家蚕耐氟基因RAPD分子标记的筛选及其克隆

以家蚕耐氟品种T6和高敏感品种733新为材料,并构建其近等基因系,采用300个随机引物进行RAPD扩增,获得了与家蚕耐氟性有关的一个分子标记S207,并在F2代分离个体中得到验证,证明了此分子标记的可靠性,进而将此标记克隆进T载体pUCm-T中,完成了测序,分析发现此序列是新的未有报道的序列。计划下一步将此RAPD标记转化成SCAR标记,建立分子标记辅助育种技术体系。     

基于引物扩增受阻突变技术开发水稻耐冷基因CTB4a特异性分子标记

水稻(Oryza sativa)作为热带与亚热带起源的作物对低温敏感.对水稻种质进行耐冷性鉴定,能筛选出耐冷性强的种质,发展耐冷基因分子标记,能够有效鉴别种质中耐冷基因的基因型.本研究使用芽期4℃低温处理10d对41份水稻材料进行芽期耐冷鉴定,对品种的芽期耐冷能力进行评价,获得了参试材料中除了'昆明小白谷'之外的芽期耐冷性最强的品种'南特号'.对已克隆的耐冷基因CTB4a开发分子标记,能够辅助选择水稻的耐冷育种.水稻孕穗期耐冷基因CTB4a来源于'昆明小白谷',能够影响水稻抵抗低温的能力.参照公布的CTB4a序列信息,从中挑选出序列中的作用位点SNP(单核苷酸多态性,single nucleotide polymorphism),结合引物扩增受阻突变技术(Penta-primer amplification refractory mutation system,PARMS),用Primer 6.0设计引物,建立CTB4a基因荧光分子标记GM-CTB4a,使用荧光分子标记GM-CTB4a对41份水稻品种进行鉴定,使用酶标仪在'昆明小白谷'中检测到利用标记扩增产物中包含'昆明小白谷'特异SNP、T碱基引物携带的FAM荧光信号,在另外40份品种的扩增产物中检测到包含作用位点的C碱基引物携带的HEX荧光信号.本研究利用设计的分子标记,鉴定了 41份水稻品种的耐冷性和基因型.比对分析耐冷性和基因型鉴定结果,说明我们开发的分子标记GM-CTB4a特异性较强,具有实际应用价值.研究结果为利用水稻孕穗期耐冷基因CTB4a培育强耐冷水稻品种奠定坚实基础.     

功能型分子标记（ISAP）的开发及评价功能型分子标记（ISAP）的开发及评价

分子标记在图谱构建,QTL分析,基因定位以及标记辅助育种中起着越来越重要的作用。研究者都期望一个分子标记位点代表一个特定的基因,甚至与某种性状联系起来,这样,通过对某个分子标记的筛选即能对性状进行筛选,此即功能型分子标记。而目前广泛使用的基于PCR基础的分子标记如RAPD、SSR、AFLP等或是扩增非编码区域,或是随机在基因组中扩增,得到的位点一般与目标性状基因距离较远,这使得分子标记在应用上与其目标有一定的偏差。研究建立了一种基于基因中内含子序列的功能型分子标记,试图使标记位点与基因序列联系起来以达到其功能型的目的。它利用内含子剪接位置的保守一致序列作为其引物的核心序列,其上下游引物均为18bp,上下游引物间通过组合配对的方式作为扩增的引物对,对真核生物的基因序列进行扩增。为了验证ISAP的功能性,研究设计了17条引物（9条上游引物,8条下游引物,共计72个引物组合）对棉花F2群体进行扩增并构建遗传连锁图谱,其中67个显示了多态性,共得到212个位点。我们用此212个位点连同164个SRAP位点构建了一张包含276个位点的遗传连锁图谱,ISAP标记在整个连锁群中分布比较均匀,部分区域呈现标记高饱和现象,可能为编码序列富集区。另外对20个片段进行测序的结果表明,85%的序列显示了与已公布EST序列的同源性,说明扩增是跨越了外显子进行的,得到的序列与表达序列紧密连锁。结果显示,ISAP标记是简单,可靠,具有较高多态性,并且扩增基因区域的一种功能型分子标记。同时,还使用ISAP标记对其他植物进行了扩增,取得了良好的效果。     

功能型分子标记(ISAP)的开发及评价

分子标记在图谱构建, QTL分析, 基因定位以及标记辅助育种中起着越来越重要的作用。研究者都期望一个分子标记位点代表一个特定的基因, 甚至与某种性状联系起来, 这样, 通过对某个分子标记的筛选即能对性状进行筛选, 此即功能型分子标记。而目前广泛使用的基于PCR基础的分子标记如RAPD、SSR、AFLP等或是扩增非编码区域, 或是随机在基因组中扩增, 得到的位点一般与目标性状基因距离较远,这使得分子标记在应用上与其目标有一定的偏差。研究建立了一种基于基因中内含子序列的功能型分子标记, 试图使标记位点与基因序列联系起来以达到其功能型的目的。它利用内含子剪接位置的保守一致序列作为其引物的核心序列,其上下游引物均为18 bp, 上下游引物间通过组合配对的方式作为扩增的引物对, 对真核生物的基因序列进行扩增。为了验证ISAP的功能性, 研究设计了17条引物(9条上游引物, 8条下游引物, 共计72个引物组合)对棉花F2群体进行扩增并构建遗传连锁图谱, 其中67个显示了多态性, 共得到212个位点。我们用此212个位点连同164个SRAP位点构建了一张包含276个位点的遗传连锁图谱, ISAP标记在整个连锁群中分布比较均匀,部分区域呈现标记高饱和现象, 可能为编码序列富集区。另外对20个片段进行测序的结果表明, 85％的序列显示了与已公布EST序列的同源性, 说明扩增是跨越了外显子进行的, 得到的序列与表达序列紧密连锁。结果显示, ISAP标记是简单, 可靠, 具有较高多态性, 并且扩增基因区域的一种功能型分子标记。同时, 还使用ISAP标记对其他植物进行了扩增, 取得了良好的效果。     

家蚕基因特异性CAPs标记获得及其分子系统学应用

选取家蚕attacin和alpha-amylase基因序列,设计特异性引物,在家蚕品系P50、C108和子一代 (F1) 中扩增。分别采用4种不同的限制性内切酶对扩增产物酶切,最后每个基因都获得了一个CAPs分子标记。依据所得的两个CAPs分子标记对12个品系的家蚕遗传多样性进行了初步研究,构建了其分子系统树。     

起始密码子区域相关序列多态性的开发及在苜蓿遗传多样性上的应用

目前广泛使用的基于PCR基础的分子标记多为扩增非编码区域,或是随机基因组中扩增,在QTL定位中得到的位点一般与目标性状基因距离较远,我们开发了一个新的基于启动子序列目的基因型分子标记技术——启动子区域相关序列多态性（SCRP）,试图使标记能够更为准确的反映不同品种的遗传基础。它利用启动子位置保守一致序列 （“Kozak”序列） 作为其上游引物,利用内含子富含“AATT”的特性,作为核心序列设计下游引物,上下游引物均为18bp,引物间通过组合配对的方式作为扩增引物对。设计了14条上游引物和10条下游引物,共140对引物组合,对34个苜蓿品种进行扩增,研究了34个苜蓿的遗传多样性。每个PCR反应产生3~16个50~2000bp的条带,结果表明该标记简单、可靠、具有较高多态性,并且扩增区域为一种目的基因型分子标记,在种质资源研究中具有重要价值。     

耐盐绒毛白蜡特异性SCAR分子标记的鉴定

该研究以耐盐型和盐敏感型绒毛白蜡及其F1代为材料,采用混合品系分析法进行RAPD分析。结果显示:在随机选取的150个10碱基随机引物中,仅有引物S20在耐盐基因池和盐敏感基因池间扩增出特异而可重复的592bp的多态性片段,命名为S20-592。获得的RAPD标记S20-592经克隆、测序、重新设计一对特异性引物转化成更稳定的SCAR标记。通过F1代个体验证,耐盐型个体均能扩增出此差异条带而盐敏感型个体中不能扩增出此差异条带,证明该SCAR标记的特异引物可用于耐盐绒毛白蜡物种的快速分子鉴定。     

家蚕第12连锁群EST-SSR标记的筛选和分析

为了探究家蚕Bombyx mori EST-SSR标记的多态性, 对检索获得的家蚕第12连锁群的4 465条EST序列进行了分析, 整理和拼接后得到581条非冗余EST序列, 总长度约为480 kb。其中, 有122条序列中共检测到154个EST-SSR, 占所研究的EST序列的2.73%, 平均每3.12 kb 含有一个EST-SSR。在所检测的EST-SSR中, 三核苷酸和四核苷酸重复是主导类型, 分别占总数的36.36%和28.57%,大部分表现为Perfect形式; 核苷酸重复平均长度约为16.2 bp, 最长为30 bp。进一步进行同源性分析, 发现有26条序列可以在NCBI中检索到同源序列, 在这些序列中一共含有40个SSR, 其中14个(35.0%)位于5′-UTR, 11个(27.5%)位于3′-UTR, 15个(37.5%)位于CDS区。根据筛选到的微卫星序列设计11对引物, 其中8对引物有扩增产物, 且条带清晰; 应用引物ES1204对8个家蚕品种进行PCR扩增都呈现多态性。结果说明通过家蚕EST数据库发掘SSR标记是一条可行的途径。     

新型标记SRAP在棉花F2分离群体及遗传多样性评价中的适用性分析

将新型分子标记SRAP(Sequence-related Amplified Polymorphism)应用于棉花的遗传研究,并建立了完整的PCR反应体系,此体系稳定可靠、扩增效果好、可重复性强。采用30个SRAP引物组合对海岛棉品种“Pima90”和陆地棉品种“邯郸208”进行比较扩增,29个引物组合可以获得多态性扩增,显示了较高的多态性。对上述两个品种的F2群体进行检测,共产生149个多态性条带,平均每个组合产生5．14个,单引物组合最多可产生13个多态性条带。用SRAP标记对11份陆地棉材料进行遗传多样性检测,30个引物组合中15个组合有多态性,得到22个多态性条带,显示了较高的多态性比率。研究结果表明,SRAP标记可在棉花分子生物学领域中广泛应用。     

中国96个荔枝种质资源的EST-SSR遗传多样性分析

根据本实验室已获得的荔枝果皮cDNA文库EST序列,通过SSRIT在线检索,从3391条EST序列中,发现305条含有SSR,占整个文库EST的8.99%。利用SSR-ESTs序列共设计100对EST-SSR引物,其中62对在荔枝上有扩增产物,50对有扩增多态性,即具有一定的通用性。接着从96份荔枝种质中选取12个品种的基因组DNA,开展核心引物筛选,共筛选出多态性较好的EST-SSR分子标记30个;这30个EST-SSR分子标记在96份资源共扩出284条带,不同引物的扩增条带在3～18条之间,平均9.47条,其中有282条为多态性带,多态率高达99.30%,每对引物的Nei's基因多样度范围为0.186～0.396,香农信息指数范围为0.318～0.558;此外,系统聚类分析结果表明,在相似系数0.5525处,可将96份荔枝种质资源分成了8大类群,该8大类群基本与其生态类型和植物学性状特征相符。在此基础上,还对荔枝的主栽品种和特殊种质进行鉴别,结果表明,该30个EST-SSR分子标记在不同品种间可产生较清晰可辨的多态性差异,为荔枝品种以及种质资源鉴别和鉴定的分子指纹的构建奠定了良好基础。     

用高代回交材料筛选与番茄耐冷性相关的RAPD分子标记

以番茄冷敏感品系T9801为轮回亲本,以耐冷品系T9806为供体亲本,经7代回交选择获得具有较强耐冷性且具有T9801遗传背景的高代回交株系,从高代回交株系及冷敏感亲本提取DNA,用280个随机引物进行RAPD扩增和多态性分析,筛选到一个与番茄耐冷性相关的RAPD分子标记（OPF14）。     

Genetic mapping of a food preference gene in the silkworm, Bombyx mori, using restriction fragment length polymorphisms (RFLPs)

The domesticated silkworm, Bombyx mori, has strict food preferences and grows by feeding on mulberry leaves. However, "Sawa-J", an abnormal feeding habit strain selected from the genetic stock, feeds on an artificial diet without mulberry leaf powder. In this study, the food preference gene in Sawa-J was genetically identified using restriction fragment length polymorphisms (RFLPs) of a cDNA clone on each linkage group. Taking advantage of a lack of genetic recombination in females, reciprocal backcrossed F1 (BC1) progenies were independently prepared using a non-feeding strain, C108, as a mating partner of Sawa-J. Our results of linkage analysis and mapping proved that the feeding behavior is primarily controlled by a major recessive gene mapped at 20.2 cM on RFLP linkage group 9 (RFLG9), and clone e73 at a distance of 4.2 cM was found as the first linked molecular marker.     

DNA markers linked to a T10 loose smut resistance gene in wheat (Triticum aestivum L.).

Screening for loose smut resistance in wheat is difficult. Selecting lines with DNA markers linked to loose smut resistance would be more reliable and less costly. Molecular markers linked to a race T10 loose smut resistance gene were identified using a F6 single seed descent segregating population. A RAPD marker and a RFLP marker were located on opposite flanks of the resistance gene and were shown to be loosely linked. The RAPD marker was converted to a user friendly polymorphic SCAR marker that represented a single genetically defined locus in hexaploid wheat. Using these two bracketing markers simultaneously, the error rate for T10 resistance selection due to crossing-over was reduced to 4%. These markers can be used for a faster and more reliable selection of T10 resistant plants than previous conventional loose smut ratings.     

氟化物对家蚕耐氟和氟化物敏感品种幼虫中肠羧酸酯酶及全酯酶活性的影响

为了探讨氟化物在家蚕Bombyx mori体内的代谢途径, 以家蚕耐氟品种T6和氟化物敏感品种734为研究材料, 在5龄幼虫1-7 d内分别添食经50, 100, 200和400 mg/kg NaF溶液浸泡后的新鲜桑叶, 检测家蚕中肠羧酸酯酶（CarE）和全酯酶活性的变化。结果表明： 734添氟组的CarE活性是对照组的1.21~1.98倍, 而T6添氟组约是对照组的0.72~1.10倍。734和T6添氟组的全酯酶活性数值变化规律与其各自对照组相似, 且2品种之间的酶活性数值很相近。2品种在相同浓度下, 不同天数之间的全酯酶活性差异均显著（P＜0.05）。推测氟化物对敏感家蚕中肠CarE有促进作用, 对耐氟家蚕中肠CarE有抑制作用, 但是对全酯酶活性影响不大。     

家蚕耐氟性差异的细胞化学研究

对不同蚕品种的耐氟性、ACPase的氟敏感性、蚕品种耐氟性机理的研究表明,在供试蚕品种中以浙农1号的耐氟性最强,杭 8的耐氟性最弱;家蚕Bombyx mori血淋巴ACPase活性与蚕品种的耐氟性无明显关系;氟对蚕的血淋巴和中肠组织细胞的ACPase活性都有抑制作用,并随着氟添食浓度的增加ACPase活性降低,但超过一定浓度的氟添食,血淋巴ACPase活性反而有一个回升的过程,这个转折点出现可能的浓度及回升的幅度与蚕品种的耐氟性有关;细胞化学研究发现此转折点的出现是由于高浓度氟引起细胞结构的破坏而导致蚕体组织细胞内的ACPase大量向血腔释放的结果;氟敏感性蚕品种杭 8在很低氟量添食即可引起中肠组织细胞的ACPase大量向血腔释放,使血淋巴中的ACPase活性大幅度上升,随后ACPase活性受到完全的抑制;耐氟性较强的蚕品种浙农1号则在较高的氟含量添食时才向血腔释放ACPase,且血淋巴中ACPase增高的幅度小,在很高的氟量添食时全面抑制中肠ACPase活性。氟对不同品种ACPase活性影响的差异被认为是家蚕品种耐氟性差异机理之一。     

黄淮麦区小麦品种(系)中Yr26基因的SSR检测

选用与Yr26紧密连锁的SSR标记Xgwm11和Xgwm18结合田间抗性鉴定,对239份黄淮麦区小麦品种(系)进行检测,以明确Yr26基因在黄淮麦区小麦品种资源中的分布.结果表明:共有35份品种(系)含有与Yr26紧密连锁的SSR标记Xgwm18或Xgwm11的特征带,占检测样本的14.6%.在这35份材料中,31份田间抗性鉴定表现免疫至中抗,4份表现中感.分子标记检测与田间抗病性检测吻合度较好,该标记可以用于Yr26基因的分子标记辅助选择.综合分子标记和田间鉴定,31份小麦(系)含有Yr26基因,占102份抗病材料的30.39%.     

氟化物对家蚕血液羧酸酯酶及全酯酶活性的影响

为了探讨氟化物对家蚕代谢机制的影响,以家蚕耐氟品种T6和氟化物敏感品种734为研究对象,从5龄起蚕开始分别添食50、100、200、400mg/kg NaF溶液浸泡后的新鲜桑叶,检测家蚕血液中羧酸酯酶(CarE),全酯酶活性的变化。结果表明,734、T6添氟组的CarE活性分别是对照组的73%—88%和72%—81%,734两个低浓度添氟组的CarE活性与对照组和两个高浓度添氟组的差异极显著(P<0.01),T6各处理组之间的差异不显著。734、T6添氟组的全酯酶活性分别是对照组的89%—97%和73%—92%,734各处理组之间的差异不显著,T6对照组的全酯酶活性仅与最高浓度添氟组差异极显著(P<0.01)。说明氟化物对家蚕血液CarE和全酯酶活性具有一定的抑制作用。     

Genetic mapping of the powdery mildew resistance gene in soybean PI 567301B

Powdery mildew (PMD) of soybean [Glycine max (L.) Merr.] is caused by the fungus Microsphaera diffusa. Severe infection of PMD on susceptible varieties often causes premature defoliation and chlorosis of the leaves, which can result in considerable yield losses under favorable environmental conditions for disease development in the field. A total of 334 F(7)-derived recombinant inbred lines (RILs) from a cross of a PMD susceptible soybean cultivar Wyandot and PMD-resistant PI 567301B were used for genetic mapping of PMD resistance in PI 567301B and for development of molecular markers tightly linked to the gene. The result of the PMD screening for each line in the field was in agreement with that in the greenhouse test. The genetic map containing the PMD resistance gene was constructed in a 3.3?cM interval flanked by two simple sequence repeat (SSR) markers on chromosome 16. The PMD resistance gene was mapped at the same location with SSR marker BARCSOYSSR_16_1291, indicating that there was no recombination between the 334 RILs and this marker. In addition, a single nucleotide polymorphism (SNP) marker developed by high-resolution melting curve analysis and a cleaved amplified polymorphic sequence (CAPS) marker with Rsa1 recognition site were used for the genetic mapping. These two markers were also mapped to the same genomic location with the PMD resistance gene. We validated three tightly linked markers to the PMD resistance gene using 38 BC(6)F(2) lines and corresponding BC(6)F(2:3) families. The three marker genotypes of the backcross lines predicted the observed PMD phenotypes of the lines with complete accuracy. We have mapped a putatively novel single dominant PMD resistance gene in PI 567301B and developed three new molecular markers closely linked to the gene. Molecular markers developed from this study may be used for high-throughput marker-assisted breeding for PMD resistance with the gene from PI 567301B.     

Profiling of selected indigenous rice (Oryza sativa L.) landraces of Rarh Bengal in relation to osmotic stress tolerance

A total of ten rare indigenous rice landraces of West Bengal were screened for germination potential and seedling growth under varying concentrations of sodium chloride (NaCl) and polyethylene glycol (PEG) solutions as osmotic stress inducing agents. Among the studied rice landraces Kelas and Bhut Moori showed highest degree of tolerance to induced osmotic stresses. Proline content of the studied lines was also determined. Genetic relationship among the studied rice landraces was assessed with 22 previously reported osmotic stress tolerance linked Simple Sequence Repeat (SSR) markers. The identified allelic variants in form of amplified products size (molecular weight) for each SSR marker were documented to find out allele mining set for the linked markers of the studied genotypes in relation to osmotic stress tolerance. A Microsatellite Panel was constructed for the different allelic forms (size of amplified products) of each used marker. Among 22 SSR markers, ten showed unique alleles in form of single specific amplified product for the studied four genotypes which can be used for varietal identification. Genetic relationship among the studied rice lines was determined and a dendrogram was constructed to reveal their genetic inter-relationship. Polymorphism Information Content (PIC) for each used marker was also calculated for the studied rice lines.