单核苷酸多态性与甜瓜抗枯萎病分子育种研究

目的:结合单核苷酸多态性标记技术,利用甜瓜本身的抗病性以解决新疆甜瓜病害问题。方法:对新疆甜瓜抗枯萎病基因Fom-2基因进行克隆分析,并根据Fom-2基因在不同抗性甜瓜亲本的单核苷酸多态性,设计检测SNP标记的PCR扩增引物,验证其多态性;并利用F2代分析该标记与筛选获得的甜瓜抗枯萎病基因连锁的SSR标记的遗传关系。结果:在抗病与感病甜瓜品种中均扩增获得PCR条带,试验中设计单核苷酸多态性分子标记在抗病品种为显性,与筛选的和抗枯萎病基因紧密连锁的共显性标记SSR430共分离。结论:不同抗性甜瓜品种均含有Fom-2基因或其高度同源序列,SNP显性标记和共显性标记SSR430均可用于甜瓜抗枯萎病分子标记辅助育种。     

8个小麦育种亲本抗叶锈基因分析

选取19个小麦叶锈菌生理小种对8个小麦育种亲本进行成株期和苗期抗叶锈病鉴定及基因推导,同时利用与24个抗叶锈基因紧密连锁或共分离的31个分子标记进行分子检测。推测出L83#-5与L83#-6含有Lr1,可能含有Lr2c和Lr42;L/PL2003-1含有Lr1,可能含有Lr2c、Lr28和Lr42;贵农13号可能含有Lr28;92R137可能含有Lr2c和Lr28;L201含有Lr1,可能含有Lr2c、Lr16和Lr28;TM可能含有Lr41和其他抗叶锈基因。研究结果表明,测试的8个小麦育种亲本中TM的抗叶锈性最好,具有很好的抗叶锈病应用潜力,可作为小麦抗叶锈病育种的重要抗源。     

二倍体大白菜与四倍体结球甘蓝杂种的获得及其SSR鉴定与GISH分析

为创制结球甘蓝-大白菜异附加系、异代换系、易位系,利用二倍体大白菜（AA,2n=20）为母本与四倍体结球甘蓝（CCCC,2n=36）杂交,通过胚挽救获得了异源三倍体杂交种（ACC,2n=28）;利用SSR对杂交种进行鉴定,6株F1均能扩增出父本的特征带,表明这6株是真杂交种。异源三倍体基因组原位杂交结果表明,未加封阻时,大白菜与结球甘蓝染色体均有较强的杂交信号;当加入适当比例的封阻时,来自大白菜和结球甘蓝染色体上的杂交信号强弱有明显差别;封阻过度时,大白菜与结球甘蓝染色体的杂交信号都十分微弱。说明大白菜与结球甘蓝基因组具有较高的同源性。     

大白菜相对于结球甘蓝连锁群特异SSR标记的筛选

以9个大白菜品种和10个结球甘蓝品种为试材,对位于芸薹属A基因组10个连锁群的207对SSR引物进行PCR筛选,共筛选出33个大白菜相对于结球甘蓝的特异SSR标记,涉及了大白菜的10个连锁群,其中位于A1连锁群3对,A2连锁群4对,A3连锁群5对,A4连锁群2对,A5连锁群3对,A6连锁群4对,A7连锁群2对,A8连锁群1对,A9连锁群2对,A10连锁群7对。为进一步利用SSR标记鉴定结球甘蓝—大白菜异附加系奠定了基础。     

小麦品种莱州137抗叶锈病鉴定及基因检测

叶锈病是小麦生产中的重要病害,培育持久抗性品种可以有效控制该病害。本研究以抗病品种莱州137、感病对照品种郑州5389、慢锈性品种SAAR以及36个已知抗叶锈病基因的载体品种为材料,在苗期和成株期进行了2年2点的接种鉴定,通过系谱分析、基因推导和12个与抗叶锈病基因连锁的分子标记检测,发现莱州137携带Lr26、Lr10、Lr14b以及其他未知抗叶锈病基因,且表现成株抗性的特点,说明其可能含有未知的成株抗性基因,可作为新的小麦抗叶锈病抗源加以利用。     

基于相对密码子频率的芜菁花叶病毒基因组序列的进化分析

现有92株芜菁花叶病毒(TuMV)的全基因组序列已在GenBank报道,据分析报道其中58株不含重组序列。利用系统聚类法对92株TuMV的全基因组序列和58株TuMV全基因组序列的相对密码子频率RSCU值进行聚类分析。同时利用系统发育分析方法分析了这92株和58株TuMV全基因组序列。结果发现,92株芜菁花叶病毒株的密码子偏性聚类树与其系统进化树的一致度很低;而不含重组序列的58株芜菁花叶病毒株的密码子偏性聚类树与其系统进化树的一致度却非常高,且与寄生宿主类型基本对应。这表明在不存在重组的情况下,TuMV密码子频率的偏性可能是宿主内的一种选择压力,影响TuMV基因组的点突变进化方向,促使TuMV适应宿主内环境。     

两系杂交小麦恢复系MR168抗条锈病基因遗传分析及分子标记定位

小麦条锈病是影响杂交小麦普及推广的重要因素。文章利用基因推导法和SSR分子标记技术,研究了温光型两系杂交小麦恢复系MR168的抗条锈性遗传规律及其控制基因染色体位置。结果表明,MR168对CY29、CY31、CY32、CY33等条锈菌生理小种表现高抗至免疫;对SY95-71/MR168杂交组合的正反交F1、BC1、F2和F3群体分单株接种鉴定显示,MR168对CY32号小种的抗性受1对显性核基因控制,该抗病基因来源于春小麦品种辽春10号。利用集群分离分析法(Bulked segregant analysis,BSA)和简单重复序列(Simple sequence repeat,SSR)分子标记分析抗病亲本MR168、感病亲本SY95-71及183个F2代单株,发现了与MR168抗条锈病基因连锁的5个微卫星标记Xgwm273、Xgwm18、Xbarc187、Xwmc269、Xwmc406,并将该基因初步定位在1BS着丝粒附近,暂命名为YrMR168;构建了包含YrMR168的SSR标记遗传图谱,距离YrMR168最近的两个微卫星位点是Xgwm18和Xbarc187,遗传距离分别为1.9 cM和2.4 cM,这两个微卫星标记可用于杂交小麦抗条锈病分子标记辅助育种。     

黄瓜霜霉病抗病基因的RAPD及SCAR标记

以感霜霉病黄瓜L18-10-2和抗霜霉病黄瓜129为亲本构建F2代分离群体,以F3代植株霜霉病抗性鉴定表示F2代各单株抗病性并得以区分各单株杂合或纯合感病性,采用RAPD技术和转SCAR的方法筛选黄瓜抗霜霉病基因分子标记.结果显示,在318条RAPD引物中有18条引物表现出两亲本间多态性,其中引物P18的SB-SP18561扩增片段与霜霉病抗病基因之间紧密连锁,根据交换率和Kosambi函数公式计算其遗传距离为7.85 cM.回收SBSP18561片段并克隆和测序,其准确长度为561 bp.将该RAPD标记转换为SCAR标记,长度为494 bp,命名为SSBSP18494.     

与大白菜霜霉病抗性主效QTL连锁的分子标记开发

霜霉病是危害大白菜的三大病害之一,该病的发生会严重影响大白菜的产量及品质,因而研究与霜霉病抗性QTL紧密连锁的分子标记对大白菜抗病新品种培育具有重要意义。该研究在前期工作的基础上,选用高感霜霉病株系91-112、高抗霜霉病株系T12-19以及由二者为双亲构建的DH群体为实验材料,针对大白菜霜霉病抗性主效QTL——BrDW所在的标记区间,利用已有的大白菜基因组信息发展与抗性QTL紧密连锁的分子标记,通过Blast和IMap分析,将与BrDW连锁的RAPD标记K14-1030定位于大白菜KBrB058M10上(位于Contig214上),根据KBrB058M10附近的BAC及BAC-end序列设计引物,结合限制性内切酶酶切及HRM分析方法,筛选得到5个与BrDW连锁的分子标记,包括1个Indel标记Brb062-Indel230,3个CAPS标记Brb094-DraⅠ787、Brb094-AatⅡ666和Brb043-BglⅡ715,1个SNP标记Brh019-SNP137;同时,通过筛选与目标区域具有同源性的Unigene序列得到了1个与BrDW紧密连锁的SSR标记bru1209。标记Brb062-Indel230、Brb094-DraⅠ787、Brb094-AatⅡ666、Brb043-BglⅡ715、Brh019-SNP137和bru1209与RAPD标记K14-1030之间的遗传距离分别为4.3 cM、1.7 cM、5.9 cM、5.9 cM、4.6 cM和0.8 cM,在对DH群体中的抗性株系选择上准确率分别为69.7%、70.9%、72.4%、72.4%、58.3%和74.2%,可应用于分子标记辅助选择,为霜霉病抗性分子育种奠定了良好基础。     

不结球白菜BcTuR1基因的克隆及表达

从不结球白菜抗芜菁花叶病毒(TuMV)品种‘短白梗'中克隆到一个抗TuMV相关基因,命名为BcTuR1(GenBank登录号FJ600374).该基因核苷酸序列全长1 019 bp,编码162个氨基酸.BcTuR1基因与芥菜抗病毒基因相似性最高为96%,其它没有与该基因相似性高于50%的序列.基因组DNA杂交表明,BcTuR1可能属于一个较小的多基因家族.实时定量PCR检测表明,芜菁花叶病毒能够诱导不结球白菜BcTuR1基因的转录表达,其在不结球白菜叶片中的表达特征说明它可能参与寄主对病毒的抗性.     

不结球白菜抗根肿病渐渗系的分子辅助选育

该研究基于与大白菜抗根肿病连锁的分子标记,设计特异引物,获得简便实用的SCAR标记,并用于分子标记辅助选择,创制不结球白菜抗根肿病新材料。结果发现,在设计的8对特异引物中,有1对特异引物在抗、感亲本间表现出多态性。F2群体验证发现,该标记与已有SSR标记及根肿病抗性共分离,能够用于抗根肿病鉴定,定名为CRb-R-25。通过亚种间杂交并回交,利用标记CRb-R-25辅助选择将大白菜根肿病抗性转入不结球白菜中,获得抗根肿病不结球白菜渐渗系材料TQ14-1-15。     

白菜的EST标记及其对油菜的通用性

根据白菜的表达序列标签,设计了28对引物。在对引物、dNTP、MgCl2的浓度及退火温度等参数进行测试后,建立了合适的PCR反应体系。在此反应体系下,以构建EST的白菜自交系A的DNA为模板,对设计的引物进行了筛选,发现有18对引物能对白菜DNA扩增出产物。用筛选出来的引物分别对17个白菜类品种进行PCR扩增,用琼脂糖凝胶电泳分析其产物的多态性,发现10对引物有多态性,这占了筛选引物的55.6%。为检测白菜EST标记的通用性,进一步利用设计的引物对不同油菜品种的DNA进行PCR扩增。在检测的28对引物中,共有24对引物能扩增出产物,占引物总数的85.7%,显示多态性的引物为18对,占引物总数的64.3%.。在对白菜DNA能扩增出产物的18对引物中,对油菜完全可用,且有13对引物产生多态性。而在那些对白菜未扩增出产物的10对引物中,也有6对能扩增出产物,其中5对显示多态性。文章研究结果证明,通过EST建立分子标记是可行的,而且这种标记对近缘物种是可通用的。     

Genetic mapping and localization of a major QTL for seedling resistance to downy mildew in Chinese cabbage (Brassica rapa ssp. pekinensis)

Downy mildew caused by the fungus Peronospora parisitica is a serious threat to members of the Brassicaceae family. Annually, a substantial loss of yield is caused by the widespread presence of this disease in warm and humid climates. The aim of this study was to localize the genetic factors affecting downy mildew resistance in Chinese cabbage (Brassica rapa ssp. pekinensis). To achieve this goal, we improved a preexisting genetic map of a doubled-haploid population derived from a cross between two diverse Chinese cabbage lines, 91-112 and T12-19, via microspore culture. Microsatellite simple sequence repeat (SSR) markers, isozyme markers, sequence-related amplified polymorphism markers, sequence-characterized amplified region markers and sequence-tagged-site markers were integrated into the previously published map to construct a composite Chinese cabbage map. In this way, the identities of linkage groups corresponding to the Brassica A genome reference map were established. The new map contains 519 markers and covers a total length of 1,070 cM, with an average distance between markers of 2.06 cM. All markers were designated as A1–A10 through alignment and orientation using 55 markers anchored to previously published B. rapa or B. napus reference maps. Of the 89 SSR markers mapped, 15 were newly developed from express sequence tags in Genbank. The phenotypic assay indicated that a single major gene controls seedling resistance to downy mildew, and that a major QTL was detected on linkage group A8 by both interval and MQM mapping methods. The RAPD marker K14-1030 and isozyme marker PGM flanked this major QTL in a region spanning 2.9 cM, and the SSR marker Ol12G04 was linked to this QTL by a distance of 4.36 cM. This study identified a potential chromosomal segment and tightly linked markers for use in marker-assisted selection to improve downy mildew resistance in Chinese cabbage.     

大白菜杂交种'冠春'杂交率的RAPD分析

从春大白菜品种‘冠春’及其亲本中提取基因组DNA,用320个随机引物进行RAPD扩增,从中筛选出5 个可将亲本和子代区分的引物S4、S47、S73、S134和S194。S4产生父本特征带S4-370;S47和S134产生母本特征带S47-700 和S134-1200;S73和S494产生亲本互补的特征带S73-660、S73-730和S494-400、S494-1770,上述谱带均在子代中出现。以这5个引物产生的特征谱带建立杂交种‘冠春’及其亲本的RAPD特异指纹。通过对134个‘冠春’的种子进行纯度鉴定,结果表明2个父本和4个母本与大田检测结果完全一致。进一步验证了4种鉴定大白菜杂交种方法的可行性。     

Linkage Map Construction and Quantitative Trait Loci Analysis for Bolting Based on a Double Haploid Population of Brassica rapa

Early bolting of Chinese cabbage （Brassica rapa L.） during spring cultivation often has detrimental effects on the yield and quality of the harvested products. Breeding late bolting varieties is a major objective of Chinese cabbage breeding programs. In order to analyze the genetic basis of bolting traits, a genetic map of B. rapa was constructed based on amplified fragment-length poiymorphism （AFLP）, sequence-related amplified poiymorphism （SRAP）, simple sequence repeat （SSR）, random amplification of polymorphic DNA （RAPD）, and isozyme markers. Marker analysis was carried out on 81 double haploid （DH） lines obtained by microspore culture from F1 progeny of two homozygous parents： B. rapa L. ssp. pekinensis （BY） （an extra-early bolting Chinese cabbage line） and B. rapa L. ssp. rapifera （MM） （an extra-late bolting European turnip line）. A total of 326 markers including 130 AFLPs, 123 SRAPs, 16 SSRs, 43 RAPDs and 14 isozymes were used to construct a linkage map with 10 linkage groups covering 882 cM with an average distance of 2.71 cM between loci. The bolting trait of each DH line was evaluated by the bolting index under controlled conditions. Quantitative trait loci （QTL） analysis was conducted using multiple QTL model mapping with MapQTL5.0 software. Eight QTLs controlling bolting resistance were identified. These QTLs, accounting for 14.1% to 25.2% of the phenotypic variation with positive additive effects, were distributed into three linkage groups. These results provide useful information for molecular marker-assisted selection of late bolting traits in Chinese cabbage breeding programs.     

利用S位点多态性快速测定甘蓝自交不亲和性及其S等位基因系

Specific primers were designed according to the sequences of class Ⅰ and class Ⅱ SLG genes. The PCR products using these primers amplified from the cabbage　(Brassica oleracea L.) gDNAs of Southwest China Agricultural University (SCAU) and Horticulture Research International (HRI), Wellesbourne, showed that those with class Ⅰ SLG genes were strong self-incompatibility (SI) lines and those with class Ⅱ were included both strong and weak SI lines. Thus the whole length of DNA fragment of class Ⅱ SLG gene may be the molecular marker for distinguishing SI lines from SC lines. Furthermore, RFLP analysis of the class 　Ⅱ SLG genes from various S-alleles of cabbage was conducted by using 6 restriction endonucleases which recognize 4 bp DNA sequence and the results showed that the S-alleles from HRI as well as the weak SI lines from SCAU presented obvious different RFLP profiles which could be used for distinguishing S-alleles of cabbage.     

不结球白菜新种质P70-203雄性不育细胞质类型的鉴定

本研究根据OguraCMS、PolimaCMS的不育性状相关的线粒体基因序列设计特异引物,对不结球白菜雄性不育系新种质P70-203及其保持系P60-27-1进行PCR分析.研究结果表明,Polima引物P3/P4,P5/P6在不育系与可育系中均无扩增条带;Ogura引物P1/P2在不育系中扩增出750 bp的特异片段,但可育系中无扩增条带.将扩增的特异条带回收并测序,将得到的测序结果在NCBI中进行Blastn同源性比较,结果与青花菜Ogura(登录号:EU604643)和萝卜Ogura(登录号:AB055438)细胞质雄性不育同源性均达到99%.从分子角度初步推测:该雄性不育系新种质P70-203具有Ogura细胞质.     

结球甘蓝抗TuMV相关基因的克隆

以结球甘蓝高抗TuMV自交不亲和系84075为材料,构建了cDNA文库。根据抗病基因保守序列（NBS－LRR）设计一对简并引物,以84075的基因组DNA和cDNA为模板,进行PCR扩增,分别扩增出一条513bp片段,扩增片段进行克隆测序。选取两个与抗病基因同源性较高的克隆片段作探针（命名Borl,Bor2）,对构建的cDNA文库进行筛选,得到一个阳性克隆（命名TuR2）,测序及序列分析表明,该基因总长为762bp,编码226个氨基酸、包含681bp的开放阅读框。与已克隆的抗病基因有不同程度的同源性。利用TuR2作探针,进行了Southern杂交、Northern杂交以及抗病性的共分离检测分析。结果表明,TuR2可能吧单拷贝形式存在,其表达是组成成型的,且无组织特异性;初步确定是一个与结球甘蓝抗TuMV相关的基因。     

白菜EST-SSR标记的通用性

EST-SSR是从表达序列标签(expressedsequencetag,EST)中开发的新型简单序列重复(simplesequencerepeat,SSR)标记。根据白菜EST设计了15对SSR引物,对白菜、油菜、玉米、高粱、水稻和茶树等进行了PCR,研究了白菜的EST-SSR标记在不同物种间的通用性。所设计的引物对不同白菜品种、近缘种油菜和远缘种玉米、高粱、水稻和茶树的扩增成功率分别为100%、93.3%、80%、93.3%、93.3%和86.7%。在15对引物中,有11对在远缘种中都有扩增产物,而且一些引物可显示多态性,多态性引物分别占了可扩增引物的33.3%、28.6%、28.6%和61.5%。这些结果表明,白菜EST-SSR引物具有较高的通用性,这对于比较基因组学研究有重要意义。