SSR分子标记开发策略及评价

SSR标记以其多态性丰富、提供遗传信息多、操作便利并在基因组中分散分布等优点已成为最受人们欢迎的分子标记之一,在许多领域广泛应用。但SSR标记的主要缺点是首先要从该物种中获取重复序列两侧的序列信息,并设计引物,而后才能被利用。综述了几种有代表性的SSR标记开发策略,旨在为各物种SSR标记的开发提供参考信息。Abstract: SSR molecular markers have been used widely in many genetic studies and become one of the most popular molecular markers due to their high polymorphism, abundant informativeness, convenience of assay by PCR and distribution throughout the genome. The major drawback of SSR molecular markers is that their primers need to be designed according to the isolated sequence flanking the SSR from species that are being examined for the first time. The aim of the present paper is to review the several representative methods of SSR isolation described in the literature and provide useful information in making appropriate choices among the large number of currently available options.     

基于转录组的白沙蒿SSR分子标记的开发

[目的]利用转录组数据开发白沙蒿的SSR分子标记,探索其分布特点并对SSR引物进行有效性检测。[方法]以9个不同样品白沙蒿转录组数据为基础,利用MISA软件对1kb以上的Unigenes进行筛选;把重复序列单元相同、重复次数存在差异、侧翼序列长度完全相同的SSR位点作为引物合成的标准,采用PCR技术和聚丙烯酰胺凝胶电泳技术对其有效性进行初步验证。[结果]在20 149条Unigenes中共检测出5 692个SSR位点,发生频率为22.95%,平均每隔6.66 kb出现1个位点。优势重复单元单、三、二核苷酸分别占总SSR位点的52.09%、28.30%和17.38%。经过验证筛选出具有多态性且扩增条带清晰的引物18对。[结论]印证了利用白沙蒿转录组测序产生的Unigene信息可作为开发SSR标记的有效来源,且开发的有效SSR引物可用于后续群体的相关研究中。     

基于枇杷转录组序列的SSR分子标记引物开发

为获得更多的枇杷SSR引物,对枇杷转录组测序得到的1 kb以上的11 798条Unigenes进行SSR位点搜索。结果在3515 条Unigenes（6.77%）中共获得4438个SSR位点,其中主要重复类型为双碱基重复和三碱基重复,二者占SSR总数的68.27%,而四、五、六碱基重复类型较少,仅占1.42%。对选出的SSR标记采用Primer3进行引物设计,得到7911 对SSR位点特异引物,可用于枇杷遗传多样性分析、分子标记辅助育种、育种群体的建立等研究。     

基于转录组数据的杜仲红叶性状SSR分子标记分析

对‘华仲12号’杜仲的幼嫩叶片（绿色）和成熟叶片（红色）及‘华仲11号’杜仲成熟叶片（绿色）进行转录组测序,进行测序数据的拼接和组装,且对转录组获得的基因（Unigenes）进行SSR分析。研究得到54 517条平均长度为806.90 bp的Unigenes,其中25 993条Unigenes在Nr、Swiss-Prot、KEGG和COG蛋白数据库获得功能注释,占所有Unigenes的47.68%。参照KEGG数据库,可将注释到的6 910条Unigenes划分到122个代谢途径分支,其中花色苷代谢途径相关酶基因39个,类黄酮代谢途径38个,类胡萝卜素合成途径34个。54 517条Unigenes中共包含17 010个完整型SSR位点,占总SSR位点的96.28%。完整型SSR位点共包含67种重复基元,其中出现频率最高的重复基元类型为单核苷酸重复中的A/T （7 747个）,其次是AG/CT （5 039个）和AT/AT （850个）从花色苷代谢途径、类黄酮代谢途径及类胡萝卜素代谢途径中共找到13个SSR位点。为今后杜仲遗传多样性分析、遗传图谱构建及杜仲红叶性状分子标记开发等方面奠定了分子基础。     

竹子叶绿体基因组SSR分子标记的开发及其应用

为探讨观赏竹叶片异质性的机理,根据麻竹(Dendrocalamus latiflorus)和绿竹(Bambusa oldhamii)叶绿体基因组序列开发SSR分子标记。结果表明,在麻竹和绿竹叶绿体基因组中分别存在87和86个SSR位点,其中三核苷酸重复类型最多,其次为单核苷酸重复类型。根据SSR位点设计21对引物,其中11对引物对6竹种能够扩增出稳定、清晰的条带,且具有多态性,引物有效率达到52.4%。聚类分析表明,6竹种可分为两大类群,与形态学分类结果基本一致。有4对引物在菲白竹(Pleioblastus fortunei)和白纹椎谷笹(Sasaella glabra f.albo-striata)的花叶中具有多态性,可作为区分观赏竹叶片异质性的分子标记。     

基于SSR分子标记的延胡索遗传多样性研究

采用SSR分子标记分析延胡索的遗传多样性,筛选出多态性高、稳定性好的12对引物,对19个居群360份延胡索样品进行了群体遗传分析。结果表明:(1)12对SSR引物共扩增出多态性位点227个,检测到4~9个等位基因,平均等位基因数目为5.25个,表现出丰富的多态性;延胡索居群具有较高的遗传多样性(Na=5.25,I=1.192 6,H=0.387 9),物种间遗传分化程度高(Fst=0.388 3),基因流较弱(Nm=0.393 8)。(2)UPGMA聚类分析和贝叶斯距离分析结果表明,19个居群明显聚为4大支;Mantle Test结果(r=0.326,P=0.01)表明,地理位置相近的种群亲缘关系更近。研究认为,延胡索的遗传结构是该物种自交为主的繁育系统、克隆生长、地理隔离以及居群间有限的基因流共同作用的结果,故对该物种的保护应以就地保护为主。     

基于SSR分子标记的盐肤木遗传多样性分析

利用筛选出的14对SSR引物,对4省5个地区的153份盐肤木种质资源进行遗传多样性分析,并进行遗传关系及聚类分析。结果显示,14对SSR引物在153份样本中扩增出105个等位位点,平均每对引物扩增到的等位位点数为7.5个。盐肤木Nei’s多样性指数（H）为0.206~0.413,平均值为0.316;Shannon多样性信息指数（I）为0.356~0.600,平均值为0.484。5个居群间的有效等位基因数（Ne）为1.335~1.556,Nei’s多样性指数（H）0.197~0.316,Shannon多样性信息指数（I）为0.302~0.467,居群的遗传分化系数（Gst）变化范围0.122~0.489,平均值为0.257,基因流的变化范围（Nm）为0.522~3.594,平均值为1.445（Nm>1）。结果表明,盐肤木在物种水平上遗传多样性丰富,居群间遗传多样性存在一定差异,25.7%的总体变异发生在居群间,74.3%的遗传变异发生在居群内,即盐肤木的遗传分化主要存在于居群内部,居群间存在着较频繁的基因交流。遗传多样性系数及聚类分析结果显示,5个居群被聚为两类,盐肤木优先以居群聚类,盐肤木的遗传关系与地理位置之间有一定的相关性。该研究结果可以对盐肤木后期优良种质的选育提供参考依据。     

丝瓜转录组SSR位点分析及其分子标记开发

对丝瓜(Luffa cylindrica)开展转录组测序分析,共获得58 073条unigene(序列总长约52 087 451 bp),共检测到8 693个SSR(simple sequence repeat)位点,平均分布距离为5.99 Kb;其中,SSR位点中主导类型为二核苷酸重复类型,占总SSR的45.89%;其次,三核苷酸重复类型,占38.89%。二核苷酸重复基序中以AG/CT为主,三核苷酸重复基序以AAG/CTT为主。通过Primer 3.0设计得到7 563对SSR引物,随机选择30对SSR引物,对32种不同来源的丝瓜进行多态性验证分析,其中,22对(占73.33%)引物表现稳定可重复的多态性。利用UPGMA作图,将32份供试材料分为普通丝瓜和有棱丝瓜2类,这2类丝瓜可以进一步分别被分为2个亚群,丝瓜类群的划分与有无棱沟密切相关,与形状、颜色有较高的相关性。通过对丝瓜转录组分析可获得较高频率的SSR位点且类型丰富,为丝瓜遗传多样性分析和遗传图谱构建提供更加丰富可靠的标记选择。     

薇菜SSR分子标记的开发及遗传多样性初步探讨

利用改良FIASCO法(Fast Isolation by AFLP Sequences COntaining repeats)开发出的9对多态性SSR引物评价了薇菜(Osmunda japonica Thunb.)2个野生居群(庐山和恩施)、1个栽培居群(恩施)的遗传多样性和遗传分化水平。结果显示,9个SSR标记在3个薇菜居群中共检测到47个等位基因,每个SSR位点的平均等位基因数为5.222个,观测杂合度和期望杂合度分别为0.000~0.944和0.577~0.834,香农指数为0.962~1.860,表明各SSR位点多态性较高;各居群的平均期望杂合度均大于平均观测杂合度且种内近交系数均为正值,说明3个薇菜居群中都存在非随机交配现象;对各居群的相关遗传多样性参数分析表明,恩施野生居群遗传多样性最高,而其栽培居群最低;庐山野生居群与恩施野生居群间遗传分化系数为0.092,说明两地野生薇菜居群的遗传分化程度较低,AMOVA分析也表明遗传变异主要存在于野生居群内部。     

基于SSR标记构建葡萄种质资源分子身份证

以国家葡萄品种资源圃内保存的80份葡萄种质为试材,对构建葡萄种质分子身份证的方法进行探讨研究。利用筛选后的SSR标记对供试品种进行区分,然后根据引物对不同品种扩增条带分子量的大小进行编码。从62对引物中筛选出来自葡萄19条染色体上的28对SSR引物,在供试种质间共检测出等位基因169个,每对引物平均检测到等位基因数为6.0个。将等位基因赋值后仅用9对引物构建了供试种质的分子身份证编码,平均每对引物区分种质达8.9份,达到了区分品种更加简洁明了,用最少的引物区分不同品种的目的,表明SSR标记技术可有效用于建立葡萄种质资源分子身份证。     

华仁杏幼果转录组SSR信息分析及其分子标记开发

为了解华仁杏微卫星(SSR)分布规律,开发EST-SSR引物,为华仁杏种质资源评价与辅助育种提供有效的鉴定标记。本研究采用生物信息学方法对华仁杏幼果转录组SSR位点的数量、频率、分布特征进行了统计分析;利用转录组数据进行了SSR引物的筛选和开发,并利用开发出的引物对华仁杏29个无性系进行了多态位点检测和鉴定。结果表明:华仁杏幼果EST-SSR的分布频率为19.21%,重复单元的重复次数分布在5~24次之间,优势重复基序为单核苷酸、2核苷酸、3核苷酸,分别占总SSR的19.81%、46.47%、32.49%。参试的139对引物中有39对引物可扩增出目标序列,其中24对引物可检测出多态性位点,占参试引物总数的17.27%。24对引物在29个华仁杏无性系中共检测出了170个等位基因位点,多态性信息含量(PIC)介于0.33~0.87之间,平均为0.64,其中高多态性引物19条,占多态性引物比例的79.2%。本研究对华仁杏转录组SSR信息进行了分析,并开发出了19对高多态性SSR引物,5对中多态性引物,为华仁杏种质资源评价及分子标记辅助育种提供了基础。     

基于转录组测序的茄子SSR标记开发

应用Trinity软件对茄子转录组测序数据组装,得到总长度为47919660 bp的45404条Unigenes,MISA从中检索到8316个SSR位点,发生频率为18.32%,平均5.63 kb一个位点。SSR位点中单碱基重复类型最多,为5372个,占到64.60%;其次为三碱基重复1628个,占到19.58%。三碱基重复中AAG/CTT是优势重复单元,占三碱基重复数的31.6%;二碱基重复中AG/CT是优势重复单元,占二碱基重复数的42.3%。利用Primer 3设计引物,共得到858对SSR引物,随机选取100对引物对17份茄子材料进行扩增,结果表明:有84对可以扩增出条带清晰的片段,有47对引物扩增片段为多态性片段。对47对多态性引物进行分析,多态性信息含量范围为0.10~0.64,平均多态性信息含量为0.32,UPGMA聚类分析可将17份材料分为3类。以上结果表明,基于茄子转录组测序开发的SSR标记可以为茄子的遗传多样性分析和遗传图谱构建提供更加丰富的标记来源。     

SSR分子标记在荔枝上的研究进展

SSR作为第二代基于PCR的一种新型DNA分子遗传标记,数量丰富、多态性高、重复性好、分布于整个基因组、特异位点扩增、发生频率高、共显性遗传等,在果树育种中具有极大的应用价值和开发潜力.本文主要简述了SSR标记的原理和特点,并从分子指纹图谱构建、种质资源的遗传多样性分析、核心种质的发掘、品种鉴定、分子标记辅助育种、遗传图谱构建与基因定位等多方面介绍了近年来SSR技术在荔枝上的应用现状及前景.     

基于RNA-Seq技术的连翘转录组组装与分析及SSR分子标记的开发

连翘既是传统的中药材,又是优良的城市绿化树种,具有重要的经济价值和生态价值.但是连翘基因资料非常匮乏,限制了其分子生物学和基因功能的研究.本研究以连翘根、茎、叶、花和果实等器官的混合样品作为材料,利用Illumina Hi SeqTM 2500测序平台对其进行转录组测序.共获得23164327条干净数据(clean reads),总碱基数为4678791021 bp.Clean reads经de novo组装后获得45112条unigenes.进一步利用五大公共数据库进行同源比对,注释了28699条unigenes.其中,473个基因参与了连翘次生物质的合成和代谢,包括81个与苯丙氨酸和苯丙烷代谢相关的基因.对这81个基因的分析表明,有4个基因编码苯丙氨酸脱氨酶,1个基因编码肉桂酸4-羟化酶,2个基因编码4-香豆酰:辅酶A连接酶.这3个酶催化了连翘中主要药用活性物质苯乙醇苷和木脂素前体肉桂酸衍生物的生物合成.此外,还发现了2个松脂醇-落叶松树脂醇还原酶和1个开环异落叶松脂醇脱氢酶编码基因,这2个酶是木脂素合成的关键酶.最后,分析了长度在1 kb以上的12721个unigenes的基因结构,检测到3199个SSR位点,并对其中40个位点进行了验证.本研究不仅为连翘基因克隆和分子生物学研究提供了丰富的基础数据信息,而且为连翘遗传多样性研究、指纹图谱构建和分子标记辅助选育奠定了分子基础.     

利用SSR分子标记解析遗传学三大规律

分离规律、自由组合规律和连锁规律被称为遗传学三大规律,是认识生物遗传和变异的基础。一般教学中,主要通过对分离世代性状的表型分离特性进行观察和统计分析,是一种基于表型的分析,而利用位于同一染色体和不同染色体上的微卫星(Simple sequence repeats,SSR)分子标记,在分离世代的基因型数据及PCR扩增产物带型的分析,可以从核酸水平上比较直观地解释遗传规律,提高教学效果,加深学生对遗传规律的认识。     

利用SSR标记构建枸杞品种分子身份证

以16个枸杞品种为材料,利用SSR标记构建枸杞分子身份证,为枸杞品种鉴定和保护提供参考。从600对SSR引物中筛选出多态性高、稳定性好、均匀分布在枸杞12条染色体上的24对引物,对16个枸杞品种进行扩增,共检测到等位基因155个,每对引物检测到等位基因数在3-10,平均为6.5个;共检测到基因型208个,每对引物检测到基因型在3-14个,平均为8.7个;多态信息含量(PIC)变幅在0.461-0.848,平均为0.682;Shannon’s信息指数变幅在0.939-2.055,平均为1.487。基于最少引物鉴定最多种质的原则,筛选出等位基因数、基因型数和PIC值均大于平均值,且Shannon’s信息指数 1.7引物,最终确定出引物LBSSR0052和LBSSR0423组合可区分全部供试品种。根据这两对引物对所有品种扩增获得等位基因按照由小到大排序,然后将每个品种在这两个SSR位点的赋值依次组合,构建16个枸杞品种的分子身份证。结果表明SSR标记技术可以作为枸杞品种鉴定和分子身份证构建的有效技术手段。     

基于磁珠富集法的绣线菊SSR分子标记分离与筛选

微卫星序列（SSR）具有多态性高、共显性遗传等特点,是一种极具价值的分子遗传标记。采用磁珠富集法从高山绣线菊基因组DNA中分离和筛选SSR标记。高山绣线菊基因组经限制性内切酶Mse I酶切后与接头连接,并与生物素标记SSR探针（AC）15和（AG）15杂交,然后通过链霉亲和素磁珠富集、洗脱、PCR扩增、克隆,完成微卫星文库构建。利用载体通用引物和探针序列引物进行PCR扩增,筛选重组克隆并测序,获得112条序列。随机挑选其中60条序列设计的引物,经初期筛选获得多态性引物16对。用所得16对引物对4个居群92个个体的蒙古绣线菊和高山绣线菊进行PCR扩增。统计分析PCR产物的毛细管电泳结果,发现4个居群的平均等位基因数、平均期望杂合度及平均观测杂合度都比较高。64个数据系列（4个居群×16个位点）中的26个显著偏离HardyWeinberg平衡,推测可能由于无效等位基因的存在所引起。分析显示研究开发的16对多态性SSR引物可以用于后续遗传多样性、物种进化与亲缘关系等方面研究,丰富了绣线菊遗传多样性研究的分子标记。     

基于SSR分子标记的三组水稻品种真实性鉴定分析

采用24对SSR引物对3组水稻杂交种样品(每组含1个对照样品和2个待测样品)进行了品种真实性鉴定分析,通过待测样品与标准样品的谱带比对分析,并按照NY/T 1433-2007水稻品种鉴定标准,确认每组样品中各有一个与标准样品相同或极类似,另有一个与标准样品不同,鉴定结果与样品设置相符。实验结果显示,24对SSR引物中有19对能反映出品种间的差异,占引物总数的79.2%。本研究中品种内变异占10.18%,在每个品种所用的每5个单株重复中均只发现一个差异个体,数据结果可靠、有效,也证明了这24对引物多态性较好,鉴别效率较高。     

山杨杂种无性系的SSR分子标记遗传多样性

采用5对SSR引物对52个山杨杂种无性系进行了遗传多样性检测,结果表明在研究的5个位点上SSR标记多态位点百分率为100%,平均等位基因数为4.4个,有效等位基因数最多的位点是PTR7,最少的位点为PTR12;欧美山杨杂种的遗传多样性最丰富,相比之下,中美山杨杂种遗传变异最低;聚类分析表明,在一定的遗传距离基础上,欧美山杨杂种和欧洲山杨首先聚为一类,然后又与中美山杨杂种聚类,最后是中国山杨。研究表明来自芬欧美山杨杂种具有较高的遗传多样性,这对我国山杨遗传资源的扩大,以及未来山杨杂交育种,杂种优势的利用都是重要的。     

基于转录组测序信息的水生植物蕃菜SSR标记开发

利用软件MISA对水生植物蓄菜转录组测序所获得的79536条EST序列进行分析,共检测出12319个EST—SSR位点。在蓄菜的EST—SSR中,二核苷酸和三核苷酸重复单元是主导类型,分别占总SSR的57．31％和30．87％,其中AG／CT、AAG／C1_r分别是二、三重复单元类型的优势重复基元,分别占总SSR的29．76％和8．66％。随机挑选了130对EST-SSR引物对蓄菜两个居群进行遗传多样性检测,结果发现：78对引物能扩增出清晰可分辨的条带,其中37对能成功检测出多态性,引物多态率为47．44％。这些多态性引物共检测出114个等位基因,每个位点2—6个,平均3．08个。观测杂合度（心）及预期杂合度（He）分别在0．229～1．000和0．351-0．756之间,多态信息含量PIC值在0．286～O．698之间,平均达0．495。以上研究结果表明,通过萏菜转录组测序产生的EsT数据来开发SSR标记是一种简单而高效的途径,这些新的SSR分子标记为研究苔菜的居群遗传多样性及其遗传结构提供了工具。