利用InDel标记分析中国香菇菌株的遗传多样性与群体结构

通过对5个香菇菌株重测序,以香菇L808-1菌株的全基因组序列为参考基因组,分析了这些菌株中插入/缺失（InDel）标记位点在香菇基因组10条染色体上的分布,并筛选了插入/缺失碱基数≥15的位点,合成了449对InDel标记引物。经过PCR和电泳检测,其中237对引物条带清晰。最终筛选出107个PIC≥0.3的标记作为核心InDel标记对来自国内的44份香菇菌株进行遗传多样性分析。聚类分析显示栽培菌株和野生菌株各自聚为一支,所选香菇菌株间存在明显的群体分层。群体结构分析显示香菇种质资源可分为4个亚群,主成分分析显示香菇菌株之间的位置及距离与聚类分析和群体结构分析结果相符。香菇InDel分子标记的开发与应用,为香菇核心种质的构建和种质资源育种引用提供了基础。     

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。     

基于遗传多样性构建金针菇的核心种质群体及分子身份证

金针菇Flammulina filiformis是我国产量最高的工厂化栽培食用菌。为提高优良工厂化栽培金针菇种质的育种效率,本研究以国内外收集的105份金针菇种质为材料,开展体细胞不亲和评价,并采用SSR分子标记的方法对所有种质进行遗传多样性分析和聚类分析。20对SSR引物在105份种质中共扩增得到209个等位基因位点,所有种质间的遗传相似系数为0.71-1.00,在遗传距离0.76处可分为5个大类群。105份金针菇种质共包含67种不同的遗传背景,野生金针菇种质比栽培种质具有更丰富的遗传多样性。基于SSR的聚类分析结果和体细胞不亲和评价结果既相互印证,又可互为借鉴。本研究构建了包含44份金针菇种质的核心种质群体,占所有供试材料的41.90%,保留了100%等位基因。核心种质群体覆盖区域广泛,最大限度地保留了原始群体的遗传多样性和表型变异,可为育种的亲本选择提供参考。进一步构建了能同时反映每份金针菇种质SSR分子标记指纹图谱、收集地区、子实体颜色和栽培性状的分子身份证编码,并转换成可视二维码,为金针菇种质的高效标识和快速溯源提供了科学依据。     

基于分型测序技术的粒用高粱遗传多样性和群体结构分析

了解粒用高粱的遗传多样性和群体结构,能有效提高粒用高粱新品种的选育效率。本研究利用基因分型测序技术(GBS,genotyping by sequencing)对120份粒用高粱材料开展了全基因组基因分型,共获得了3456个多态性的SNP标记,其多态性信息含量指数(PIC,polymorphism information content)介于0.013～0.574之间,平均值为0.381。根据SNP标记在120份高粱材料中的基因分型数据,计算了材料间的遗传距离,其变异范围为0.084～0.613,平均遗传距离为0.365。群体进化树分析和主成分分析都将120份高粱材料划分为3个类群,类群1主要由包括美国材料MN-3609在内的亲缘关系较远的高粱材料组成,类群2主要由中国北方的高粱材料组成,类群3主要由中国南方的高粱材料组成。群体结构分析表明,当K=3时,ΔK取得最大值,说明120份高粱材料可以划分为3个类群,其划分结果与群体进化树分析和主成分分析基本一致。本研究从基因型多样性水平上阐释了粒用高粱的遗传背景和群体结构,为中国粒用高粱新品种的选育提供了理论依据。     

设施化专用香菇种质资源挖掘

以香菇L808菌株基因组序列为参照,开发了300份插入/缺失(InDel)标记。通过5个菌株的初筛,选出均匀分布于基因组的82份多态标记对42份香菇种质资源进行遗传背景分析。同时在设施化栽培条件下考察了种质资源的生育期、菌棒转色、菌棒硬度、现蕾期和产量等表型。结果表明：供试香菇种质资源的遗传多样性丰富,栽培菌株与野生菌株的遗传距离较远,遗传相似性系数平均值为0.51。群体结构分析将种质资源分为6个亚群,与基于遗传距离的系统聚类结果较为一致。亚群间菌株具有较远的亲缘关系,遗传分化指数平均值为0.290,适合用于杂交育种。表型结果显示,设施化栽培条件下的种质资源农艺性状分化程度高,亚群间菌株的生育期、现蕾期和产量均有显著差异。种质资源多样性分析结果为香菇杂交育种工作奠定了基础。     

303份甘薯地方种SSR遗传多样性与群体结构分析

利用SSR分子标记,对我国303份甘薯地方种进行了遗传多样性和群体结构分析。进一步明确了甘薯地方种间的遗传多样性和亲缘关系,为优异资源挖掘和品种改良提供了参考。利用SSR建立研究材料的0~1数据库,通过NTSYS-pc2.10软件计算Nei72遗传距离矩阵,将遗传距离矩阵导入MEGA 6.06,计算平均遗传距离和聚类分析;并利用STRUCTURE2.3.4对303份地方种进行群体结构分析。结果表明:30对SSR引物共检测出203条多态性位点,每对引物检测到1~14条多态性条带,平均每对引物获得6.77条。303份材料的平均遗传距离为0.564,聚类分析在遗传距离为0.477处可以把303份材料分成11个类群,其中第Ⅺ类群在遗传距离为0.452处可分为3个亚群。群体结构分析将303份材料划分成了5个稳定的群体,群体结构划分与聚类有相似的结果,其中70份材料Q值小于0.6,属于混合亚群。     

中国南疆栽培杏群体遗传结构的荧光AFLP分析

以中国新疆维吾尔自治区南部塔里木盆地边缘库车、喀什和和田3个栽培杏群体的85个品种类型为试材,利用荧光标记AFLP对群体遗传结构进行了研究,结果表明:对64对EcoRⅠ/MseⅠ引物(其中MseI引物为FAM荧光标记物)进行了筛选,其中8对荧光标记引物谱带清晰,多态性高;同一引物在不同群体以及同一群体不同引物扩增多态性均存在显著差异,种级水平多态带百分率P>库车>和田>喀什3个群体水平;种级水平Nei基因多样度指数H和Shannon信息指数I>库车>和田>喀什3个群体水平。种级水平大于种下群体,各群体以库车最高;杏遗传多样性主要存在于群体内,群体间的遗传分化系数GST为0.0882,即群体间的遗传变异占总变异的8.82%,群体间的基因流Nm为5.1689;群体的遗传一致度在0.9772～0.9811之间,遗传距离在0.0191～0.0232之间,说明群体间的相似程度较高,遗传距离较小;UPGMA聚类分析结果表明,库车、喀什、和田3个亚群可能是相对独立的孟德尔群体,但同时存在部分基因交流;各项研究指标都表明库车群体的遗传多样性都最高,它可能是野杏向栽培杏过渡的中间群体;南疆栽培杏群体拥有极为丰富的遗传多样性,为进一步的选择育种提供了更多的种质资源,为该地区杏群体生物多样性保护和利用提供理论依据。     

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。     

利用AIMs分析亚洲9个绵羊群体的群体结构

祖先信息标记(ancestry informative makers,AIMs)可用来分析群体的遗传结构.本研究利用Illumina Ovine SNP50芯片上的SNP位点,在云南乌骨绵羊和其他8个亚洲绵羊群体中以Rosenberg等定义的Informativeness统计量为筛选方法,选取Informativeness值最高的前20、50、100、500个SNP位点与相应数目的随机SNP位点分别用来推断群体的遗传结构.通过主成分分析和用fast STRUCURE推断祖先成分的方法,评价AIMs在推断亚洲绵羊群体遗传结构中的作用.研究显示,利用筛选到的高信息含量标记AIMs,可减少群体结构研究中需要的SNP位点数目.前50个AIMs可有效地将绵羊群体分为4个大类,这与利用全基因组SNPs分析得到的群体结构是一致的,即乌骨绵羊群体blackbone单独为一类、西藏群体changthangi和tibetan归为一类,孟加拉的banglandeshi、banglandeshi Garole群体和印度的Indian Garole群体归为一个类群,其余三个群体(印度尼西亚sumatran、garut群体和印度的deccani群体)近似归为一类.这4大类群在AIMs上存在显著的分化,利用这些位点信息可以为研究群体特征和进化关系提供线索.     

尾叶桉(Eucalyptus urophylla)第一代育种群体的遗传多样性

本研究利用中性微卫星标记分析了尾叶桉第一代育种群体的遗传多样性水平和遗传结构。Hardy-Weinberg平衡检测表明尾叶桉第一代育种群体各天然种源内存在明显的杂合子缺失现象。标记和种源的遗传多样性参数统计都表明,尾叶桉育种群体各天然种源具有很高的遗传多样性。分子方差分析显示,尾叶桉育种群体的大部分遗传变异来自家系间,种源间的遗传变异分量很低,该结论被种源间很低的遗传分化水平再次佐证。尾叶桉育种群体内的亚群体分类(Structure分析)与各天然种源的地理分布不存在联系,但群体的内亚群体分类和基于Nei遗传距离的聚类比较吻合。本研究结论可为尾叶桉高世代的群体改良和优良杂交种亲本选配提供遗传基础信息。     

金针菇rDNA序列结构特征分析

rDNA序列中的ITS作为DNA barcoding广泛应用于真菌的系统发育与物种辅助鉴定,IGS被认为可以用于种内水平不同菌株的鉴别。食用菌中还没有完整的rDNA序列的报道。本研究采用二代和三代测序技术分别对金针菇单核菌株“6-3”进行测序,用二代测序的数据对三代测序组装得到的基因组序列进行修正,得到一个在基因完整性、连续性和准确性均较好的基因组序列,对比Fibroporia vaillantii rDNA序列,获得金针菇完整的rDNA序列。金针菇rDNA序列结构分析表明,它有8个rDNA转录单元,长度均为5 903bp,有9个基因间隔区,其长度有较大差异,3 909-4 566bp。rDNA转录单元中,各元件的序列长度分别为：18S rDNA 1 796bp、ITS1 234bp、5.8S rDNA 173bp、ITS2 291bp、28S rDNA 3 410bp。基因间间隔区中,IGS1 1 351-1 399bp、5S rDNA 124bp、IGS2 2 435-3 092bp。金针菇的5S、5.8S、18S、28S rDNA序列准确性得到转录组数据的验证,也得到系统发育分析结果的支持。多序列比对发现,不同拷贝的基因间间隔区序列（IGS1和IGS2）存在丰富的多态性,多态性来源于SNP、InDel和TRS（串联重复序列）,而TRS来源于重复单元的类型和数量。9个基因间间隔区之间,IGS1只有少量的SNP和InDel,IGS2不仅有SNP和InDel,还有TRS。本研究结果提示,在应用IGS进行种内水平不同菌株之间的鉴别时,需要选取不同拷贝之间的保守IGS序列。     

羊肚菌栽培菌株遗传多样性分析及种特异性RAPD-SCAR标记开发

近年来中国的羊肚菌Morchella spp.栽培技术取得了长足进步,但基础研究薄弱影响其稳产和高产,国内外尚无羊肚菌栽培菌株种质资源遗传多样性的研究报道。本文对来自全国12省份的36个羊肚菌栽培菌株进行了ITS系统发育分析,并采用RAPD进行了遗传多样性评价。结果表明,结合有效的参考菌株序列,通过ITS序列分析可以将供试菌株进行区分和鉴定,在36个菌株中,26个菌株属于梯棱羊肚菌Morchella importuna,其他10个菌株属于六妹羊肚菌M. sextelata;将自40条RAPD引物中筛选出的14条用于供试菌株遗传多样性分析,共扩增出124条多态性条带;UPGMA聚类可将供试菌株分为两大类群,分别对应于ITS系统发育分析中的梯棱羊肚菌和六妹羊肚菌两个物种,梯棱羊肚菌种内菌株多态性高于六妹羊肚菌。OPA17引物和OPA18引物分别在AA02和AA15菌株中扩增出具有唯一性的特征条带,对两个特征条带进行回收测序后,设计出两个特异性SCAR的引物,它们能有效地从36个供试菌株群体中将菌株AA02和AA15鉴别出来。本文首次全面系统地采用ITS分析鉴别了我国羊肚菌栽培菌株的种性,采用RAPD分子标记系统地评价了羊肚菌栽培菌株的遗传多样性,并验证了RAPD分子标记转化为菌株特征性SCAR标记的可行性。     

Genetic diversity among silkworm (Bombyx mori L., Lep., Bombycidae) germplasms revealed by microsatellites.

To determine genetic relationships among strains of silkworm, Bombyx mori L., 31 strains with different origins, number of generations per year, number of molts per generation, and morphological characters were studied using simple sequence repeat (SSR) markers. Twenty-six primer pairs flanking microsatellite sequences in the silkworm genome were assayed. All were polymorphic and unambiguously separated silkworm strains from each other. A total of 188 alleles were detected with a mean value of 7.2 alleles/locus (range 2-17). The average heterozygosity value for each SSR locus ranged from 0 to 0.60, and the highest one was 0.96 (Fl0516 in 4013). The mean polymorphism index content (PIC) was 0.66 (range 0.12-0.89). Unweighted pair group method with arithmetic means (UPGMA) cluster analysis of Nei's genetic distance grouped silkworm strains based on their origin. Seven major ecotypic silkworm groups were analyzed. Principal components analysis (PCA) for SSR data support their UPGMA clustering. The results indicated that SSR markers are an efficient tool for fingerprinting cultivars and conducting genetic-diversity studies in the silkworm.     

羊肚菌不同单孢及不同萌发孔菌丝间的遗传多样性

本研究对来自不同单孢和不同萌发孔菌丝的166份羊肚菌菌株进行形态研究、交配型基因检测、基于ISSR的遗传多样性分析和菌株杂交选育。结果表明,来自不同单孢及其不同萌发孔菌丝培养的菌株间均存在不同程度的形态和遗传差异。4条ISSR引物共扩增出条带清晰的22条多态性谱带,多态性比率为88%。基于遗传相似性系数（GS）、不加权成对群算术平均法（UPGMA）构建的系统树,可将供试菌株分为梯棱羊肚菌Morchella importuna和六妹羊肚菌M. sextelata两大类群。聚类分析发现不同物种间的单孢菌株和单丝菌株的遗传差异显著;同一单孢不同萌发孔菌丝的菌株间存在较大的遗传分化,遗传多样性丰富。交配型基因检测证实羊肚菌是异宗结合型真菌,同一单孢的不同萌发孔菌丝体含相同的交配型基因（MAT 1-1-1或MAT 1-2-1）。遗传多样性结果表明：梯棱羊肚菌比六妹羊肚菌的遗传背景更广泛。此外,ISSR分子标记也表明仅依靠菌丝和菌核的形态特征并不能准确衡量羊肚菌菌株间的亲缘关系。研究羊肚菌单孢菌株、单丝菌株间的形态和遗传特征,将为羊肚菌优质菌种的精准选育提供理论参考。     

单孢杂交选育金针菇新品种‘上研1820’

本研究以收集的105份金针菇种质资源经遗传性分析后,选出‘上研1号’与‘0747’菌株作为亲本,采用单孢杂交技术共得到168个杂交菌株。经实验室初筛和工厂化小中试复筛,最终获得产量高、出芽整齐和商品性状优良的金针菇新品种‘上研1820’。该品种为浅黄色,菌盖呈球形,菌柄基部颜色加深不显著,子实体干品氨基酸总含量为1.82×10⁴mg/kg。工厂化栽培条件下,菌丝最适培养温度为20℃,子实体生长发育温度为5–15℃,瓶栽菌丝培养周期为22d,子实体生育时间为25d,平均单瓶产量为314.3g/瓶。研究结果表明,利用分子标记技术和传统选育手段,可有效提高育种效率,对筛选出具有遗传性状稳定、商品性状优良和适用于工厂化栽培等特性的目标菌株具有重要的理论指导意义。     

金针菇单孢菌株菌丝生长速度QTL定位分析

本研究以已经完成基因组测序的单核菌株“6-3”与“6-21”为出发菌株,配对后获得有锁状联合的异核菌株并进行出菇,收集担孢子,单孢分离获得90个菌株构成作图群体,对作图群体的每个菌株进行二代测序并测定菌丝在PDA培养基的生长速度。分析“6-3”与“6-21”两单核菌株的SNP,获得68 914个高质量SNP标记用于遗传连锁群分析,构建了14个遗传连锁群,总长度744.32cM,平均长度为53.17cM,标记间平均遗传距离为1.88cM。QTL分析获得一个控制菌丝生长速度的基因座qMGRP1-LG7,该基因座包含134个基因,富集了与物质代谢有关的通路和基因。     

微卫星DNA标记探讨镜鲤的种群结构与遗传变异

采用30个微卫星分子标记, 对5个镜鲤群体的观测杂合度(^H_o)、期望杂合度(^H_e)、多态信息含量(PIC)和有效等位基因数(^A_e)等进行了遗传检测, 根据基因频率计算遗传相似系数和Nei氏标准遗传距离, 以c2检验估计Hardy-Weinberg平衡, 以近交系数(FST)和基因流(Nm)分析群体的遗传分化。同时, 使用PHYLIP3.63软件绘制基于Nei氏标准遗传距离的UPGMA聚类图, 并进行bootstrap自举检验验证进化树的可靠性。在德国镜鲤选育系(Scattered Cyprinus carpio L.)和来自4个不同养殖场(松浦、东岗、奉城和辽中)的德国镜鲤群体中共检测到7 083个扩增片段, 长度在102 ~ 446 bp之间, 在群体内扩增出等位基因1~16个不等, 共计356个等位基因。结果表明: (1)5个群体检测的有效等位基因数在1.07~12.30个不等, 平均多态信息含量为0.74、0.74、0.69、0.75和0.75, 无偏期望杂合度的平均值为0.74、0.78、0.70、0.76和0.78, 说明这几个群体属于高度多态, 遗传多样性水平较高。(2)群体间相似系数在0.52以上, 相似性较高。聚类分析显示, 东岗、奉城和辽中3个养殖场的德国镜鲤群体聚类成一个分支, 而德国镜鲤选育系与松浦群体聚类成另一分支。聚类的先后与它们在地理分布上距离远近有一定的相关性。(3)在与功能基因相关的多个微卫星基因座位上, 扩增产物呈现不同程度的缺失现象, 这些无效等位基因的产生可能与结构基因在育种中受到人工选择的影响较大有关。