乌头及其同属近缘种的SSR指纹图谱研究

乌头(Aconitum carmichaeli Debx.)为中国重要的药用植物,种质资源丰富,同属近缘种繁多。该研究采用SSR分子标记技术对采自17个种群的51份乌头样本和13个同属近缘种的65份样本进行扩增和聚丙烯酰胺凝胶电泳检测,分析了乌头及其同属近缘种的遗传多样性、遗传分化和系统发育关系,筛选出稳定性好、多态性高的SSR引物构建乌头及其近缘种的指纹图谱。结果表明:(1)11对乌头微卫星引物均表现出高的多态性,共检测出109个复等位基因,平均每个位点9.91。(2)乌头在物种水平上遗传多样性丰富(A=3.090 9,I=0.889 7,h=0.540 2),种群间的遗传分化显著(Gst=0.277 4);乌头属14种植物表现出了较高的遗传多样性(A=9.909 1,I=1.526 2,h=0.690 5),物种间遗传分化显著(Fst=0.437),基因流微弱(Nm=0.451 8)。(3)聚类分析表明,同一种群的乌头样本首先聚在一起各自形成小支,17个小支聚为一支;13个乌头近缘种材料中,相同物种的样本分别聚为一支;乌头属14个物种聚为5个大支,与形态分类结果一致。(4)利用基因型丰富、多态性高的6对SSR引物(Tchin03、Tchin04Tchin20、Tchin26、Tchin29、Tchin32)可有效区分14种乌头属植物,并以此建立了乌头种质资源和近缘种的DNA指纹图谱。该研究为乌头的种质资源鉴定及混伪品鉴定提供了重要的技术支撑。     

白及种质资源及其近缘种的SSR指纹图谱研究

白及(Bletilla striata Rchb.)为中国珍稀濒危药用植物,野生资源枯竭,混伪种繁多。该研究基于SSR标记技术对16个地区48份白及(Bletilla striata Rchb.)样品和4份黄花白及(Bletilla ochracea Schltr.)、4份小白及(Bletilla formosana(Hayata)Schltr.)、4份华白及(Bletilla sinensis(Rolfe)Schltr.)样品进行遗传多样性分析,构建白及种质资源的SSR指纹图谱,并对60份白及样品进行种质资源鉴定,分析白及属种内及其种间的遗传分化特征。结果表明:(1)20对白及SSR引物均能在4个白及属植物中成功扩增,条带清晰且多态性丰富,每对引物的复等位基因数(Na)在4~9之间,等位基因数(Na)总和为127,平均为6.35。(2)筛选出基因型丰富、多态性信息含量(PIC)高的7对白及SSR引物(BJSSR01、BJSSR14、BJSSR15、BJSSR16、BJSSR18、BJSSR19、BJSSR22)构建的白及SSR指纹图谱能将白及属各种质资源清楚分开。(3)白及属在种间水平均有较高的遗传多样性(Na=6.35,I=1.429 1,h=0.706 8),物种间遗传分化强烈(Gst=0.44),物种间的基因流较弱(Nm=0.475 3)。(4)UPGMA聚类分析表明,60份供试样品明显聚为4大支,同一物种的个体首先聚在一起,这与形态学分类基本一致;不同来源地的样品种内和种间的亲缘关系有明显差异,地理距离较近的白及样品具有较近的遗传关系。     

基于棉花参比种质的SSR多态性核心引物筛选

棉花品种间遗传多样性的评价和遗传图谱构建都需要大量多态性的SSR标记。本研究通过构建棉花参比种质(panel), 高效快速地筛选出棉花多态性核心引物。本实验选用12份表型性状和遗传差异较大的棉花种质作为参比种质, 对来自Cotton Microsatellite Database (CMD)网站上 (http://www.cottonssr.org) 的5,914对棉花SSR引物进行了PCR扩增。结果表明: 在不同棉种间多态性的引物有4,800对, 约占有效扩增引物(5,300对)的90.6%; 能区分不同品种间差异的引物大约有500对, 占有效扩增引物的9.4%。我们推荐其中319对扩增效果好、条带清晰的引物作为棉花种质资源鉴定和分子指纹分析的核心引物, 其中277对能把陆地棉品种间的差异鉴别出来。此外, 我们还找到了在陆地棉、海岛棉及亚洲棉三大栽培棉中都有差异的13对共同SSR引物, 建议作为分子指纹分析和种质鉴定的首选引物。本研究公开了319对核心SSR引物及其多态性信息, 有利于规范引物筛选程序、提高引物筛选效率, 对棉花种质资源的遗传多样性分析、指纹图谱构建, 以及种子真伪性和纯度的鉴定等都具有现实意义。     

新疆枸杞种质资源遗传多样性分析及DNA指纹图谱构建

利用SCoT分子标记对新疆枸杞种质资源进行遗传多样性分析和DNA指纹图谱构建,为杂交育种和种质鉴定提供理论依据。结果显示:9条SCoT引物扩增出条带256条,其中219条为多态性条带,多态性比率达85.62%,多态性信息含量(PIC)值变化范围在0.77~0.91之间,平均值为0.85,观测等位基因数(Na)、有效等位基因数(Ne)、Nei's基因多样性指数(H)和Shannon信息指数(I)的平均值分别为1.8562、1.4350、0.2611、0.3989,聚类分析表明,遗传相似系数变化范围在0.5938~0.8398之间,在遗传相似系数为0.66和0.71处,可将30份材料分别分为2大类和4个亚类,主坐标分析结果和聚类结果基本一致,同时利用5条多态性SCoT引物构建了30份材料的DNA指纹图谱。新疆枸杞种质资源遗传多样性水平较高,且SCoT分子标记适于新疆枸杞种质资源遗传多样性分析和DNA指纹图谱构建,该研究结果为新疆枸杞种质资源评价、鉴定和新品种选育奠定了基础。     

基于SSR标记的彩色马铃薯亲缘关系分析及指纹图谱构建

为了探究彩色马铃薯种质资源的遗传背景,该试验共选用22对SSR标记引物,对33份彩色马铃薯品种(系)进行遗传多样性分析以及指纹图谱构建。结果表明:(1)22对引物可扩增得到95个等位位点,其中82个为多态性位点,多态性比率达到86.31%;多态信息量(PIC)从0.168 7(STM1053)到0.991 9(STI033),平均为0.8411。(2)UPGMA聚类分析表明,在相似系数0.71处,33份供试材料分为4个主要聚类群,不同聚类群之间具有较大的遗传差异。(3)利用STM0031、STM0030、STI014、STM1029、STI001共5对SSR标记引物构建了33份彩色马铃薯材料的分子标记指纹图谱。该研究结果为彩色马铃薯育种亲本组配奠定了理论基础,有助于彩色马铃薯种质资源的快速鉴定。     

云南莲瓣兰主栽品种SSR指纹图谱的构建和遗传差异分析

为了解云南莲瓣兰(Cymbidium tortisepalum)的遗传多样性,利用SSR技术对32个莲瓣兰主栽品种进行遗传变异分析,并构建莲瓣兰栽培品种的指纹图谱。结果表明,筛选出的12对多态性高、稳定性好的引物共检测到95个等位基因,每对引物检测到4~18个等位基因,有效等位基因数(N E)为61.489,平均有效等位基因数(NA)为5.124,Shannon信息指数(I)和多态性信息含量(PIC)分别为0.806~2.624和0.789~0.953。12对引物中,以引物SSR03的等位基因数、NE、观测杂合度、I和PIC最高。32个品种在12对引物上都具有不同的特异性条带,可以彼此区别。从12对引物中筛选出3对核心引物SSR02、SSR03和SSR12构建了莲瓣兰主栽品种SSR分子指纹图谱,这3对核心引物组合即可鉴定32个莲瓣兰栽培品种。这为莲瓣兰的品种鉴定、遗传多样性分析和分子育种研究提供理论基础和技术支持。     

鉴定烟草种质资源SSR核心引物筛选和验证

核心引物对遗传多样性分析、种质资源鉴定、品种纯度和真实性检测、指纹图谱构建等研究具有重要价值。本研究利用均匀分布于烟草24条染色体的278对SSR引物,对20份亲缘关系相对较远的烟草材料进行初步筛选,筛选出32对引物。随后再加上10份亲缘关系较近的材料（共30份）对引物进行复筛,最终确定14对为核心引物。将14对引物对39份烟草材料进行进行系谱分析、品种遗传多样性分析和农艺性状分析聚类,结果表明该套SSR核心引物适用于烟草种质资源鉴定和遗传多样性分析。     

红麻微卫星DNA标记指纹图谱的构建

DNA指纹图谱对新品种选育、种质资源保存和管理具有重要的意义。然而,利用SSR标记构建红麻DNA指纹图谱的研究仍十分有限。在本研究中,利用课题组开发并筛选出的131对SSR引物,分析不同来源的96份红麻种质资源,包括红麻品种审定的区试对照品种福红952。结果表明,131对引物共扩增出375条带,平均每对引物扩增出2.6条带。以遗传相似系数0.614为切割线时,可以分为2个类群,52个为类群P1,44个为类群P2;以遗传相似系数0.710做切割线,可分为5个亚群。利用这131对引物标记所得的数据成功绘制了一份85个品种独特的指纹图谱,其中福红952可被HcEMS238引物特异识别。其他11份因存在遗传相似性高的现象,未被识别。上述结果为红麻品种的真实性鉴定及遗传多样性分析提供依据。     

西瓜核心种质的AFLP指纹图谱和SCAR标记

西瓜(Citrullus lanatus (Thunb.) Mansf.)种质资源的鉴定与评价是对其有效利用的基础.以往的研究表明, 西瓜是一种遗传资源特别狭窄的作物,在用同工酶、RAPD及SSR技术对西瓜种质资源进行鉴定时,发现很难将品种完全区分开来.本研究利用高效可靠的AFLP技术,对30个西瓜核心种质材料进行了遗传分析,最终建立了这30个材料的DNA指纹图谱.在该图谱中,每个材料均有其独特的"指纹",材料之间可以相互区分开来.为了进一步利用AFLP分子标记,将重要抗病种质材料"PI296341"的AFLP特异带转化成了生产上可以直接利用的SCAR标记.     

29份云南甘蔗创新种质的SSR遗传多样性分析和指纹图谱构建

该研究以16份甘蔗骨干亲本为参照,对29份云南甘蔗创新种质进行SSR指纹图谱构建和遗传多样性分析,以明确创新种质与16份亲本间的遗传基础和多样性水平。结果表明:6对引物共扩增出104条带,其中101条为多态性条带,多态性条带比例为97.25%;45份材料的遗传相似性系数为0.235 3~0.891 3,平均值为0.563 3;其中16份甘蔗骨干亲本的遗传相似性系数为0.301 6~0.755 6,甘蔗创新种质与甘蔗骨干亲本的特异条带比例为14∶1,涵盖了割手密、大茎野生种、斑茅和滇蔗茅等基因源。根据骨干亲本间的相似性系数范围,在相似性系数为0.43处,可将种质分为6大类群,亲缘关系相对较远,适宜作为种质间的杂交利用。通过引物区分效率分析,6对引物扩增的多态信息量为0.967 9~0.975 8,其中MSSCIR21引物区分效率最高,利用MSSCIR21和SMC1047HA引物组合构建了云南甘蔗创新种质标准指纹图谱,在相似性系数为0.85处即可区分所有种质,图谱的鉴别准确率为100%,每份资源都有唯一的指纹图谱,可将29份创新种质和16份骨干亲本区分鉴别出来。该研究能够为后续杂交利用、种质鉴定和知识产权保护提供依据。     

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。     

High allozymic diversity in natural populations of Mycoheterotrophic Orchid Gastrodia elata,an endangered medicinal plant in China

Gastrodia elata Blume, a mycoheterotrophic orchid native to the Far East, is an endangered medicinal plant in China. Genetic variation among 19 natural populations of G. elata was examined in central China by using allozyme polymorphism (16 loci in six enzymatic systems). The species exhibited high level of genetic diversity (P = 56.3%, A = 2.2 and H_E = 0.221), which was mainly attributed to its perennial habit and mixed reproduction system (both sexual and asexual). Evident genetic differentiation in G. elata natural populations was suggested by F_ST = 0.241. AMOVA analysis showed 31.3% of the total molecular variation was attributed to inter-population differentiation. Obvious genetic structure and genetic depauperation of some populations indicate forest fragmentation and over-collection have affected genetic variation of G. elata. A conservation strategy, which is conserving populations with great genetic distinction or high level of genetic variation from four management units, is recommended.     

北沙柳群体遗传多样性和遗传结构分析

以内蒙古北沙柳(Salix psammophila)国家种质资源库内9个群体(P1~P9)288个无性系为实验材料,利用TP-M13-SSR技术,选取22对具有多态性EST-SSR北沙柳引物,采用毛细管电泳对PCR产物进行检测,分析北沙柳遗传多样性、分化程度和群体遗传结构,为北沙柳种质资源库遗传管理、无性系鉴定、品种选育、遗传改良和构建指纹图谱提供理论依据。结果显示:(1)22对EST-SSR引物共检测到222个等位基因,各位点平均等位基因数(A)为10,四倍体基因型丰富度(G)和特异基因型(G1)总和分别为1 460和802个,平均特异基因型比率(P1)和种质鉴别率(P2)分别为45.86%和13.21%。(2)9个群体平均等位基因数(A)为7.475,基因型丰富度(G)为15.586,观察杂合度(Ho)和期望杂合度(He)分别为0.577和0.638。以期望杂合度He为标准,北沙柳群体遗传多样性水平最低的是P1和P9。(3)北沙柳群体遗传分化系数仅为0.02,AMOVA分子变异分析显示,北沙柳群体大部分遗传变异来自群体内(97%),群体间变异仅为3%。(4)三维主成分、聚类和Structure群体遗传结构分析显示,9个群体被划分为2个组,Mantel检验表明北沙柳遗传距离与地理距离极显著相关(r=0.684 P0.001)。研究表明,北沙柳种质资源具有丰富的遗传多样性,这是其具有耐旱、耐寒、耐高温、耐沙埋和抗风蚀等适应性较强的分子基础;北沙柳的遗传变异集中在群体内;分布区群体呈现由中心向边缘群体扩张分化的趋势。     

广东省猴耳环遗传多样性研究

为了解猴耳环(Archidendron clypearia)种质资源的遗传多样性,以广东省12个野生猴耳环群体的146份种质资源为材料,采用SSR分子标记技术对其遗传多样性和亲缘关系进行分析.结果表明,21对SSR引物共检测到249个等位基因,平均每对SSR引物检测的等位基因数(Na)为11.857,有效等位基因数(N...     

A Study of Conservation Genetics in Cupressus chengiana,an Endangered Endemic of China,Using ISSR Markers

ISSR markers were used to analyze the genetic diversity and genetic structure of eight natural populations of Cupressus chengiana in China. ISSR analysis using 10 primers was carried out on 92 different samples. At the species level, 136 polymorphic loci were detected. The percentage of polymorphic bands (PPB) was 99%. Genetic diversity (H _e) was 0.3120, effective number of alleles (A _e) was 1.5236, and Shannon’s information index (I) was 0.4740. At the population level, PPB = 48%, A _e=1.2774, H _e=0.1631, and I=0.2452. Genetic differentiation (G _st) detected by Nei’s genetic diversity analysis suggested 48% occurred among populations. The partitioning of molecular variance by AMOVA analysis indicated significant genetic differentiation within populations (54%) and among populations (46%; P < 0.0003). The average number of individuals exchanged between populations per generation (N _m ) was 0.5436. Samples from the same population clustered in the same population-specific cluster, and two groups of Sichuan and Gansu populations were distinguishable. A significantly positive correlation between genetic and geographic distance was detected (r=0.6701). Human impacts were considered one of the main factors to cause the rarity of C. chengiana, and conservation strategies are suggested based on the genetic characters and field investigation, e.g., protection of wild populations, reestablishment of germplasm bank, and reintroduction of more genetic diversity.     

马尾松桐棉种源天然群体遗传结构研究

广西桐棉是我国重要的马尾松优良种源区,该种源分布面积达1.56万hm2,马尾松遗传资源优质且丰富,但近30年来该地区的马尾松天然资源受到较为严重的破坏。为了解该地马尾松天然种质资源的遗传多样性现状,该研究利用SSR分子标记分析了桐棉马尾松的群体遗传结构。结果表明：16对 SSR 引物在285个样本中共检测到53个等位基因,多态位点百分率为100％。桐棉群体的平均等位基因数( N a )、平均有效等位基因数(Ne)、Shannon 多样性指数(I)、观测杂合度(Ho)、期望杂合度(He)分别为3.31、1.68、0.64、0.35和0.36,可见桐棉群体现今仍具有较高的遗传多样性。群体的遗传分化系数(GST)为0.049,固定指数(FST)为0.072,基因流(Nm)为3.21。这说明桐棉群体内基因型分布接近于平衡状态,未出现明显的杂合子过剩或不足,遗传变异主要存在于林分内,林分间不存在明显的遗传分化,群体内基因交流顺畅。同时,处于桐棉种源核心区域的4个林分遗传多样性水平显著低于核心区外围的3个林分,说明桐棉种源核心区域遭到更为严重的人为破坏。为了保障该处马尾松天然群体的正常更新及自然遗传改良能力应重视对马尾松天然林的科学管护。一方面通过遗传资源选择收集,建立大规模种质资源库;另一方面,对于桐棉种源这类分布面积大、利用价值高、目前所受破坏尚不严重的天然群体,应建立专门的自然保护区,严禁盗伐、主伐、非法采割松脂及过度采种。该研究结果对于马尾松天然种质资源的研究与保护具有重要参考价值。     

Assessment of genetic diversity and population structure of Chinese wild almond, Amygdalus nana, using EST- and genomic SSRs

Amygdalus nana L., commonly known as wild almond, is an endangered wild relative of cultivated almond, which has great potential in almond crop breeding. In this study, we used microsatellite (SSR) loci derived from both expressed sequence tag (EST) and anonymous genomic sequence to explore the genetic diversity and population structure of A. nana in Xinjiang of China. Seven natural populations were collected across the whole distribution of A. nana in China, including populations from both inside (four populations) and outside (three populations) the established protected areas. A total of 22 and 19 alleles were detected from the seven pairs of EST and genomic SSR loci, respectively. Generally, the genomic SSRs showed lower levels of variation than EST-SSRs, which may partially due to the higher cross-species transferability in EST-SSRs than in genomic SSRs. The population-level genetic diversity (A = 1.84, P = 50.00%, H_o = 0.3491, H_E = 0.2271) was lower than cultivated almond and several wild fruit species with similar breeding system. Most of the genetic variation (82.16%) was partitioned within populations. In particular, the population collected from Tacheng County (outside the protected areas) had the highest levels of genetic diversity and had significantly different genetic constitution from other populations.     

白芨SSR引物筛选及群体遗传多样性研究

白芨(Bletilla striata Rchb.)为中国珍稀濒危植物,重要的药用植物。该研究基于Illumina测序技术构建白芨基因组文库和微卫星文库,设计白芨微卫星引物,用白芨4个野生种群80个个体对引物进行多态性检测,应用4个白芨近缘种中进行引物的通用性检测,并在此基础上分析了白芨的遗传多样性和遗传分化,以探讨白芨的遗传结构和进化潜能。结果表明:(1)白芨基因组中微卫星片断丰富,共检测出17 841条微卫星片断。基于白芨微卫星库对100个位点设计了引物对,经PCR扩增和检测筛选出能够稳定扩增的多态性位点20个,每个位点的复等位基因数(Na)在2~6之间,平均为3.85;20对引物的大部分能够在4个白芨近缘种中成功扩增。(2)白芨在物种水平均有较高的遗传多样性(Na=3.85,I=1.07,H=0.614 7),白芨种群遗传分化强烈(Gst=0.43),居群间的基因流较弱(Nm=0.867 6),居群聚类分析结果均表明地理距离较近的居群具有较近的遗传关系。     

Genetic diversity and population structure of the medicinal orchid Gastrodia elata revealed by microsatellite analysis

The wild resources of Gastrodia elata are currently threatened with extinction due to over-harvesting because of their high medicinal value. Genetic diversity plays a key role in the survival of endangered orchid species. In this study we investigated the genetic pattern in eight microsatellite loci within eight G. elata populations from central China. Compared with the other orchids, G. elata showed a low level of genetic variation within populations (H_E = 0.356–0.622). The main factors responsible for the genetic pattern were the plant's inbreeding system due to mating within clone patches, and the genetic bottlenecks and genetic drift caused by a long-history over-collecting. The significant heterozygote deficit was detected in all the populations. The F statistics calculated by different approaches consistently revealed a clear genetic differentiation among populations, contributing about 20% of the total gene diversity. The results are discussed in relation to both in situ and ex situ conservation efforts of the species. The populations with a high level of genetic diversity or with great genetic distinction were identified, which should be a high priority for conservation managers.