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。     

基于SLAF-seq技术的木薯SNP标记开发

开发大量木薯(Manihot esculenta)特异分子标记可促进木薯种质资源中优良基因的挖掘和利用。本研究以39份木薯种质资源为材料,利用特异性位点扩增片段测序(specific-locus amplified fragment sequencing,SLAF-seq)技术进行测序,结果显示:本次实验双端比对效率为90.83%,酶切效率为91.18%;通过测序获得304.30 Mb的读长数据,各样本读长范围在2 123 094~15 102 046之间,对照数据量最小,仅395 790个读长;样品测序质量值(Q_(30))在95.62%~96.60%之间,均在95%以上;GC含量在41.27%~44.96%之间,平均GC含量为42.89%,对照的GC含量为42.93%。本研究共开发出725 220个SLAF标签,样本的平均测序深度为20.98倍(×),多态性SLAF标签446 789个,共得到2 504 553个群体SNP标记。可见,SLAF-seq技术适用于木薯SNP位点的开发,其效率较高。     

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。     

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RNA-seq技术的青藏高原不同海拔水毛茛转录组测序及基因表达分析

以青藏高原不同海拔7个居群的水毛茛(Batrachium bungei(Steud.)L.Liou)为材料,对其进行转录组测序及基因表达分析,研究它们在极端环境下基因表达方面的适应性.结果显示,7个居群内样本间的基因表达具有较高的相似性.差异基因富集分析结果发现苯丙烷生物合成相关基因在5个差异组中均呈显著富集;此外类黄...     

川西北高原12个垂穗披碱草居群的核型研究

以川西北高原12个居群的垂穗披碱草为材料,用光学显微镜观察了各居群材料的染色体,对观测所得数据进行了核型分析。结果显示,12个群体中有3个居群的材料具随体;12个居群的核型公式有5种,其中居群203024、205090和Y2097为2n=6x=34m(2SAT) 8sm,居群202068、205106、Y2091、Y2095、Y2120为2n=6x=38m 4sm,居群205116、205218为2n=6x=36m 6sm,居群205097为2n=6x=32m 10sm,居群205096为2n=6x=30m 12sm;核型可分为两类,其中居群205097、Y2095、Y20973属1B型,其它9个居群均为1A型。结果表明,川西北高原不同居群野生垂穗披碱草在核型上发生了变异。     

基于cpDNA trnL-F序列的胡黄连保护遗传学研究

胡黄连为特产中国-喜马拉雅特有高山植物,作为常用中、藏药材,受到灭绝性采挖,作为濒危和二级保护植物亟待科学的保护。该研究以云南和西藏7个野生居群91个个体为材料,基于 cpDNA trnL-F 非编码序列测序分析胡黄连的遗传多样性和遗传结构,分析显著进化单元,确立优先保护居群并提出科学的保护策略。结果表明：胡黄连 trnL-F 序列长度为871~876 bp,根据序列的核苷酸变异共鉴定出5个单倍型,西藏占有2个单倍型,云南占有3个单倍型,西藏和云南2个地区的所有单倍型均不共享。胡黄连具有较低的单倍型多样性(Hd ＝0.43419)和核苷酸多样性(Dij ＝0.00466)。种群间分化度(Fst ＝0.864520)和基因流(Nm ＝0.04)、居群间的遗传分化水平(GST ＝0.916)、AMOVA 分析(0.78％的遗传变异发生在居群内,60.97％的遗传变异发生在地区内居群间,38.25％的遗传变异发生在地区间)均表明,胡黄连居群间存在明显遗传分化。多数一致性树将胡黄连划分为3个进化分支(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),这3个分支均与地理相关,分支Ⅰ分布于横断山区的4个居群,分支Ⅱ是分布于东喜马拉雅的一个居群,分支Ⅲ是分布于喜马拉雅中段的2个居群。3个分支分属于3个“进化显著单元(ESU)”。这3个 ESU 中白马雪山、茨中、定日、波密、聂拉木五个居群都需要保护,建议现阶段应优先保护的居群是云南白马雪山和西藏波密居群,以就地保护为主。     

贵州和四川头花蓼居群的RAPD多态性研究

运用随机扩增多态DNA（RAPD）方法研究了来自贵州、四川10个头花蓼（Polygonum capitatum）居群的遗传多样性。结果表明：由6个引物扩增得到74条带。其中,有11条RAPD谱带是所有材料共有的。各居群间相似系数介于0．622～0．892之间。UPGMA法聚类分析表明,供试材料可分为2类,类Ⅰ包含四川都江堰和贵州施秉居群,具有独特的一条带S53-650,并缺少其它居群共同具有的两条带S53-400和S67-790。类Ⅱ有四川马尔康和贵州的其它7个居群,它们彼此间遗传变异较小。     

基于ITS序列分析对海南普通野生稻籼粳分化的研究

对海南普通野生稻的18个居群分别进行ITS序列克隆和测序,研究海南普通野生稻居群的籼粳分化。结果表明,海南普通野生稻的ITS序列居群间差异性显著,ITS1长度为163~239 bp,G+C含量变化范围为53.5%~77-2%。ITS2长度为165~243 bp,G+C含量变化范围为54.5%~74.2%。ITS1和ITS2区简约信息位点分别为108个和145个,单一信息位点分别为7个和2个。InDel(插入/缺失)位点分别为133个和145个,发现了9个ITS籼粳特异性位点。ClustalX软件排序及Mega构树结果表明,海南普通野生稻存在籼粳分化,偏籼型有10个居群,偏粳型有8个居群。本研究有助于揭示海南普通野生稻在起源演化上的地位,并为有效利用海南优良野生稻种质资源提供理论依据。     

白花刺续断野生居群的叶绿体全基因组特征解析

白花刺续断在中国西藏是一种常用的药用植物,但其叶绿体全基因组的相关研究较少。为揭示该物种叶绿体全基因组的基本特征并探讨其谱系遗传结构,该研究利用Illumina测序平台对来自5个野生居群的10个白花刺续断个体进行二代测序,经组装、注释,得到10条完整的叶绿体全基因组序列,并对它们的基因组特征和居群间的谱系进化关系进行了初步研究。结果表明：(1)白花刺续断的叶绿体全基因组大小为155 335～156 266 bp,共注释113个基因,包括72个蛋白编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因,其叶绿体基因组的大小、结构、GC含量及基因组成等方面在种内高度保守。(2)基因组比较分析表明,白花刺续断变异较大的片段均位于单拷贝区,且IR边界未出现明显的扩张和收缩。(3)群体遗传分析发现,白花刺续断的野生居群具有明显的地理遗传结构,不同居群间在遗传距离与地理距离上具有一定的相关性。研究认为,白花刺续断叶绿体基因组在种内居群水平上比较保守,且叶绿体基因组可在居群水平上揭示物种的地理遗传结构。这为后续开展刺续断属物种群体遗传学和系统发育基因组学研究奠定了基础。     

利用ISSR标记对新疆梭梭遗传多样性的研究

利用ISSR分子标记对新疆梭梭8个居群、218个个体进行了遗传多样性的比较分析,在供试材料中,11个引物共扩增出222个多态位点,多态位点百分率为89.23%,8个居群的多态位点百分率差异在23.42%~45.05%之间,多态位点百分率最高的是乌苏居群,最低的为托克逊居群.遗传变异分析表明,物种水平的基因分化系数Gst为63.78.居群间的基因流Nm为0.284 0,Shannon多样性指数(I)为0.506 0,物种水平的Nei s基因多样度(H)为0.336 2.遗传分析表明乌苏居群和莫索湾居群有较近的遗传距离.     

岷江柏野生居群和迁地保护居群的遗传多样性比较

通过分析岷江柏的迁地保护居群和野生居群的遗传多样性、遗传结构及居群间基因流,判断迁地保 护岷江柏居群的遗传多样性水平,为其迁地保护提供理论基础。本研究利用GBS（Genotyping-by-Sequencing） 测序技术获得的SNP位点对四川大渡河双江口岷江柏迁地保护移栽苗、苗圃播种苗及3个野生居群进行主成分分析（PCA分析）、聚类分析、分子进化树、遗传多样性和遗传结构分析。经过GBS测序共获得高质量Clean Data 118 321 514 728 bp,并开发了1947 047个tags,从中鉴定到了1 259 610个SNP位点。系统发育进化树显示大部分移栽岷江柏居群和野生岷江柏聚在一起,居群结构分析结果显示交叉验证错误率的谷值确定最优分群数为1。4个岷江柏居群的观测杂合度（H_o）、期望杂合度（H_e）、Shannon信息指数I（S_hi）、近交系数（F_is）、多态信息含量（P_ic）的值分别为0.181 5~0.272 0、0.223 2~0.300 3、0.331 0~0.464 9、0.178 0~0.246 5和0.272 2~0.309 2,说明岷江柏居群的遗传多样性水平较高。移栽岷江柏居群的H_e=0.300 3,S_hi=0.464 9,岷江柏居群迁地保护居群遗传多样性总体水平略高于野生居群。野生岷江柏居群中白湾隧道（BW）_vs_松岗镇（SA）的遗传分化指数（F_st）较大,基因流（N_m）较小（F_st=0.091,N_m=2.496）,而迁地保护的岷江柏居群与野生岷江柏居群没有明显的遗传分化,居群间的基因交流频繁（F_st<0.05,基因流N_m>4）,说明没有明显的分群现象,岷江柏居群迁地保护居群遗传多样性较高。因此,移栽濒危植物是迁地保护过程中较好的方法,本文为以后野生岷江柏迁地保护提供参考,为其他树木种质资源的保存提供理论依据。     

不同产地山桐子果实含油率及其理化指标变异分析

以13个产地居群的山桐子果实为材料,测定其全果含油率,并选取5个居群的果实分别测定果肉、种子含油率进行变异分析。结果表明:(1)13个居群间山桐子果实含油率差异显著,四川各居群山桐子果实含油率明显大于其他地区,各个居群内果实含油率差异明显,极端变异程度较大。(2)5个居群山桐子果肉含油率均大于种子含油率,而果肉含油率变异系数及相对极差均小于种子。(3)聚类分析结果显示,朝天等7个居群聚为一类,其果实含油率较高,变异系数较小,可以作为进一步良种选育的材料;海拔等地理因素对山桐子果实含油率均有一定影响,但程度不一。(4)5个居群山桐子果实油脂折光率均较高,而酸值均较低,表明山桐子油品质好,纯度较高,而且不同居群山桐子油碘值差异显著,反映其油脂不饱和程度差异明显。     

长竹蛏不同地理居群的遗传多样性

研究以大连、烟台、莱州、青岛和赣榆近海5个不同地理居群的长竹蛏(Solen strictus Gould)为实验材料,利用ISSR分子标记进行了遗传多样性的研究。结果表明,13个ISSR引物在5个居群中共扩增出200个位点,平均每个引物记录15.4个位点,5个居群的多态位点比例为43.56%—60.43%。长竹蛏在物种水平上的Nei’s基因多样性指数和Shannon’s信息指数分别为0.2854和0.4390,在居群水平上分别为0.1674和0.2530。NJ聚类分析显示,青岛居群与赣榆居群的亲缘关系最近,而烟台居群与其他4个居群的亲缘关系较远。经Mantel检测,长竹蛏5个居群间的遗传距离与地理距离并无相关性(r=-0.0834,P>0.1)。AMOVA分子变异分析表明,长竹蛏的遗传变异有47.71%发生在居群间,52.29%发生在居群内,居群内的遗传变异大于居群间的遗传变异。长竹蛏5个居群间的遗传分化系数(Gst)为0.2889,基因流(Nm)为1.3194。结果表明,长竹蛏具有较高的遗传多样性,但居群间已发生了一定程度的遗传分化。       

利用ISSR标记对新疆白梭梭居群的遗传多样性分析

利用ISSR分子标记对新疆白梭梭4个居群,105个个体进行了遗传多样性的比较分析。在供试材料中,11个引物共扩增出171个多态位点,多态位点百分率为84．85％,4个居群的多态位点百分率差异在33．92％．40．35％之间。Shannon多样性指数（I）为0．3518,物种水平的Nei基因多样度（h）为0．3482。遗传变异分析表明,物种水平的居群间遗传分化系数Gst为0．6238,居群间的基因流Nm为0．3016。遗传分析表明吐鲁番居群和甘家湖居群的遗传距离最近。     

广西武宣濠江流域普通野生稻居群遗传多样性及保护研究

选用平均分布于水稻基因组的24对SSR引物,对沿河分布最长的广西武宣濠江流域的12个普通野生稻居群343份材料的遗传结构进行研究.结果表明:(1)该地普通野生稻遗传多样性丰富.24个位点共检测到206个等位变异,平均等位变异数A＝8.7083,有效等位变异数Ae＝3.7117;(2)该地普通野生稻居群具有较高的遗传分化和一定频率的基因流.群体遗传分化系数Gst＝0.2659,基因流Nm＝0.6901,表明26.59%的遗传变异存在于居群间;(3)SSR标记使普通野生稻居群中一些稀有等位变异得以显现.206个等位变异中,65个等位变异仅出现在1个或2个居群中,且频率较低,其中12个等位变异只出现在居群B中;(4)通过聚类分析和主坐标分析(PCO),下游居群A和B遗传关系较近,中游居群C比较独特,单独成为一类,中游居群D、E、F和G遗传关系较近,中游居群H、I和J及上游居群K和L遗传关系较近.根据上述分析结果,建议对濠江下游和中游具有代表性的居群(即居群B、D和H)的普通野生稻进行重点保护.     

广东高州7个普通野生稻居群遗传结构的SSR分析

利用32对SSR引物对来自全部7个自然居群的217份广东高州普通野生稻（简称＂高野＂）材料进行遗传结构、多样性和遗传聚类分析。结果表明,高野各居群因遗传结构存在差异而相对独立,但各居群之间由于存在基因渗透又具有一定的相似性。高野总体多样性指数（Ht）为0.65,居群内的多样性（HS=0.431）略大于居群间的多样性（DS=0.392）,二者差异并不显著。居群间的遗传分化系数（GST）为0.611,说明高野群体的遗传差异是由居群内和居群间的遗传分化共同作用的结果。其中A、B、E居群间,D、F、G居群间遗传相似性较高,C居群与其它居群之间存在较大差异。根据7个居群的遗传结构,结合其地理分布状况,认为遗传多样性最大的B和E居群以及遗传分化最小的C居群应作为重点对象进行保护。     

广东高州7个普通野生稻居群遗传结构的SSR分析

利用32对SSR引物对来自全部7个自然居群的217份广东高州普通野生稻(简称“高野”)材料进行遗传结构、多样性和遗传聚类分析。结果表明, 高野各居群因遗传结构存在差异而相对独立, 但各居群之间由于存在基因渗透又具有一定的相似性。高野总体多样性指数(Ht)为0.65, 居群内的多样性(HS=0.431)略大于居群间的多样性(DS=0.392), 二者差异并不显著。居群间的遗传分化系数(GST)为0.611, 说明高野群体的遗传差异是由居群内和居群间的遗传分化共同作用的结果。其中A、B、E居群间, D、F、G居群间遗传相似性较高, C居群与其它居群之间存在较大差异。根据7个居群的遗传结构, 结合其地理分布状况, 认为遗传多样性最大的B和E居群以及遗传分化最小的C居群应作为重点对象进行保护。     

内蒙古中部地区小叶锦鸡儿天然居群表型多样性分析

对采自内蒙古中部地区的7个小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)天然居群的207份材料进行了表型多样性分析.结果表明:小叶锦鸡儿种内表型性状存在丰富的变异,无论在居群间还是在居群内均表现出极显著差异(P<0.001);叶片、荚果、种子等11个表型性状居群间分化系数为16.90%,居群内表型性状分化系数为83.10%,是小叶锦鸡儿表型变异的主要来源;主成分分析显示荚果柄长、荚果长、关节长是造成小叶锦鸡儿表型变异的主要影响因子;依据小叶锦鸡儿表型性状,通过聚类分析将7个小叶锦鸡儿居群分为3类,第1类为多伦居群,第2类为西乌旗居群,第3类为四子王旗、察右后旗、化德、镶黄旗和正镶白旗5个居群.     

侯晨曦：附表1-附表2

本研究基于7个叶绿体DNA片段（cpDNA）和2个核DNA片段（ITS和PZ8）的测序数据,对龙血树柴胡（Bupleurum dracaenoides Huan C.Wang,Z.R.He&H.Sun）8个居群的153个样本进行了遗传多样性和分布式样研究。cpDNA片段分析结果显示：龙血树柴胡在物种水平具有较高的遗传多样性（H_d=0.862;P_i=0.00567）,但居群内遗传多样性低,遗传变异主要存在于居群间,遗传分化显著（F_st=0.959）;而核DNA片段ITS和PZ8的数据分析结果显示,其遗传多样性较低（H_d=0.532,P_i =0.00121和H_d=0.349,P_i=0.00060）,遗传变异主要存在于居群内,居群间仅存在一定程度的遗传分化。中性检验和失配分布分析结果发现龙血树柴胡没有经历过近期种群扩张事件,8个居群的153个样本从遗传成份上可被分为两组。研究结果将为龙血树柴胡的资源保护和发掘提供参考。