功能型分子标记(ISAP)的开发及评价

分子标记在图谱构建, QTL分析, 基因定位以及标记辅助育种中起着越来越重要的作用。研究者都期望一个分子标记位点代表一个特定的基因, 甚至与某种性状联系起来, 这样, 通过对某个分子标记的筛选即能对性状进行筛选, 此即功能型分子标记。而目前广泛使用的基于PCR基础的分子标记如RAPD、SSR、AFLP等或是扩增非编码区域, 或是随机在基因组中扩增, 得到的位点一般与目标性状基因距离较远,这使得分子标记在应用上与其目标有一定的偏差。研究建立了一种基于基因中内含子序列的功能型分子标记, 试图使标记位点与基因序列联系起来以达到其功能型的目的。它利用内含子剪接位置的保守一致序列作为其引物的核心序列,其上下游引物均为18 bp, 上下游引物间通过组合配对的方式作为扩增的引物对, 对真核生物的基因序列进行扩增。为了验证ISAP的功能性, 研究设计了17条引物(9条上游引物, 8条下游引物, 共计72个引物组合)对棉花F2群体进行扩增并构建遗传连锁图谱, 其中67个显示了多态性, 共得到212个位点。我们用此212个位点连同164个SRAP位点构建了一张包含276个位点的遗传连锁图谱, ISAP标记在整个连锁群中分布比较均匀,部分区域呈现标记高饱和现象, 可能为编码序列富集区。另外对20个片段进行测序的结果表明, 85％的序列显示了与已公布EST序列的同源性, 说明扩增是跨越了外显子进行的, 得到的序列与表达序列紧密连锁。结果显示, ISAP标记是简单, 可靠, 具有较高多态性, 并且扩增基因区域的一种功能型分子标记。同时, 还使用ISAP标记对其他植物进行了扩增, 取得了良好的效果。     

起始密码子区域相关序列多态性的开发及在苜蓿遗传多样性上的应用

目前广泛使用的基于PCR基础的分子标记多为扩增非编码区域,或是随机基因组中扩增,在QTL定位中得到的位点一般与目标性状基因距离较远,我们开发了一个新的基于启动子序列目的基因型分子标记技术——启动子区域相关序列多态性（SCRP）,试图使标记能够更为准确的反映不同品种的遗传基础。它利用启动子位置保守一致序列 （“Kozak”序列） 作为其上游引物,利用内含子富含“AATT”的特性,作为核心序列设计下游引物,上下游引物均为18bp,引物间通过组合配对的方式作为扩增引物对。设计了14条上游引物和10条下游引物,共140对引物组合,对34个苜蓿品种进行扩增,研究了34个苜蓿的遗传多样性。每个PCR反应产生3~16个50~2000bp的条带,结果表明该标记简单、可靠、具有较高多态性,并且扩增区域为一种目的基因型分子标记,在种质资源研究中具有重要价值。     

柑桔BES SSR标记开发及连锁图延伸和加密

为了系统性地开发和拓展柑桔SSR标记,通过对公布的柑桔BAC文库末端序列(BAC-End sequence,BES)进行SSR分析,选择1500个SSR位点设计合成并检测323对引物。结果表明:(1)从总长度为28.1 Mb的46 339条序列中共检测出22 403个SSR位点,约每2条序列就会出现一个SSR位点,发生频率为48%,相当于平均1.25kb的序列中就会出现1个SSR,频率约为柑桔EST的2倍,且不同核心重复序列的SSR发生特点与EST也不同。(2)所合成的323对引物中,有效扩增316对,扩增率约98%,173对表现多态性,总多态性比率约55%,多态性引物中单核苷酸重复类型15对,双核苷酸重复类型100对,三核苷酸及以上重复类型58对,表明柑桔BES中具有较为丰富的多态性SSR标记。(3)结合已发表的遗传作图数据,对总计349个多态性位点进行遗传连锁分析,获得的新遗传连锁图谱共含有9个连锁群、334个SSR标记、总长844.2cM、平均图距2.53cM,延长和加密了先前的图谱。该研究开发的新SSR标记为开展柑桔遗传鉴定分析和遗传图谱构建提供了新的标记来源,加密的遗传图谱为柑桔的基因定位、图位克隆和标记辅助育种等奠定了基础,SSR分析结果也为其他物种SSR标记的开发提供了参考。     

皂荚EST-SSR分子标记开发与分析评价

本研究旨在开发皂荚EST-SSR分子标记,为今后皂荚种质资源评价与分析提供基础。首先通过对已公布的皂荚转录组数据进行拼接得到41003个Unigenes,总长度70.4 Mb,平均长度1716 bp,N50为2533 bp。进一步在7009个Unigenes中检测到8494个EST-SSR位点,其中1200条Unigenes含有2个及以上的SSR位点,复合型SSRs有369个。针对所有EST-SSR位点设计得到6494条特异性引物,随机挑选60个位点进行试验验证与分析,其中44对引物可扩增出特异性片段,17对具有多态性,PIC值范围为0.195~0.742,均值为0.501,且大部分多态性位点位于UTR区域。通过对皂荚近缘种进行跨种PCR扩增试验,结果显示在开发的44对有效引物中,9个近缘种美国皂荚、日本皂荚、绒毛皂荚、滇皂荚、华南皂荚、小果皂荚、野皂荚、肥皂荚和美国肥皂荚分别有32、31、23、24、7、40、25、18和18对引物可获得有效扩增片段,说明EST-SSR标记在皂荚近缘种之间具有良好的通用性。研究表明利用转录组数据挖掘的EST-SSR位点具有扩增稳定、多态性良好、近缘种间通用等优点,是林木物种开发分子标记的有效途径之一。     

基于SRAP分子标记的冰草遗传连锁图谱构建

构建高密度遗传连锁图谱是冰草抗性、品质、产量等重要性状QTL精细定位及标记辅助育种研究的基础。该试验以四倍体杂交冰草F2群体的202个分离单株及其亲本为材料,利用SRAP分子标记技术和Join Map 4.0作图软件对冰草的遗传连锁图谱进行了构建。结果表明:(1)共筛选出22对多态性好、标记位点清晰稳定的SRAP适宜引物,对冰草杂种F2分离单株的基因组DNA进行PCR扩增,共获得510个SRAP多态性标记位点,其比率占88.2%。(2)偏分离分析表明,偏分离标记比率仅为14.12%,符合遗传作图的要求。(3)成功构建了冰草的SRAP分子标记遗传连锁图谱,该图谱有14个连锁群、510个标记,连锁群间长度范围86.4～179.0cM,覆盖基因组总长度1 912.9cM,标记间平均间距3.75cM,为高密度遗传图谱。     

一种新的DNA分子标记技术——起始密码子-微卫星扩增多态性

综合SCoT和ISSR分子标记技术开发了一种既能将标记位点与表达序列紧密联系,又具有相对较高的多态性的新的分子标记技术——起始密码子一微卫星扩增多态性（start codon-simple sequence repeat, SC-SSR）。SC—SSR标记是基于PCR的目的基因标记系统．上游引物用SCoT标记引物,瞄准基因区域,下游引物用ISSR标记引物,上下游引物间可自由组配。引物设计原则同SCoT标记和ISSR标记。使用50℃的退火温度,保证了扩增结果的稳定性。PCR结果采用琼脂糖凝胶电冰和聚丙烯酰胺凝胶电泳检测。SC—SSR分子标记结合了ISSR标记和SCoT标记的优点,具有操作简单、成本低廉、多态性丰富、重复性好、引物设计简单且通用性良好、同时与表达序列紧密连锁等诸多优点,可用于种质资源的鉴定评价、遗传图谱的构建、重要性状基因标记、gDNA与cDNA指纹分析乃至图位克隆等方面。     

利用RAPD标记构建响叶杨和银白杨分子标记连锁图谱

利用ＲＡＰＤ标记响叶杨（ Ｐｏｐｕｌｕｓ ａｄｅｎｏｐｏｄａ Ｍａｘｉｍ ．） ×银白杨（ Ｐ． ａｌｂａ Ｌ．） 的Ｆ１ 群体,按照拟测交的作图策略,分别构建了响叶杨和银白杨的分子标记连锁图谱。实验过程中对６００ 个随机的寡核苷酸引物进行了重复筛选,共选出１２８ 个引物用于作图群体的随机扩增,选择符合１∶１ 分离的拟测交位点。作图群体大小为８２ 个单株（ 包括双亲） 。结果获得了３２６ 个拟测交分离位点和７ 个３∶１ 分离位点。拟测交位点中有２３８ 个位点来源于银白杨,有８８个位点来源于响叶杨。经偏分离检测,用于银白杨作图的位点共计２１２ 个（２６ 个位点偏分离） ,用于响叶杨作图的位点共计７８ 个（１０ 个位点偏分离） 。利用多点连锁分析,银白杨中有１８９ 个连锁标记构成了２０ 个不同的连锁群（４个以上标记）,６ 个三连体和１６ 个连锁对,连锁标记覆盖的总图距为２４０２ ．４ ｃＭ（ｃｅｎｔｉｍｏｒｇａｎ） 。而响叶杨有４１ 个连锁标记分属于１２ 个不同的连锁群（２ 个以上标记） ,标记覆盖的总图距为４７９ ．４ ｃＭ。获得了中等密度的银白杨连锁图谱和响叶杨图谱的一个连锁框架     

中华鲟性别相关的扩增片段长度多态性分子标记筛选

性别鉴定是生产养殖和物种保护中常用的技术。中华鲟Acipenser sinensis是我国特有的一种大型海河洄游性鱼类,已极度濒危。由于中华鲟性成熟时间长,缺乏第二性征,基于外部特征难以进行性别鉴定,因此,筛选中华鲟性别特异性分子标记具有重要意义。利用扩增片段长度多态性(AFLP)分子标记,用10条Eco R I-ANN引物和8条Mse I-CNN引物组成的80对引物,对9尾雄性和15尾雌性中华鲟个体进行PCR扩增和毛细管电泳荧光分型,检测其基因组DNA多态性,寻找与其性别相关的分子标记。在100~500 bp范围,共获得864个位点,其中具有多态性DNA位点411条,多态性位点比例为48.58%,并未发现雌雄特异性位点。但发现33个位点在雌雄个体中的比例存在较大差异,聚类分析显示大部分雄鱼聚为一支,雌鱼聚为一支,从而推断这些位点可能与中华鲟性别具有密切相关性。该研究首次尝试在中华鲟基因组中寻找性别特异性的AFLP分子标记,尽管未找到特异性标记,但这些数据为进一步研究中华鲟性别相关基因和性别决定机制奠定了基础。     

结合SADF与RAPD标记构建家蚕连锁图

用40个选择性扩增多态性引物和137个随机性扩增多态性引物对家蚕Bombyx mori F₂群体进行分子标记的筛选。获得544个符合遗传分离比的多态性位点,并用Mapmaker软件进行连锁分析。在最小LOD值为4,最大重组值为0.2条件下拆分连锁群,并对处于同一连锁群的位点进行合理排序,计算出位点间的重组值后转换为图谱距离,构建了一个家蚕的分子连锁图。     

天麻基因组微卫星特征分析与分子标记开发

该研究基于第二代测序技术建立了天麻的基因文库,筛选微卫星序列,并对微卫星位点的类型、丰度、长度、偏好性等进行了分析与比较;并为60条重复次数高的微卫星序列设计了引物,运用4个种群80个样本进行了PCR扩增和聚丙烯酰胺凝胶电泳检测。结果表明:(1)天麻基因组测序得到61 048条基因序列,检测出微卫星位点12 107个,其中二核苷酸重复最多、长度变异大。(2)设计的60对微卫星引物中的20对能扩增出清晰条带且有多态性,每个位点的复等位基因数(N_a)在4~14之间,平均为8.40;多态性信息含量(PIC)平均为0.77。该研究开发的天麻微卫星分子标记为开展天麻遗传学研究及种质资源鉴定等工作奠定了基础。     

白桦RAPD遗传连锁图谱的构建

以80个来自欧洲白桦(Betula pendula Roth)×中国白桦(Betula platyphylla Suk)的F1个体为作图群体。利用2个亲本和10个F1个体对1,200个10 bp的随机寡核苷酸引物进行筛选, 确定了208个多态性引物。利用RAPD标记, 按照拟测交的作图策略, 分别构建了欧洲白桦和中国白桦的分子标记连锁图谱。对2个亲本和80个F1代作图群体进行随机扩增, 共获得了364个多态性位点。χ2检验结果表明有307个位点符合1∶1分离的拟测交分离, 26个位点符合3∶1分离, 31个位点属偏分离位点。拟测交位点中有145个位点来自欧洲白桦, 有162个位点来自中国白桦。利用2点连锁分析, 欧洲白桦中的145个连锁标记构成了14个不同的连锁群(4个以上标记), 6个三连体和6个连锁对, 37个为非连锁位点, 连锁标记覆盖的总图距为955.6 cM (centimorgan), 平均图距14.9 cM。而来自中国白桦的162个标记构成了15个连锁群(4个以上标记), 4个三连体和6个连锁对, 21个为非连锁位点, 连锁标记覆盖的总图距为1,545.8 cM (centimorgan), 平均图距15.2 cM。该图谱的建立为进一步将两个图谱整合为一个高密度图谱及重要基因的定位奠定了基础。     

花鲈微卫星标记分离及其多态性分析

该文利用FIASCO法(fast isolation by AFLP of sequences containing repeats)和GenBank数据库搜索法开发花鲈微卫星标记,并对筛选的标记进行多态性检测.两种方法共获得54条能够设计引物的序列,扩增结果显示15对引物具有多态性,多态性微卫星位点的等位基因数为2～10个.15个多态性位点中,4个位点偏离了Hardy-Weinberg平衡;各位点间没有连锁不平衡现象;仅位点SP52可能存在无效等位基因;除SP17和SP468外,其余引物的P1C值均在0.5以上,可用于花鲈群体遗传分析等研究.     

家蚕AFLP分子连锁图谱的构建及绿茧基因定位

利用改进的AFLP技术,对家蚕品系C100和大造的回交一代BC,群体进行连锁图谱的构建。经28对引物组合的选择性扩增,共获得了3956条带,平均每对引物产生141．3条带,获得多态性带只有1018条,多态性带的比率为25．7％。其中693(68．1％)个多态性位点符合1：1孟德尔分离比例。利用Mapmaker／Exp3．0软件进行连锁分析,构建了一张含有408个标记位点、33个连锁群、总图距为3676．7cM的连锁图谱,并将绿茧基因定位在该图谱的22连锁群上,表明该连锁群与家蚕经典遗传学的第15染色体相对应。     

基于转录组平台的蛤仔微卫星标记筛选

以菲律宾蛤仔转录组测序所得拼接序列为基础,采用MISA软件进行微卫星分析,对其中的145个微卫星位点进行引物设计,得到具有清晰扩增条带的微卫星位点58个。对大连庄河野生蛤仔群体的扩增结果表明,18个位点显示单态性,40个位点表现为多态性。该群体40个多态性微卫星位点得到的等位基因数在2—6之间,平均等位基因数为3.4250±0.9718,观测杂合度和期望杂合度分别在0.0000—1.0000和0.0615—0.7996之间,平均值分别为0.2727±0.2272和0.4739±0.1902,群体平均Nei指数为0.4664±0.1872。多态信息含量(PIC)在0.0586—0.7529之间,平均值为0.4148±0.1707,其中16个微卫星位点的PIC值大于0.5,为高度多态性,15个位点0.25PIC0.5,为中度多态性,其余9个为低度多态性。经Sequential Bonferroni校正的Hardy-Weinberg平衡检验,有10个位点尚未偏离平衡。基于转录组平台筛选微卫星标记的方法,在很大程度上推动了DNA分子标记的开发。研究开发的微卫星标记可用于蛤仔群体遗传学、遗传连锁图谱构建及其他相关研究,为蛤仔分子标记辅助育种及群体种质保护等工作提供技术支持。     

大麻性别的RAPD和SCAR分子标记

利用随机扩增多态性DNA(randomamplifiedpolymorphicDNA,RAPD)技术获得与大麻性别连锁的分子标记.将10株雄性大麻或10株雌性大麻的单个DNA样品等量混合分别组成雄性或雌性DNA池(DNApool),以提供具有相同遗传背景的雌、雄性DNA样品.每个随机引物分别用三个不同的循环程序进行PCR扩增.在30个随机引物中,用引物401扩增得到一条约2.5kb雄性多态性片段.对该片段进行了克隆和序列分析,并根据序列分析结果将上述RAPD分子标记转化为重复性和特异性更好的SCAR(sequencecharacterizedamplifiedregions)分子标记.     

18种绣线菊分子身份证的构建和SCAR标记转化

取北方常见的18种绣线菊,用200条RAPD随机引物进行扩增,选出10条引物扩增出的清晰稳定、重复性好的图谱进行数据分析。10条引物共检测出51个位点。对凝胶电泳得到的谱带统计结果并赋值,用IDAnalysis 1.0软件进行数据分析的结果表明,仅需6条引物对应的7个位点可将18种绣线菊完全区分。在RAPD扩增过程中,找到三裂绣线菊的特异标记SL700,并将此标记转化成SCAR标记,这一特异标记在分子水平可将三裂绣线菊与其他17种绣线菊区分开来。     

草莓DNA分子标记及其应用

综述了限制性长度多态性(RFLP)、随机扩增多态性DNA(RAPD)、扩增片段长度多态性(AFLP)、简单重复序列(SSR)等不同类型分子标记在草莓指纹图谱构建、品种鉴别、遗传多样性、进化、遗传作图以及相关性状的标记等方面的应用,分析了草莓分子标记研究中的关键问题,提出了今后研究方向。     

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。     

应用SRAP标记构建山药种质资源DNA指纹图谱

利用30对多态性良好的SRAP引物对90份山药种质资源进行PCR扩增,构建扩增图谱,共扩增到722个位点,多态性位点581个,多态性比例为80.47%,每对引物组合检测多态性位点3~30个,每对引物能鉴别6~51份山药种质资源;采用DNA数据分析软件对扩增出的多态性位点进行分析,构建山药种质资源方框指纹图谱,该图谱清晰地反映出每对引物能扩增的多态位点数、鉴别资源份数及资源具体编号,资源在该引物组合下所能检测得到的多态位点数及所处的具体位置等信息;从10对SRAP引物组合中挑选出的21个多态性位点,根据谱带的有无转化成的1/0字符串编码,形成山药种质资源DNA数字指纹图谱,该图谱可鉴别区分90份山药种质资源中的82份资源。同时这些指纹图谱可为下一步的山药品种鉴定,种质资源评价、利用,分子标记辅助育种及品种权保护提供技术支撑。     

粳稻SRAP分子标记遗传群的构建与分析

用超级稻品种‘沈农606’和普通粳稻‘丽江新团黑谷’为亲本杂交获得的102份F_2代单株,通过SRAP分子标记遗传分析,构建了包含14个连锁群,由129个多态性位点组成的水稻连锁图谱,此图谱覆盖基因组长度1671.5 cM,平均图距13.0 cM。连锁群上有17.2%的多态性位点表现偏分离,偏分离标记在连锁群上存在热点区域。