特异区段替换小鼠性发育表型的研究

目的了解性发育相关数量性状基因座(quantitative trait locus,QTL)(DXMit68-rs29053133)在近交系小鼠A/J和C3H/HeJ(C3H)中是否存在影响表型的序列差异,以帮助对候选基因进行筛选。方法利用A/J和C3H构建了针对该区段的特异区段替换系小鼠,并对其雌鼠的性发育相关性状进行研究。结果 A/J和C3H在这一QTL中染色体的序列差异,没有引起相关性状的明显差异。结论研究结果显示,A/J和C3H小鼠中该QTL区段中存在序列差异的基因并不是引起性发育表型产生差异的候选基因。     

大豆叶绿素含量QTL定位及候选基因预测

叶绿素是调节光合作用的关键色素,对籽粒形成有着重要作用。本研究以美国半矮秆大豆Charleston为母本,东北地区主栽品种东农594为父本杂交衍生的147个重组自交系群体为材料,基于经SLAF测序获得的大豆高密度遗传图谱,利用复合区间作图法(CIM)、多重区间作图法(MIM)和完备区间作图法(ICIM)对大豆叶绿素含量进行QTL联合定位分析,并结合大豆基因组基因注释信息对QTL区段内的候选基因进行预测。利用CIM算法定位出2个QTL,表型遗传贡献率分别为6%和9.3%。利用MIM算法定位到了1个QTL,表型遗传贡献率为8.1%。利用ICIM算法定位到了1个QTL,表型遗传贡献率为7.76%。其中qchl-G-1被CIM和MIM两种算法同时检测到。在上述3个QTL区段内共含有151个基因,根据大豆基因组基因注释信息,筛选到了3个与叶绿素相关的候选基因,这些结果为叶绿素含量的遗传剖析和标记辅助育种提供理论基础,有利于分子辅助育种的发展。     

陆地棉早熟相关性状的QTL定位与相关基因的初步鉴定

早熟性状是棉花遗传改良的目标性状之一,鉴定棉花早熟性状QTL具有重要育种价值。以陆地棉早熟品系EM019(Early-maturity 019)和陆地棉晚熟品种鲁棉研37号（LMY37,Lumianyan 37）为亲本杂交,构建了包含312个株系的重组自交系群体（RILs,recombinant inbred lines）,采用复合区间作图法对该RIL群体在山东临清（2019,2020,2021年）、新疆轮台（2019年）4个环境条件下的开花时间、吐絮率、铃重、衣分进行QTL检测,共获得21个QTLs。其中7个与开花时间相关,加性效应在0.30～1.01之间,解释表型变异率为2.56%～17.71%;8个与吐絮率相关,加性效应在-5.81～-2.39之间,解释的表型变异率为4.66%～20.44%。这些QTLs大多成簇分布在A05、D03和D08染色体上。对D08染色体上的一个QTL簇进行相关基因鉴定,筛选出124个相关基因,结合LMY37和EM019在长日照和短日照处理下不同叶龄期的转录组数据,通过GO富集和热图分析,获得了3个可能与早熟相关的基因：GH＿D08G0636、GH＿D0...     

功能作图(functional mapping)分析大肠杆菌和金黄色葡萄球菌之间的竞争互作

【背景】功能作图(functionalmapping)模型是基于统计方法的分析生物体动态复杂性状发育的全基因组作图方法,旨在定位性状发育过程中的数量性状位点(quantitative trait loci, QTL),将功能作图应用于微生物研究有助于解析复杂的互作过程。【目的】利用功能作图定位两种微生物在动态生长发育过程中发挥显著作用的QTL,通过基因功能注释找到影响微生物表型生长的基因。【方法】将大肠杆菌和金黄色葡萄球菌各100个菌株单独培养和一一配对共同培养,将取得的各菌株生长丰度表型数据和单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism,SNP)数据进行关联分析,找到同一物种在不同培养条件下对生长起作用的显著QTL。【结果】通过功能作图分析,在大肠杆菌中定位到217个QTL,金黄色葡萄球菌中定位到152个QTL;通过功能聚类和基因注释分析发现,QTL所在候选基因中金黄色葡萄球菌scdA、sdrC、sdrD、ftsA和大肠杆菌phr、nagC、eptA、ppsA、priA、flim基因对微生物的生长发挥了较大作用。【结论】本文借助功能作图定位了大肠杆菌和金黄...     

大豆全基因组分枝相关基因发掘及与QTL共定位

大豆(Glycine max)分枝在个体和群体水平上均与大豆产量关系密切, 因此大豆分枝相关基因的发掘及利用对大豆高产分子育种具有重要意义。文章通过GO(Gene ontology)分类和文献检索共获得植物分枝发育相关基因183个。基于序列相似和结构域相同的原则, 从大豆基因组中发掘出大豆分枝相关的候选基因406个。通过收集已发表的大豆分枝相关QTL, 利用BioMercator2.1软件, 将符合映射条件的35个QTL映射到公共图谱的12个染色体。通过共定位分析发现, 在20个分枝相关的QTL区间内存在大豆分枝相关候选基因57个。本文发掘的分枝发育相关基因信息为大豆分枝相关QTL的精细定位和克隆以及大豆分枝发育的分子生物学基础研究提供了参考。     

绿豆产量相关农艺性状的QTL定位

绿豆育种的目标性状大多是受多基因控制的数量性状,表现型受环境影响很大。为深入分析绿豆复杂数量性状的遗传特征,本试验以绿豆Berken/ACC41 F10重组近交系群体为作图群体,利用该群体已经构建的包含79个RFLP标记的分子连锁图谱对北京和广西2个种植环境下考察的11个绿豆产量相关农艺性状进行QTL定位。结果表明,2个环境下共检测到产量相关性状QTL 63个（其中北京25个,广西38个）,分布于除第13连锁群以外的12条连锁群。大部分QTL只在单一环境下被检测到,说明产量相关QTLs与环境之间存在明显的互作。2个环境均能检测到的QTL仅有6个,分别为控制荚长、百粒重、生育期的QTLs,这6个在不同生态环境下同时发挥效应的QTLs对于绿豆分子标记辅助育种具有特殊的意义。研究还发现2个QTLs富集区域和若干成束分布的QTLs,它们可能是发掘通用QTL的候选位点。     

籼粳分类的形态指数及其相关鉴定性状的遗传分析

利用通过典型籼粳交F1代加倍所构建的一个DH群体为材料,考察了121个DH株系的程氏指数及其相关的6个鉴定性状,并进行了数量性状座位(QTLs)分析.分别检测到叶毛的2个主效基因、谷粒长宽比的3个QTLs、稃色的1个QTL、稃毛的1个QTL、穗轴1～2节长的2个QTLs及酚反应的1个主效基因和2个QTLs.另外检测到与形态指数有关的4个QTLs,分别在第1,3,4和6染色体上.其中第1,3和6染色体上控制形态指数的3个QTLs分别与鉴定性状的部分QTLs位于同一区间.     

利用棉花优质渐渗系进行纤维品质性状和衣分的QTL定位

纤维品质和衣分是棉花育种改良的主要目标性状。为充分挖掘与纤维品质和衣分相关的优异基因资源,利用海岛棉优异纤维渐渗系Sealand(Se)和高产抗逆的陆地棉品种鲁棉研37号(L37)为亲本,构建了包含372个单株的F2群体,进行遗传图谱的构建和QTL定位的研究。从9628对引物中筛选到320对在亲本中具有多态的标记,多态率约为3.32%;连锁分析表明(LOD=6.5),有248个标记位点进入连锁群,分布在26条染色体上,覆盖区间为2347.63 cM,约占棉花基因组的52.76%,平均每条染色体9.54个标记,标记间平均间距为9.50 cM;利用F2群体的棉花纤维品质和衣分数据,共定位到20个与纤维品质性状和衣分相关的QTLs,其中纤维上半部平均长度和整齐度指数各2个,断裂比强度5个,马克隆值和伸长率各4个,衣分3个,贡献率为3.50%～16.82%;与纤维上半部平均长度、断裂比强度和伸长率相关的11个QTLs,增效基因均来自亲本Se,与马克隆值、整齐度指数和衣分相关的9个QTLs,增效基因均来自亲本L37。在D6染色体上鉴定到一个含有纤维上半部平均长度、断裂比强度和马克隆值的QTL簇,该区间包含有148个基因,通过GO富集分析和KEGG富集分析,并结合TM-1的转录组数据,获得了3个可能与纤维发育相关的基因:Gh_D06G0039、Gh_D06G0142和Gh_D06G0145。本研究为棉花纤维品质和衣分性状QTL的精细定位及相关候选基因的筛选奠定了基础。     

拟南芥cDNA芯片和油菜-拟南芥比较作图相结合筛选甘蓝型油菜抗菌核病先验基因

以拟南芥cDNA芯片筛选核盘菌侵染时甘蓝型油菜的局部抗(耐)病相关基因, 共获得在病斑周围局部组织中受核盘菌胁迫后表达变化达2倍以上的基因61个. 这些基因中, 36个基因为上升表达, 25个基因为下降表达. RT-PCR和Northern杂交验证了部分芯片杂交筛选的结果, 表明拟南芥cDNA芯片可用于甘蓝型油菜基因转录谱的研究. 结合油菜-拟南芥基因组比较作图, 将一些cDNA芯片筛选得到的油菜菌核病抗性相关基因定位于甘蓝型油菜抗菌核病QTL区间内. 取定位于QTL峰值区域的少数基因为先验基因, 值得优先对这些基因进行深入研究.     

心脏特异性高表达hAPE1基因小鼠的构建与鉴定

本研究拟建立心脏特异性表达hAPE1转基因小鼠,为研究hAPE1基因功能及其突变与心脏发育和心血管疾病的关系提供工具动物。将人APE1(human APE1,hAPE1)基因插入到心脏特异性启动子α-肌球蛋白重链(α-MHC)下游,构建了心肌细胞特异性表达hAPE1的转基因表达载体,显微注射法导入C57BL/6J小鼠受精卵中,经胚胎移植获得转基因首建者小鼠,建立hAPE1转基因小鼠,PCR鉴定转基因小鼠基因型,Western blotting鉴定h APE1蛋白在心脏中的表达并筛选高表达的转基因品系。研究表明,将含有心肌细胞特异性α-MHC启动子和hAPE1基因的转基因载体进行显微注射于小鼠胚胎中,接着将胚胎移植入假孕母鼠的输卵管中发育,建立了心脏组织特异性高表达hAPE1转基因小鼠品系,获得子代小鼠40只。PCR检测发现有15只小鼠在其基因组上整合有hAPE1基因,Western blotting检测hAPE1在这些小鼠心脏中高度特异性表达。本研究成功获得了在小鼠心肌细胞中特异性表达hAPE1的转基因小鼠,为研究基因在心脏发育与相关疾病中的功能提供了有利的工具。     

B6-Chr1~(LY)和B6-Chr1~(SJ)小鼠1号染色体遗传变异信息的解析

[目的]鉴定B6-Chr1LY和B6-Chr1SJ小鼠品系1号染色体上的遗传变异。[方法]采用Illumina测序平台获得B6-Chr1LY和B6-Chr1SJ品系的全基因组序列并比对到参考基因组。利用Samtools/Bcftools以及speedseq软件鉴定单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)、插入缺失(indel)和结构变异,并对其进行功能注释。[结果]两个品系共鉴定380万个SNPs、55万个indels、10 123个大片段缺失、152个重复和87个倒位。二者共享1 642 629 SNPs和190 248个indels;近16.1%SNPs和20.7%indels未在小鼠基因组计划和db SNP142数据集中报道。大片段缺失长度在51~70 kb之间,2 kb的占总数的76%。功能注释发现上百个蛋白编码基因含有非同义突变、移码突变、编码序列缺失等功能性变异。[结论]B6-Chr1LY和B6-Chr1SJ小鼠1号染色体上含有丰富的遗传变异信息,可为后续利用这两个品系的遗传学研究奠定基础。     

大豆倒伏性相关QTL的整合及Overview分析

倒伏性是影响大豆产量的重要因素,发掘与大豆倒伏相关的基因对于培育抗倒伏优良高产大豆品种具有重要意义。目前利用不同群体所构建的遗传图谱已经定位了大量与大豆倒伏性相关的QTLs。本研究在对已报道的QTLs进行物理整合的基础上,选择元分析方法将这些倒伏性相关的QTLs进一步整合,鉴定出位于C2(6号染色体)、F(13号染色体)、L(19号染色体)这3个连锁群上重复次数较多的QTL区间6个。选用基于统计学原理的Overview方法进行优化,获得了这些QTL在各个连锁群上的有效遗传位置,这些QTL的置信区间长度最小可缩至0.2 cM。通过在这些区间内进一步筛选,获得一个稳定性较好的标记Satt277。本研究可为大豆抗倒伏基因发掘及分子标记辅助选择育种提供理论依据。     

水稻籽粒砷、铜、铁、汞、锌含量QTL挖掘及候选基因分析

水稻是关键的粮食作物,金属污染是影响水稻产量和品质的重要因素.挖掘与水稻籽粒金属含量积累相关的数量性状基因座(quantitative trait locus, QTL),并分析其候选基因,再通过遗传育种手段提高水稻耐金属离子胁迫的能力,可有效减少土壤金属污染所造成的损失.本研究以粳稻品种热研(Nekken)为母本,籼稻品种华占(HZ)为父本,杂交获得F1代后,连续自交多代,得到的120个重组自交系(recombination inbred line, RIL)群体为实验材料.在相同且适宜的条件下培养,常规管理,在成熟期对各株系水稻籽粒内的金属离子含量进行测定.利用该RIL群体构建遗传图谱,对水稻耐金属离子胁迫的QTL进行定位分析,结果共检测到9个水稻金属离子含量QTL.其中包含1个与Cu、Hg积累相关的多效QTL; 3个与As积累相关的QTLs; 2个与Fe积累相关的QTLs,其中一个的likelihood of odd(LOD)值高达5.53; 2个与Zn积累相关的QTLs,其中一个的LOD值高达7.29.对这些QTLs区间内与耐金属离子胁迫相关的候选基因进行定量分析发现, LOC_Os01g14440, LOC_Os01g18584, LOC_Os01g20160, LOC_Os04g34600这4个基因在双亲间的表达量差异显著,结合亲本对不同金属离子的浓度积累数据结果,本团队推测, LOC_Os01g14440, LOC_Os01g18584, LOC_Os01g20160的高表达可能会极大提高水稻对Zn离子胁迫的吸收和耐受能力,而LOC_Os04g34600的高表达可能增加水稻对Fe胁迫的吸收和耐受能力.通过本次QTL的挖掘和分析发现,这些基因与水稻籽粒的金属离子积累有关,可能会影响水稻耐金属离子胁迫的能力,为进一步培育和筛选耐金属离子胁迫的水稻品种创造了条件.     

大豆含硫氨基酸相关酶基因发掘

大豆(Glycine max)含硫氨基酸合成途径中的酶基因是含硫氨基酸组分的重要调控基因,发掘相关酶基因对高含硫氨基酸分子育种具有重要意义。文章采用大豆物理与遗传整合图谱,通过BioMercator2.1将113个含硫氨基酸合成途径酶基因及33个控制含硫氨基酸含量的QTL整合到遗传图谱Consensus Map 4.0上,依据酶基因位点与QTL的一致性以及QTL的效应值,初步筛选到16个与含硫氨基酸合成相关的候选基因。通过生物信息学方法对候选基因进行拷贝数、SNP、表达谱等分析,鉴定到12个相关酶基因,分别位于D1a、M、A2、K和G等8个连锁群上。生物信息学分析显示这些基因所在QTL可解释含硫氨基酸遗传变异的6.0%~38.5%,其中9个基因的间接效应值超过10%。12个相关酶基因参与含硫氨基酸代谢的重要途径,且多在子叶、花中高丰度表达,存在丰富的SNP。这些基因可作为候选基因进行功能标记开发,将为大豆分子设计育种奠定基础。     

大豆昆虫抗性相关QTLs的元分析

大豆虫害严重危害大豆生产。虽然大豆抗虫相关QTLs研究增多, 但由于作图群体不同、同种昆虫抗性QTL的调查性状不同以及数据分析方法存在差异等原因, 使QTL精确性和有效性被降低。因此, 获得相对真实且有效的QTLs位点对于促进分子标记辅助选择有重要意义。文章通过搜集已报道的81个与大豆昆虫抗性相关的QTL, 提取相对有效且可靠的QTLs标记信息, 利用元分析软件BioMercator2.1将这些QTLs映射到大豆公共遗传连锁图谱Soymap2上, 通过单独与联合的两种元分析途径, 利用QTLs的95%的置信区间来推断“真实QTLs”的位置。文章不仅构建了一张大豆昆虫抗性一致性图谱, 而且通过两种元分析途径分别得到12个和14个QTLs位点, 且其中有6个位点QTL的位置一致。它们被定位在9个连锁群上, 主要成簇分布在E、F、H、M等4个连锁群上, 图距由原来平均15 cM缩减到平均3.67 cM。除了一个与大豆食心虫抗性相关的位点外, 其余QTLs都与多种昆虫抗性相关。研究结果明显缩短了原来已报道的QTL置信区间, 为大豆抗虫相关QTL的精细定位以及抗虫相关基因挖掘提供了依据。     

陆地棉产量性状QTLs的分子标记及定位

用我国的高产栽培品种泗棉3号和美国栽培品种TM-1为材料,构建F₂和F_2∶3作图群体,应用301对SSR引物和1040个RAPD引物,对产量性状QTLs进行了分子标记筛选,结果共筛选出了37对SSR多态性引物和10个RAPD多态性引物的49个位点,鉴定出了控制产量性状变异的主效QTLs。定位于第9染色体的连锁群,分别具有控制铃重、衣分和籽指的主效QTLs,铃重的2个QTLs分别解释F_2∶3群体表型变异的18.2%和21.0%;在F₂群体检测到的1个衣分QTL解释表型变异的25%,另一个衣分QTL在F₂群体和F_2∶3群体都检测到,解释F₂群体衣分的24.9%的表型变异,解释F_2∶3群体衣分的5.9%的表型变异;在F_2∶3群体铃重的一个QTL的同一位置同时检测到一个籽指QTL,它解释15.6%的表型变异,是一因多效或是紧密连锁的两个QTLs,有待进一步研究。本研究标记的产量性状主效QTLs可用于棉花产量性状的标记辅助选择。     

大豆耐旱种质鉴定和相关根系性状的遗传与QTL定位

从301份黄淮海和长江中下游地区代表性大豆地方品种和育成品种(系)中按根系类型选取59份,在苗期干旱胁迫和非胁迫条件下对地上部和地下部性状进行2年重复鉴定,发现材料间性状隶属函数值具有丰富遗传变异,以株高、叶龄、根干重和茎叶干重隶属函数的算术平均数为抗旱综合指标从中筛选出汉中八月黄、晋豆14,科丰1号,圆黑豆等强耐旱型(1级)和临河大粉青、宁海晚黄豆等干旱敏感型(5级)材料。比根干重、比总根长、比根体积与耐旱隶属函数平均值均呈极显著正相关,可作为耐旱性的根系性状指标。利用“科丰1号×南农1138 2”(1级×4级)衍生的RIL群体为材料,对耐旱相关根系性状采用主基因 多基因混合遗传模型分离分析法进行遗传分析并进行QTL定位。结果表明,该两亲本间比根干重、比总根长、比根体积的遗传均为两对主基因加多基因模型,后两者主基因间有连锁(重组率分别为4.30%和1.93%);主基因遗传率为62.26%～91.81%,多基因遗传率为2.99%～24.75%;耐旱相关根系性状各主要由1对主基因控制,另1对效应较小。QTL分析检测到5、3、5个QTLs分别控制比根重、比根总长、比根体积,位于N6 C2、N8 D1b W、N11 E、N18 K连锁群上。3性状各有1个贡献率大的QTL(Dw1,Rl1,Rv1),而且均位在N6 C2的STAS8_3T STAS8_6T相同距离的区段上,其他QTLs效应均较小。分离分析与QTL定位的结果相对一致。     

大豆株高QTL的“整合”及Overview分析

株高是作物株型的重要组成因子,与作物种植密度、抗倒伏性及产量等密切相关。文章利用Soybase数据库和文献报道的201个与大豆株高相关的QTL信息,在物理整合的基础上,采用软件BioMercator2.1进行元分析,得到15个株高的"通用"QTL,分别位于大豆的6号、7号、11号、13号和18号染色体。同时,利用基于统计学原理的Overview方法进行优化,将这些QTL位点的置信区间最小缩至0.1 cM,从而明确了QTL位点在染色体上的遗传位置。对重演性较好的QTL位点所对应的区段内的基因进行分析,初步筛选出可能与株高相关的候选基因17个。文章为大豆株高相关QTL位点的精细定位及分子标记辅助育种奠定了基础。     

tap基因靶向表达导致果蝇神经系统异常发育

[目的]果蝇tap基因编码进化保守的碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)蛋白,该研究初步探索其在果蝇神经系统发育中的功能。[方法]合成tap基因的编码序列并亚克隆至p UAST质粒,通过胚胎显微注射和mini-white标记基因筛选,获得UAS-tap转基因果蝇。将该转基因品系分别与ap-GAL4和GMR-GAL4果蝇品系杂交,采用定量RT-PCR方法检测杂交前后tap基因表达水平,并在显微镜下观察杂交后代的发育情况。[结果]成功构建了p UAS-tap重组质粒,通过显微注射与转基因果蝇筛选、平衡及定位,共获得5个独立转基因品系。tap基因靶向表达后引起成虫出现糙眼,翅膀出现异位刚毛和异位翅脉表型。[结论]tap基因可能通过原神经模式,也可能通过调节神经前体细胞分化而参与神经发育。对该基因功能与调控的深入研究,将与脊椎动物中其同源基因ngn的同类研究互相借鉴。