均距离为7.52 kb。从龙眼转录组SSR核苷酸基序类型来看,二核苷酸(52.11%)和三核苷酸(46.15%)出现频率最高,占所有核苷酸出现频率的99.26%。在龙眼转录组SSR中二核苷酸重复基元出现频率最高的是AG/CT(4 250个,占36.81%),三核苷酸重复基元出现频率最高的是AAG/CTT(1 109个,占9.61%)。对含SSR位点的9 571条unigene序列进行引物设计,共设计出了8 347对SSR位点特异引物。随机挑选合成50对EST-SSR引物,以‘石硖’、‘储良’、‘古山2号’、‘立冬本’等四份龙眼材料的基因组DNA为模板对这批引物进行PCR扩增、筛选,结果表明,其中21对引物能产生理想的PCR产物,有效扩增率为42%;16对引物扩增条带具有多态性,占有效引物的76.2%;16对多态性引物共扩增获得50个条带,其中多态性片段21个,每对引物平均产生1.31个多态性片段。     

甘薯与牵牛EST资源的SSR信息分析

为挖掘番薯（Ipomoea）属EST-SSR资源,从NCBI数据库下载23406条甘薯（Ipomoea batatas (L.) Lam.）EST和62282条牵牛（Ipomoea nil (L.) Roth）EST,利用生物信息学软件预处理、去冗余、拼接处理后得到12812条无冗余的甘薯EST（6.70 Mb）和28422条牵牛唯一序列（17.19 Mb）。对这些序列进行SSR搜索,在甘薯上获得328个SSR位点,发生频率为2.56%;牵牛上筛选到962个SSR位点,出现频率为3.38%。甘薯和牵牛EST-SSR具有多个共同特征：在SSR位点中,主要是二核苷酸重复类型,其次是三核苷酸重复;在二核苷酸重复中,出现最多的重复基序为AG/CT,其次是AT/AT;在三核苷酸重复中,主要基序是AAG/CCT;SSR位点的长度主要集中在20~22 bp。结果表明,这些搜索出的EST-SSR重复基序类型丰富、多态性潜能高,具有较高的开发和利用价值。     

山地虎耳草转录组SSR信息分析

利用MISA（MicroSatellite）软件对山地虎耳草转录组拼接序列进行微卫星位点信息分析,为后期SSR标记的开发和物种遗传多样性检测提供候选序列。结果发现,在拼接得到的63 763条Unigene序列中含有4 622个SSR,发生频率为7.25%,有110种重复基元,平均每10.00 kB出现一个SSR位点。山地虎耳草转录组序列的SSR主要集中在三核苷酸重复（55.50%）,其次为二核苷酸重复（30.23%）。二核苷酸重复和三核苷酸重复中的优势重复基元分别为AG/TC和AAG/TTC。二核苷酸重复基元的重复次数类型最多,跨度最大,具有更高的多态性,三核苷酸次之,而四、五、六核苷酸重复类型很少。山地虎耳草转录组SSR以5~9次重复为主,且SSR数量随着重复次数的增加逐渐减少,基序长度主要集中于12~30 bp,多态性均在中等以上。     

基于转录组数据的密花香薷SSR位点特征分析

利用MISA软件对密花香薷转录组42 362条Unigene进行SSR位点搜索,并对其SSR序列结构及分布特征进行了分析。结果表明:(1)密花香薷转录组Unigene序列中共检测到17 564个SSR重复序列,分布于11 903条Unigene上,出现频率为28.10%,平均每3 200 bp出现一个SSR位点。(2)单、二、三核苷酸重复类型为密花香薷转录组SSR位点的主导基序类型,占总SSR位点的97.27%,3种主导基序类型中,单核苷酸所形成基元类型数量最多,共检测到169个基元类型(51.22%),单核苷酸(A/T)n基元类型占明显优势,二核苷酸重复类型(AG/CT)n基元类型占优,分别占总SSR位点的50.60%和12.17%。(3)单核苷酸SSR位点所包含重复次数最多(49),重复次数介于10～66,同一基序类型不同重复次数所形成的SSR位点数量差异较大,随重复次数的增加,SSR位点数呈下降趋势。(4)密花香薷转录组二至六核苷酸基序SSR序列长度集中在12～30 bp区间,共包含有8 190个SSR位点,占所统计SSR位点的95.60%,1 589 (≥20 bp)个SSR序列具有极高的多态性,占所统计SSR位点的18.54%。综合出现频率、分布密度、基元重复次数和长度变异等多个研究结果发现,密花香薷转录组检索到的SSR序列表现出较高的多态性潜能,具有较大的开发价值。该研究为后续密花香薷SSR分子标记引物开发奠定了理论基础。     

烟草叶绿体基因组和线粒体基因组SSR位点分析

利用生物信息学方法对烟草叶绿体和线粒体基因组数据中的SSR信息进行了分析.结果表明,在叶绿体和线粒体基因组中分别获得186和578个SSR位点,SSR间的平均距离分别为838 bp和745 bp.在SSR的分布区域上,绝大多数SSR位点分布在UTR(尤其是5’UTR)区域;在SSR重复碱基类型上,主要集中在二、三碱基重复,二者占总SSR位点的90％以上,其中三碱基重复类型丰度最高.利用全部657对SSR引物在供试的10份烟草材料中进行扩增,发现所有引物均能获得目的片段,但在普通烟草内品种间并未检测到多态性,而在烟草种间有26对叶绿体基因组SSR引物和178对线粒体基因组SSR引物扩增出多态性条带,表明来源于烟草叶绿体基因组和线粒体基因组的SSR标记适合用于烟草种间进化、分类、遗传多样性等方面研究.     

基于转录组测序信息的水生植物莕菜SSR标记开发

利用软件MISA对水生植物莕菜转录组测序所获得的79536条EST序列进行分析,共检测出12319个EST-SSR位点。在莕菜的EST-SSR中,二核苷酸和三核苷酸重复单元是主导类型,分别占总SSR的57.31%和30.87%,其中AG/CT、AAG/CTT分别是二、三重复单元类型的优势重复基元,分别占总SSR的29.76%和8.66%。随机挑选了130对EST-SSR引物对莕菜两个居群进行遗传多样性检测,结果发现：78对引物能扩增出清晰可分辨的条带,其中37对能成功检测出多态性,引物多态率为 47.44%。这些多态性引物共检测出114个等位基因,每个位点2~6个,平均3.08个。观测杂合度（H_o）及预期杂合度（H_e）分别在0.229~1.000和0.351~0.756之间,多态信息含量PIC值在0.286~0.698之间,平均达0.495。以上研究结果表明,通过莕菜转录组测序产生的EST数据来开发SSR标记是一种简单而高效的途径,这些新的SSR分子标记为研究莕菜的居群遗传多样性及其遗传结构提供了工具。     

丝瓜转录组SSR位点分析及其分子标记开发

对丝瓜(Luffa cylindrica)开展转录组测序分析,共获得58 073条unigene(序列总长约52 087 451 bp),共检测到8 693个SSR(simple sequence repeat)位点,平均分布距离为5.99 Kb;其中,SSR位点中主导类型为二核苷酸重复类型,占总SSR的45.89%;其次,三核苷酸重复类型,占38.89%。二核苷酸重复基序中以AG/CT为主,三核苷酸重复基序以AAG/CTT为主。通过Primer 3.0设计得到7 563对SSR引物,随机选择30对SSR引物,对32种不同来源的丝瓜进行多态性验证分析,其中,22对(占73.33%)引物表现稳定可重复的多态性。利用UPGMA作图,将32份供试材料分为普通丝瓜和有棱丝瓜2类,这2类丝瓜可以进一步分别被分为2个亚群,丝瓜类群的划分与有无棱沟密切相关,与形状、颜色有较高的相关性。通过对丝瓜转录组分析可获得较高频率的SSR位点且类型丰富,为丝瓜遗传多样性分析和遗传图谱构建提供更加丰富可靠的标记选择。     

竹子叶绿体基因组SSR分子标记的开发及其应用

为探讨观赏竹叶片异质性的机理,根据麻竹(Dendrocalamus latiflorus)和绿竹(Bambusa oldhamii)叶绿体基因组序列开发SSR分子标记。结果表明,在麻竹和绿竹叶绿体基因组中分别存在87和86个SSR位点,其中三核苷酸重复类型最多,其次为单核苷酸重复类型。根据SSR位点设计21对引物,其中11对引物对6竹种能够扩增出稳定、清晰的条带,且具有多态性,引物有效率达到52.4%。聚类分析表明,6竹种可分为两大类群,与形态学分类结果基本一致。有4对引物在菲白竹(Pleioblastus fortunei)和白纹椎谷笹(Sasaella glabra f.albo-striata)的花叶中具有多态性,可作为区分观赏竹叶片异质性的分子标记。     

芦笋EST资源的SSR信息分析

为了在芦笋中开发EST-SSR功能性标记,对来源于NCBI公共数据库的8590条芦笋(AsparagusofficinalisL.)EST序列进行简单重复序列SSR搜索。剔除冗余序列,得到非冗余序列8377条。在非冗余序列中共挖掘出469个EST-SSR,平均相隔14.80kb出现1个SSR。在所有的重复基序中,二核苷酸重复基序的SSR所占比例最高40.51%(190/469),其次是三核苷酸34.97%(164/469),六核苷酸21.11%(99/469)。在所有基序里,CT/AG出现的频率最高有62次,占全部重复基序的13.22%(62/469)。选取含SSR的EST序列30条,并利用primer5软件设计引物,进行SSR位点的扩增,其中27对引物扩增产物,24对有较清晰可靠的目标扩增条带,占引物数的80%,且所检测出的芦笋等位基因数量较丰富,平均4.93个/对。这些EST-SSR标记的开发将有助于芦笋群体遗传多样性、遗传图谱构建、基因定位、分子标记和系谱分析等方面的研究。     

3种烟草基因组SSR位点信息分析和标记开发

利用生物信息学方法对绒毛状烟草、林烟草和本塞姆氏烟草3份烟草野生种基因组数据中的SSR位点信息进行了分析。结果表明,在全长分别为2.14Gb、2.44Gb和2.59Gb的绒毛状烟草、林烟草和本塞姆氏烟草基因组中分别获得153 357个、196 493个和278 784个SSR位点,平均相隔13.94kb、12.42kb和9.31kb出现一个SSR。在SSR位点分布区域上,绝大部分的SSR位点分布在内含子和UTR(尤其是5′-UTR)区域;在SSR基序类型上,主要集中在二、三碱基基序且二者占总SSR位点数目的80%以上,并以二碱基基序类型丰度最高;在SSR基序结构上,基因组中出现频率及数量最高的是含有A(T)n的基序结构;在SSR基序的重复次数上,除单碱基基序类型外,重复次数多在3~10次之间。利用分别属于5个不同烟草组的8份烟草材料验证所合成的300对引物,所有合成的引物均能扩增获得目标片段,其中有80对引物存在扩增多态性。表明来源于绒毛状烟草、林烟草和本塞姆氏烟草基因组的SSR标记在亲缘关系相对较近的烟草种间具有高度保守性和通用性,基于此3份烟草野生种基因组数据开发SSR引物用于后续的相关遗传研究具有可行性。     

基于转录组序列的长柄双花木SSR标记开发

双花木属(Disanthus Maxim.)是金缕梅科(Hamamelidaceae)最原始的单种属,为东亚地区特有属。长柄双花木(D.cercidifolius var.longipes H.T.Chang)是日本特有植物双花木(D.cercidifolius Maxim.)的变种,仅分布于我国南方地区,为国家Ⅱ级保护植物,被列入我国濒危植物种名录,在研究金缕梅科系统发育和东亚植物区系地理演化等方面具有重要的科学价值。由于可利用的SSR标记引物数量不足,阻碍了长柄双花木遗传学研究。本研究对长柄双花木转录组序列进行高通量测序,采用de novo组装方法,共获得32325条unigene。利用MISA软件,搜索到13779个SSR位点,SSR位点发生频率为42.63%,位点分布频率为1/2.95 kb。不同重复基序类型中,二核苷酸重复基序数量最多,占总数44.10%;单核苷酸重复基序次之,占总数37.90%;三核苷酸重复基序,占总数16.71%。二核苷酸重复基序中,AG/CT重复基序数量最多;三核苷酸重复基序中,AAG/CTT重复基序数目最多,其次是ATC/ATG、ACC/GGT和AGC/CTG。从不同种群中任取1株构成8株无亲缘关系的随机样本,对随机合成的60对SSR引物的有效性进行琼脂糖电泳检测的结果表明,46对引物扩增出目的条带,扩增率达76.67%。进一步利用TP-M13-SSR技术基因分型结果显示,30对引物扩增产物显示出多态性,多态位点百分比为65.22%。这表明,基于转录组序列开发的长柄双花木SSR位点多态性较高。本研究结果有助于后续的长柄双花木种群遗传学及系统进化等方面研究。     

木麻黄EST序列中SSR的分布特征及有效SSR标记的筛选

从NCBI的EST数据库中获得的木麻黄EST序列共有34 752条,进行拼接后得到全长7 278.578 kb的非冗余序列(Unigene)12 062条,并从中检索得到分布于353条Unigene的367个SSR位点,SSR检出率为2.93%,平均分布距离为19.83 kb,包括39种重复基序类型。其中,以二核苷酸和三核苷酸为主要类型,在总SSRs中所占比例分别为57.77%和34.60%;而二核苷酸重复基序中,AG/CT所占比例最高,为93.87%;在三核苷酸重复基序中AAG/CTT所占比例最高,为44.09%。对检索出的EST-SSR位点设计得到97对引物,其中32对为可有效扩增引物。Blastx分析发现77.3%的含SSR位点的EST序列与非冗余蛋白序列数据库中功能序列具有同源性,而功能已知的序列中葡萄来源的序列占有最大比例(10.4%)。GO功能分类发现,含有SSR位点的EST序列中有47.3%至少具有1个GO注释,归入细胞组分的序列最多,而其中细胞质和细胞核的功能项所占比例较大。     

华仁杏幼果转录组SSR信息分析及其分子标记开发

为了解华仁杏微卫星(SSR)分布规律,开发EST-SSR引物,为华仁杏种质资源评价与辅助育种提供有效的鉴定标记。本研究采用生物信息学方法对华仁杏幼果转录组SSR位点的数量、频率、分布特征进行了统计分析;利用转录组数据进行了SSR引物的筛选和开发,并利用开发出的引物对华仁杏29个无性系进行了多态位点检测和鉴定。结果表明:华仁杏幼果EST-SSR的分布频率为19.21%,重复单元的重复次数分布在5~24次之间,优势重复基序为单核苷酸、2核苷酸、3核苷酸,分别占总SSR的19.81%、46.47%、32.49%。参试的139对引物中有39对引物可扩增出目标序列,其中24对引物可检测出多态性位点,占参试引物总数的17.27%。24对引物在29个华仁杏无性系中共检测出了170个等位基因位点,多态性信息含量(PIC)介于0.33~0.87之间,平均为0.64,其中高多态性引物19条,占多态性引物比例的79.2%。本研究对华仁杏转录组SSR信息进行了分析,并开发出了19对高多态性SSR引物,5对中多态性引物,为华仁杏种质资源评价及分子标记辅助育种提供了基础。     

荔枝SSR标记的研究

以无核荔枝A4号为实验材料,应用选择性扩增微卫星（SAM）法分离、克隆了100个简单序列重复（SSR）序列,其中88个非重复,可用。加上搜索数据库所获得的1个SSR序列,一共89个序列用于特异引物的设计。仅从71个序列的82个基因座设计出特异引物。合成41条特异引物(与5′锚定简并引物配对,个别相互配对),对其中的39个基因座进行检测。其中15对引物扩增出相应大小的片段,另外11对引物扩增出非预期片段。最后,以37个荔枝种质的基因组DNA为模板,从26对出带的引物中,筛选出多态性引物21对,获得了22个荔枝基因座特异性SSR标记。     

思茅松转录组SSR分析及标记开发

基于思茅松转录组测序数据进行其SSR标记开发,为丰富思茅松SSR数据库提供参考。采用MISA软件对思茅松59 636条Unigene进行SSR搜索,共获得3 745个SSR位点,分布频率为6.28%,平均11.36 kb出现一个SSR位点。SSR重复类型以三核苷酸基序为主,其次是二核苷酸基序,所占比例分别为49%和24%,其主要重复单元分别为AGC/CTG和AT/TA。随机挑选224个位点进行引物设计及合成,琼脂糖凝胶检测发现其中29个位点具有多态性且效果良好,但仅12个位点符合SSR重复类型的倍数大小且扩增效率高于85%。利用这12对荧光标记引物,对2个居群42份样本进行遗传多样性分析,共检测到35个等位基因,多态性信息量(PIC)为0.093 2-0.480 9,平均为0.306 9。4个位点为低度多态位点(0PIC0.25),8个位点为中度多态位点(0.25PIC0.5)。这12个标记可用于思茅松遗传多样性分析、遗传图谱构建、基因定位及克隆等研究,旨为思茅松分子标记辅助育种及变异水平等研究提供技术支持。     

香蕉EST-SSRs标记的开发与应用

从NCBI搜索的2 282条香蕉EST中, 发掘出含有SSR的EST序列110条, 共有122个SSR位点, 检出率为5.3%。SSR位点可分为37种重复单元, 平均长度为20 bp, 其中二、三核苷酸重复单元的SSR占主导地位, 分别占总SSR的33.1%和47.6%。GA和GAA是二、三核苷酸中的优势重复类型, 分别占二、三核苷酸重复类型的75.7%和36.0%; 其他重复类型所占比例均不足10%, 而四核苷酸重复类型最少, 为4.0%。设计的63对EST-SSRs引物中, 有41对EST-SSRs引物对巴西蕉基因组DNA能扩增出产物, 占总引物数的65.1%。应用进一步筛选出的重复性好、多态性高的19对引物对49个香蕉品种(系)进行PCR扩增。每对引物扩增的多态性带数目为4~12个, 平均7.58个; 引物多态信息量变化范围为0.3572~0.8744, 平均0.7324。在相似系数为0.63的水平可将49个品种聚为2个类群：一类为含B基因组香蕉品种; 另一类为不含B基因组的香蕉品种, 表明EST-SSR引物可以应用于香蕉品种资源分类的研究。     

芜菁SSR引物的开发及多态性分析

目的:用于芜菁的简单序列重复(SSR)标记数量有限,初步探索多态性较好SSR的结构特性,开发更多的SSR引物,有助于芜菁的研究。方法:开发680对新的SSR引物,以2个芜菁品种为模板进行多态性扩增,筛选出多态性较好的引物。结果:565(83.1%)对引物在2种芜菁之间能够有效扩增,有多态性的引物有141对(20.7%);SSR的长度与其多态性水平之间没有直接的线性关系,但SSR基序碱基数与重复次数和多态性水平之间存在一定的联系,即3碱基为基序、7次重复的SSR多态性较好。结论:SSR的类型与引物的多态性之间有一定的联系。