基于转录组测序的槜李EST-SSR标记开发

为开发槜李EST-SSR标记,本研究利用MISA软件筛选了槜李花转录组测序获得的35584条Unigenes,对其SSR信息进行分析后,利用Primer Premier 3.0软件设计EST-SSR引物,并随机选取40对SSR引物对12个李品种进行EST-SSR引物筛选及多态性分析。结果发现,在槜李花转录组中共搜索到个10791个SSR位点,分布于8433条Unigenes,SSR发生频率为23.70%,平均每3.71 kb含有1个SSR;SSR重复基元中二核苷酸重复出现频率最高,占总SSR数量的52.98%,其次为三核苷酸重复(占24.00%)和单核苷酸重复(占20.95%);二核苷酸重复基元以AG/CT为主(85.95%),三核苷酸重复基元以AAG/CTT为主(31.24%)。利用Primer Premier 3.0软件共设计出9870对候选引物,随机选择40对引物对12个李品种进行SSR引物筛选及多态性分析。40对引物均能扩增出预期大小的条带,有效扩增效率为100%,40对引物中有5对引物在12个李品种中表现出多态性。本研究开发的EST-SSR标记可为李属植物遗传多样性分析提供丰富的候选标记,同时可为槜李发育相关功能基因定位、遗传图谱构建、及分子标记辅助育种等研究提供帮助。     

西红花转录组SSR信息分析及其多态性研究

为开发西红花转录组SSR标记,利用MISA软件筛选了西红花球茎转录组测序获得的29 572条Unigenes,对其SSR信息进行分析;利用Primer 3.0软件设计SSR引物,并随机选取30对SSR引物对6个西红花品种进行SSR引物筛选及多态性分析。结果发现,在西红花转录组中共搜索到个7 804个SSR位点,分布于6 306条Unigenes,SSR发生频率为18.73%,平均每5.85 kb含有1个SSR;SSR重复基元中单核苷酸重复出现频率最高,占总SSR的47.83%,其次为三核苷酸(32.94%)和二核苷酸重复(17.41%);二核苷酸重复基元以AG/CT为主(86.68%),三核苷酸重复基元以AAG/CTT为主(24.43%)。利用Primer 3.0软件共设计出11 508对候选引物,随机选择30对引物对6个西红花品种进行SSR引物筛选及多态性分析。30对引物均能扩增出预期大小的条带,有效扩增效率为100%,30对引物在6份西红花品种间未表现出多态性。本研究开发的SSR标记可为西红花遗传图谱构建、抗病虫及抗逆功能基因定位、分子标记辅助育种及西红花遗传多样性分析等提供丰富的候选标记。     

基于转录组序列的青榨槭EST-SSR标记开发及通用性分析

青榨槭为目前重要的秋季彩叶园林绿化优良树种之一。本研究基于青榨槭叶片转录组数据进行了SSR标记分析,结果发现其中3 744条unigene序列中含有3 763个SSR位点,发生频率为6.93%,每11.89 kb含一个位点。优势重复序列类型为二核苷酸重复和三核苷酸,分别占总SSR位点的51.21%与46.93%;AG/CT与GAA/TTC分别是二核苷酸和三核苷酸的优势重复基元。654对引物中252对(38.53%)引物可成功扩增出目的条带,75对(11.47%)引物表现出多态性。75对多态性引物在槭属16个种质间转移率范围为83.75%～100%,平均转移率为90.08%,表明这75对标记具有较高的通用性。利用转录组开发青榨槭SSR标记可为青榨槭以及槭属种质资源研究、分子标记辅助育种等提供重要的遗传资源。     

基于油楠(Sindora glabra)转录组测序的SSR分子标记的开发

油楠(Sindora glabra)作为极具开发潜力的能源植物,在分子水平上的研究仅局限于ISSR分子标记。本研究利用Trinity软件对油楠转录组数据进行组装,共得到总长为48307806 bp的283998条Unigenes。利用MISA软件寻找到97443个含有SSR的重复基元。SSR位点中主要重复序列为单核苷酸和二核苷酸,分别占总SSR位点的67.68%和22.56%,其次是三核苷酸,占8.54%。利用Primer 3.0设计引物,并从中随机选择200对引物进行PCR扩增,其中有13对扩增出清晰条带,多态性高,重复性好。油楠SSR分子标记的开发对于研究其遗传多样性、重要性状基因定位及分子标记辅助选择育种等起到重要的推动作用。     

星油藤转录组SSR序列特征分析及其分子标记开发

基于星油藤(Plukenetia volubilis L.)转录组信息,分析其表达序列标签-简单序列重复(expressed sequence tag-simple sequence repeat, EST-SSR)并设计引物进行验证,为星油藤的SSR分子标记开发提供数据支持。本研究利用MISA软件对星油藤雌雄花序芽转录组测序所获得的57 664条Unigenes进行分析,共检测出10 572个SSR位点;其中8 825条Unigenes分布有SSR位点,占总Unigenes的15.30%。SSR位点的平均分布频率为每5.34 kb出现1个SSR位点。各类型的SSR位点共有154种,其中单核苷酸重复(40.48%)、二核苷酸重复(25.82%)和三核苷酸重复(28.89%)为主要的重复类型,A/T、AG/TC和AAG/CTT分别为单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸类型中主导的重复基序。利用Primer 3.0设计EST-SSR引物,并随机挑选75对SSR引物,以星油藤及其2个近缘种(亚洲星油藤和大果星油藤)为材料进行筛选验证,其中31对引物可进行有效扩增,并最终获得7对在3个物种间具有多态性的引物。本研究结果表明,星油藤转录组测序产生的Unigenes序列信息作为开发SSR分子标记是可行的,开发的这些SSR分子标记可用于星油藤及其近缘种的遗传多样性评价、种质资源鉴定和分子标记辅助育种等研究。     

RNA-seq技术开发油茶目的基因SSR标记

油茶是中国南方重要的木本油料。利用MISA软件从油茶(Camellia oleifera)果实和叶转录组测序获得的25 297条Unigenes中共搜索挖掘出30 899个SSR标记。在这些SSR标记中,除单核酸苷酸(36.02%)外,主要重复类型是二核苷酸重复(45.79%),其次是三核苷酸重复(16.37%),四以上核苷酸重复占1.81%。Unigenes功能注释中,共648条涉及调控油茶油脂合成和脂肪酸形成积累、产量、花芽分化、生长发育及抗病虫害等目的性状,从这些Unigenes中共搜索挖掘到163个SSR标记,以民玉1号油茶基因组DNA为模板对这些SSR标记的有效性进行初步验证,共筛选出56对具有清晰扩增条带的SSR标记。以选取的5份二倍体油茶种质为材料,对初筛的56对SSR引物进行多态性检测,获得48对具有多态性的SSR标记引物。这些基于高通量数据新开发的油茶目的基因SSR标记可为油茶的指纹图谱构建、遗传多样性分析和分子标记辅助选择育种等奠定基础。     

濒危珍稀植物半枫荷转录组中SSR位点分析

分析半枫荷转录组中的SSR位点信息,并设计简单重复序列(SSR)引物,以期为半枫荷EST-SSR分子标记提供有力工具。利用MISA工具筛选了半枫荷转录组测序获得的77629条Unigenes,对其SSR位点信息进行了分析;在此基础上利用Primer 3.0设计SSR引物,并随机选择50对SSR引物对4株不同来源的半枫荷进行多态性扩增分析。在半枫荷的转录组中,共找到15041个SSRs,分布于10669条Unigenes,SSR位点发生频率为13.74%,含多个位点的序列数为3114,占SSRs位点总数的29.19%,以复合形式出现的位点数2044个,占SSRs位点总数的19.16%,SSRs的平均距离是3.2 kb。SSRs位点中二碱基重复是主要类型,占总SSRs的42.17%;其次是单碱基重复基序(38.25%)SSRs。所包含的重复基元中,单碱基重复基元A/T(5572),二碱基重复基元AG/CT(4845)是优势重复基元类型,分别占总SSRs的37.05%、32.21%。利用Primer 3共设计出28590对SSR引物。随机选择50对引物进行PCR扩增,其中44对(88.0%)扩增出清晰、可重复的条带,15对(34.1%)扩增条带表现出多态性。半枫荷转录组SSR位点出现频率高,类型丰富;大量的SSR为其遗传多样性分析、分子标记辅助育种和遗传图谱构建提供了丰富的候选分子标记。     

薄壳山核桃转录组中的SSR位点信息分析

通过对薄壳山核桃转录组数据的分析,开发新的薄壳山核桃分子标记,为研究薄壳山核桃的遗传多样性、分子标记辅助育种提供科学依据。利用ESTtrimmer和cross-match对转录组测序获得的Unigene进行过滤,除去冗杂序列;利用MISA对无冗余Unigene进行SSR搜索,并应用Primer3进行SSR引物设计。从搜索序列中发现了10 303个SSR,分布于9 871条Unigenes中,出现频率为18.31%,分布密度为1/4.06 kb。二核苷酸和单核苷酸是主要重复类型,分别占SSR总数的44.27%和40.64%;优势重复基元为A/T、AG/CT和AAC/GTT,分别占单核苷酸的39.66%、二核苷酸的35.22%和三核苷酸的4.90%。88.86%的基序长度集中在10~20 bp。成功设计了5 547对SSR引物。通过对薄壳山核桃高通量转录组序列的SSR信息的研究,表明薄壳山核桃转录组SSR位点出现频率高、分布密度大,具有较高的多态性潜能,能提供丰富的重复类型,可以为研究薄壳山核桃的遗传多样性、分子标记辅助育种、遗传图谱绘制等方面提供有效的理论依据。     

基于灯盏花全基因组SSR位点分析及多态性引物开发

本研究利用MISA工具筛选灯盏花基因组测序获得的462 622条scaffolds,对其SSR位点信息进行分析,Primer 3设计SSR引物,随机选取200对引物对60株灯盏花进行多态性扩增分析。研究结果表明:从灯盏花基因组中搜索到的231 852个SSR位点中,二核苷酸基序是主要的重复类型,占总SSR的47.14%;AT/AT是最多的二核苷酸重复基元,占二核苷酸重复基元的74.60%,AAT/ATT是出现最多的三核苷酸重复基元,占三核苷酸重复基元的15%。PCR扩增发现,200对引物中有30对(15%)表现出稳定的多态性差异。灯盏花基因组中SSR位点出现频率高,类型丰富;大量的SSR为灯盏花的遗传多样性分析和遗传图谱构建提供了丰富的候选分子标记,利于开展灯盏花的遗传育种研究。     

马铃薯转录组EST-SSR挖掘及其多样性分析

本研究以宁薯4号叶、根和匍匐茎茎尖为材料构建链特异性文库进行转录组测序并对测序数据重新拼接。应用SSR检索软件从74.8 Mb测序数据中(51 006 Unigenes)发掘到1 867个SSR位点,平均发生频率为1/41 kb。重复基序中以三核苷酸、六核苷酸和二核苷酸为主,分别占总SSR位点数的58.2%、12.8%和10.7%;56种三核苷酸重复基序中以(GAA/TTC)n为主,占总SSR重复基序比例的4.1%;160种六核苷酸重复基序中以(AGCCAC/GTGGCT)n、(AGATGA/TCATCT)n、(GCAGGT/ACCTGC)n、(AAACCC/GGGTTT)n和(GGTGGA/TCCACC)n为主,分别占总SSR重复基序比例的0.2%。对1 867个SSR位点序列设计了1 692对EST-SSR引物,从中抽取100对引物进行有效性和多态性验证。结果表明,76对(76%)引物能扩增出预期目标片段;40对能扩增出目标片段的EST-SSR引物中有19对引物在分析47份马铃薯种质资源遗传多样性中表现出多态性差异,多态性引物比例为47.5%;共检测到80个等位基因,平均每对引物检测到4.2个等位基因;多态性信息含量(PIC)值变化在0.343~0.819之间,平均为0.658,属于高多态位点。本研究可为分析马铃薯种质资源遗传结构、构建精细遗传图谱、克隆定位功能基因和分子标记辅助育种等研究提供了标记基础。     

Molecular tagging of Asiatic soybean rust resistance in exotic genotype EC 241780 reveals complementation of two genes

Asian soybean rust (ASR) caused by Phakopsora pachyrhizi severely reduces seed yield in soybean. Molecular tagging of ASR resistance can help in the process of resistance breeding. In this study, an F₂ population of cross (susceptible cultivar ‘NRC 7’ × resistant exotic genotype EC 241780) was used for bulked segregant analysis (BSA) with 25 SSR (simple sequence repeat) primers linked with six Rpp genes. Among them, five polymorphic SSR markers, viz., Sct 187, SSR 1859, Satt 191 (Rpp1b like loci) and Satt 215, Sat_361 (Rpp2 loci) distinguished the ASR resistant and susceptible bulks and individuals. In combined marker analysis, the markers Satt 191 (Rpp1b like loci) and Satt 215 (Rpp2 loci) were linked with ASR severity score and were also confirmed in individual 110 F₂ segregants. Hence, these markers could be utilized in the marker assisted rust resistance breeding of Rpp1b like and Rpp2 genes. In silico candidate gene analysis for hypersensitive response revealed that Satt 191 linked region was rich in genes encoding apoptotic ATPase having leucine‐rich repeat (LRR) domain.     

陆地棉转激素基因材料的SSR标记分析

利用SSR标记对陆地棉遗传标准系TM-1及其转激素基因后代材料进行。DNA指纹分析。从25对引物中筛选出6对扩增条带差异明显、信号强、背景清晰的引物,选用这6对多态性SSR引物扩增出18个差异片段,其中13个片段呈多态性,占总扩增片段的72．2％。依据扩增结果对42份转激素基因后代材料进行了遗传相似系数分析,构建了分子聚类图,并对其中部分转激素基因材料绘制了SSR指纹图谱。结果表明13个转激素基因材料与TM-1的遗传相似系数都在0．5以下,对这些材料的遗传关系做了初步探讨。     

药用植物罗布麻的转录组测序及分析

为了获得罗布麻转录组信息,研究罗布麻中功能基因的表达以及分子标记的开发,本研究采用Illumina HiSeq2000高通量测序技术对罗布麻进行转录组测序及分析。通过过滤掉低质量的读序,共获得26148138个高质量的读序,组装得到61538个Unigene序列。其中,有25296个Unigene在公共数据库中得到注释。通过KEGG分析,共发现29个Unigene参与活性成分(黄酮类)生物合成。检测出单核苷酸至六核苷酸重复类型的SSR位点13524个。本研究结果分析了参与黄酮类化合物合成的相关基因以及潜在的SSR位点,为进一步研究罗布麻次生代谢产物合成的功能基因的挖掘、分子标记的开发以及资源利用提供有用的信息。     

基于草莓全基因组SSR标记的开发和应用

基于基因组序列信息,研究了二倍体森林草莓和八倍体栽培草莓染色体上SSR位点的分布特点。利用AutoSSR软件在森林草莓和栽培草莓中分别发掘到153826个和329801个SSR位点,发生频率分别为1.43 kb/SSR和2.44 kb/SSR。SSR重复基序为单核苷酸的数量最多,分别占总数的40.92%和38.94%,其次为二核苷酸类型,分别占22.79%和20.04%。在二倍体草莓和八倍体草莓中分别鉴定到454和479种SSR重复类型,其中A/T重复类型的SSR出现的频率最高,分别占总SSR位点的39.45%和37.08%。二核苷酸重复类型中,二倍体草莓的AT/AT占比最高,为11.61%,其次为AG/CT(8.74%);八倍体草莓中AG/CT重复类型占比最高(9.94%),其次为AT/AT(7.35%)。用Beacon Designer软件设计SSR引物,随机挑选了59对SSR引物在77份草莓材料中进行验证分析。研究结果显示,59对SSR引物共扩增出254个多态性位点,平均扩增4.31个位点,位点的平均多态信息量(PIC)为0.26,介于0.07~0.97之间,其中35个SSR位点PIC≥0.50,为高多态性位点,聚类分析显示品种间的相似系数范围为0.47~0.99。该研究为草莓种质资源的遗传多样性评价、变异分析、分子标记辅助育种等工作提供了技术支持。     

基于甘蔗热带种(LA-purple)全基因组序列的SSR开发及特征分析

现代甘蔗栽培品种(2n = 100~130)是由甘蔗热带种(2n = 80)与割手密(2n = 40~128)种间杂交而来, 形成异源多倍体、非整倍体作物, 使得甘蔗栽培品种中80%~90%的染色体来源于热带种。开发热带种基因组SSR分子标记, 有助于甘蔗遗传多样性分析、分子标记辅助选择、遗传图谱的构建等。本研究基于热带种LA-purple的全基因组测序数据的255 398个预测基因序列(累计总长为1 029 222 285 bp), 利用Perl程序与生物信息学软件结合, 发掘SSR位点, 获得了153 150个SSR位点, 平均每1.67个基因有1个SSR位点, 其中二、三核苷酸重复基序分别为39 556个和50 072个, 占总SSR位点数的58.5%。在二核苷酸重复基序中, TA/AT所占比例最高, 占41.4%, CG/GC所占比例最低, 占4.6%; 在三核苷酸碱基重复基序中, TGT/ACA所占比例最高, 为15.6%。在TA/AT重复类型中选取100个基序重复次数在60~90之间的SSR位点, 进行引物设计与合成, 在12个甘蔗属材料中进行PCR扩增分析, 从中筛选出52对具有多态性SSR引物, 其中有27对引物在研究的2个甘蔗栽培品种间表现为多态。这些基因组SSR标记的开发, 不仅可以用于甘蔗栽培品种DNA指纹图谱分析, 而且为甘蔗属不同种的遗传图谱构建、遗传多样性分析和重要性状的遗传机制解析奠定基础, 为甘蔗分子育种研究提供重要支撑。     

Genetic diversity,structure and fruit trait associations in Greek sweet cherry cultivars using microsatellite based (SSR/ISSR) and morpho-physiological markers

It is important to couple phenotypic analysis with genetic diversity for germplasm conservation in gene bank collections. The use of molecular markers supports the study of genetic marker-trait associations of biological and agronomic interest on diverse genetic material. In this report, 19 Greek traditional sweet cherry cultivars and two international cultivars, which were used as controls, were grown in Greece and characterized for 17 morpho-physiological traits, 15 simple sequence repeat (SSR) loci and 10 inter simple sequence repeat (ISSR) markers. To our knowledge, this is the first report on molecular genetic diversity studies in sweet cherry in Greece. Principal component analysis (PCA) of nine qualitative and eight quantitative morphological parameters explain over 77.33% of total variability in the first five axes. The SSR markers yielded a combined matching probability ratio (MPR) of 9.569 × e−12. The 15 SSR loci produced a total of 92 alleles. Ten ISSR primers generated 91 bands, with an average of 9.1 bands per primer. Expected heterozygosity (gene diversity) values of 15 SSR loci and 10 ISSR markers averaged at 0.683 and 0.369, respectively. Based on stepwise multiple regression analysis (MRA), SSR alleles were found associated with harvest time and fruit polar diameter. Furthermore, three ISSR markers were correlated with fruit harvest and soluble solids and four ISSR markers were correlated with fruit skin color. Stepwise MRA identified six SSR alleles associated with harvest time with a high correlation (P < 0.001), with linear associations with high F values. Hence, data analyzed by the use of MRA could be useful in marker-assisted breeding programs when no other genetic information is available.     

甘蔗栽培种单倍体基因组SSR位点的发掘与应用

甘蔗是世界上最重要的糖料作物之一,由于尚未完全破译栽培种基因组,导致SSR标记匮乏,难以覆盖全基因组,限制了甘蔗遗传研究的进展。本研究以栽培种R570的4660个BAC文库片段序列(累计总长为382 Mb,预测到25,316个编码蛋白基因)组装成的一套甘蔗单倍体基因组的模板,利用MISA (Microsatellite identification tool)软件,发掘SSR位点;并综合分析其与4种禾本科植物(高粱、玉米、水稻和二岁短柄草)SSR位点的分布特征;选取50对以TG和AG重复基序的SSR引物,分别利用4个甘蔗属材料(R570、ROC1、LA purple和SES208)和24个重要甘蔗亲本,对SSR引物进行扩增效率验证和多态性分析。共发掘到27,241个SSR位点,平均每个BAC片段有6.29个SSR位点,平均密度为71.33个SSR Mb?1,远低于高粱的平均密度(350.00个SSR Mb?1)。在重复基序中,占比前2位的分别为单核苷酸基序(11,079个)和三核苷酸重复基序(6447个),合计占总SSR位点数的64.33%。与甘蔗不同的是, 4种禾本科植物中的三核苷酸基序类型数量最多、占比最大。此外,在单核苷酸重复基序中, A/T所占比例最高,为84.8%, C/G所占比例最低,为15.2%;在三核苷酸重复基序中, TGT/ACA所占比例最高,为16.04%。总之,禾本科植物基因组富含A/T的基序。在50对SSR引物(TG基序41对和AG基序9对)的多态性验证中,共有45对(90%)能够扩增出清晰的条带,其中35对(70%)在4个甘蔗材料上呈现多态性。进一步利用20对多态性较高的SSR引物对24个甘蔗重要亲本材料进行分析,共扩增到95个等位基因,平均每对引物扩增4.75个,验证了这些引物应用于甘蔗遗传多样性研究的可行性。本研究鉴定的甘蔗栽培种单倍体基因组SSR标记,有效增加了甘蔗遗传研究中可用的分子标记数量,可直接用于甘蔗群体遗传多样性分析和重要性状遗传机制的解析,为甘蔗分子育种的深入研究奠定了基础。