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。     

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。     

桃(Prunus persica [L.] Batsch)转录组SSR信息分析及其分子标记开发

利用MISA软件筛选桃(Prunus persica[L.]Batsch)转录组数据,获得的109 248条Unigene,检测出24 102个SSR位点,分布于22 689条Unigene中,出现频率为20.76%。SSRs位点中主导类型是以AG/CT(占总SSRs的18.70%)为主的二核苷酸重复,占总SSRs的33%;其次是三核苷酸重复,出现频率为27%;四核苷酸重复,占总SSRs的25%。利用Primer 5共设计出9 657对SSR引物。随机选择50对引物进行PCR扩增,其中20对扩增出清晰可重复的条带,并且在同属材料(苹果试材)中也能获得理想结果,引物多态性检测发现,在15份桃试材中,10对引物具有多态性,利用UPGMA作图,可将15个桃材料很好区分。结果表明,桃转录组测序产生的Unigene是开发SSR标记的有效信息,为SSR标记在桃的遗传分析上提供可靠的标记选择。     

苦荞种皮转录组SSR位点信息分析及其分子标记的开发

为开发苦荞新的SSR标记,本研究利用MISA软件对苦荞种皮转录组测序数据进行SSR位点信息搜索,利用Primer 3设计引物并随机选择53对引物进行验证。结果表明:苦荞种皮转录组数据库中共搜索到9 094个SSR位点,其中,单核苷酸、三核苷酸和二核苷酸重复类型占优势,占总SSR的63.99%、19.35%、15.49%;共发现70种重复基元,其中A/T、AT/AT、AAG/CTT基元是优势基元。设计合成的53对引物中,41对引物(77.36%)获得有效扩增,21对引物具有多态性。本研究从转录组序列中大规模开发的SSR分子标记将有助于苦荞遗传多样性与分子育种研究。     

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。     

基于白木香转录组的SSR序列特征分析

为探究白木香的简单重复序列特征,开发SSR分子标记用于白木香种质资源的遗传分化和分子鉴定,本研究鉴定了白木香转录组unigene序列的SSR位点,对其SSR的分布及序列特征进行统计分析,进而设计SSR引物,并验证其SSR引物的多态性。结果表明,在128 712条unigene中共鉴定到9 362个SSR位点,分布频率为7.27%。SSR序列中双碱基重复序列最多,占总SSR的54.90%;白木香双碱基重复序列以AG/CT、AC/GT为主,占34.22%。SSR位点重复次数主要集中在5～11次,占总SSR位点数的96.56%,其中三碱基重复5次的SSR位点数最多,共有1 925个。设计并合成50对引物,其中35对引物可扩增出预期大小条带,扩增效率达到70%。以24个不同白木香个体对35对引物进行扩增,采用8%非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测SSR引物多态性,表明SSR引物具有多态性。研究表明,白木香转录组SSR重复基元类型丰富,分布密度高,多态性高,可用于白木香资源的遗传多样性评价、遗传分化、种质鉴定和分子育种等后续研究。     

基于转录组测序的鬼针草SSR标记开发及其应用

鬼针草(Bidens bipinnata L.)作为一种重要的药用植物,在属内鉴别和临床用药安全上存在较大问题。本研究利用Trinity软件对鬼针草转录组数据进行组装,共得到总长为106 457 436 bp的120 122条unigenes。利用MISA软件寻找到17 140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三核苷酸,分别占总SSR位点的38.73%和38.06%,其次是二核苷酸,占20.73%。利用Primer 3.0设计引物,从中随机选择50对引物进行PCR扩增。其中有28对扩增出清晰条带,多态性好,重复性好。鬼针草转录组的SSR分子标记将会对鬼针草属植物种质资源鉴定、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重要推动作用。     

基于苦瓜转录组序列的SSR分子标记开发

为了全面了解苦瓜转录组SSR位点特征和满足苦瓜分子育种对分子标记的需求,利用MISA软件对来自苦瓜材料‘大沥-11’6个组织的59740条转录组Unigene序列进行SSR位点搜索,共检测出31066个SSR位点,出现频率(发现的SSR个数与总Unigene数之比)为52.00%,平均每2.62 kb出现1个SSR位点。在苦瓜转录组SSR位点中,基元类型主要为三核苷酸,占总SSR位点的42.17%;其次是二核苷酸,占总SSR位点的31.66%。利用Primer 3软件对搜索到的苦瓜转录组SSR位点进行引物设计,然后把获得的引物序列比对回苦瓜的参考基因组,选择上下游引物序列都是唯一比对的序列并去除重复后共获得9135对特异SSR引物。选择MC00上的232对特异SSR引物对‘谭边大顶’和‘华艺320’两个苦瓜品种基因组DNA进行PCR扩增,其中有219对特异引物可扩增出清晰的条带,有效扩增率为94.40%;有31对特异引物扩增产物表现出多态性,多态率为13.36%。本研究开发的苦瓜转录组特异SSR引物为苦瓜的种质资源分析、基因定位、分子标记辅助选择等理论与应用研究提供了引物数据参考。     

杜仲转录组SSR发掘及标记开发

为了加强对杜仲资源的有效保护和可持续利用,了解杜仲的遗传背景,我们基于杜仲雌雄株转录组数据库开发SSR标记,能够应用于杜仲的功能基因发掘、分子标记辅助育种、遗传多样性分析、遗传图谱构建等研究。基于杜仲雌雄株转录组数据库Unigenes序列,利用MISA软件进行SSRs序列查找及其特征分析;根据微卫星的两翼序列设计引物,以1份随机挑选的杜仲基因组DNA为PCR扩增模板,采用L9(34)正交试验设计优化SSR-PCR反应体系,检验引物扩增效果和各引物扩增条件,进一步以10份不同来源的杜仲DNA为模板检测扩增引物的有效性。发掘了74 230个SSR位点,分布在61 629条Unigenes中,占总Unigenes 33.99%,其中,12~24 bp长度的重复基序最多,基序重复次数以11~15次居多;重复基序种类主要以一、二、三重复基元类型为主,占98.6%,其中出现最多的3种重复类型分别为:A/T(73.16%)、AG/CT(10.91%)、AAG/CTT(1.14%)。采用L9(34)正交试验获得的最优SSR-PCR体系为:20μL体系中含2×Premix Taq酶(0.05μmol·min-1·μL-1)10μL、DNA模板(25 ng/μL)1μL,引物(10μmol/L)0.5μL,以dd H2O补足。从210对引物中筛选获得140对引物,成功用于杜仲基因组PCR的有效扩增,占66.66%,进一步以9个地区的10份杜仲资源,检验上述引物多态性,最终获得15个稳定、可重复的多态性SSR位点,上述位点共检测到57个等位基因,平均每个位点包含3.8个等位基因,杂合度(Ho)为0~1.0,期望杂合度(He)为0.28~0.78,多态信息量(PIC)为0.26~0.70,平均值为0.44。经测序验证,该15个SSR位点都含有预期的重复基序序列。杜仲雌雄株转录组序列中含有高频率的SSR位点,以期开发获得的多态性SSR标记能够应用于杜仲不同种群间的遗传结构和遗传多样性分析,为杜仲的合理保护提供科学依据。     

苦荞全基因组SSR位点特征分析与分子标记开发

目前苦荞SSR多态性标记数量较少,根据已发表的苦荞基因组测序数据,利用MISA软件对1~6核苷酸重复的SSR位点进行了查找和序列特征分析,批量设计引物并对引物进行了有效性和多态性检测。结果表明,苦荞基因组中共检测到1 640个SSR位点,其中三核苷酸重复型SSR最多,占比63.29%,五核苷酸重复型最少,仅占0.12%。AT/TA、AAG/CTT、ACC/GGT和ATC/GAT为出现频率较高的重复基序。苦荞基因组SSR序列长度变化范围为12~476bp,平均长度23.14bp,长度12~19bp的占比71.71%,长度≥20bp的占比28.29%。根据不同类型SSR位点设计并合成引物479对,选择200对引物对5份苦荞资源和3份甜荞资源进行多态性检测,有56对扩增出多态性条带,17对在苦荞种质中产生多态性条带,48对在甜荞种质中产生多态性条带,9对同时在两种种质中产生多态性条带。利用苦荞全基因组序列可实现SSR标记的批量开发,可鉴定出适用于苦荞和甜荞遗传多样性分析、遗传图谱构建和品种鉴定等研究的SSR引物。     

香蕉根系转录组SSR位点信息分析

分析香蕉根系转录组中的SSR位点信息，并设计SSR引物，为开发新的分子标记奠定基础。利用MISA工具对香蕉根系转录组unigene序列进行SSR检索。从25158条unigene中共发现4663个SSR，分布在3820条unigene序列中，出现频率为18.53%，平均每7.77 kb含有1个SSR位点，共有58种重复基元。香蕉根系转录组中，二、三核苷酸重复基元所占比例最大，分别为40.50%和40.63%；二者分别以AG/CT和AGG/CCT重复基元为主，分别占该重复基元的88.03%和30.83%。SSR重复次数以5~9次为主，基序长度主要分布于12~20 bp，平均长度为18.80 bp。香蕉根系转录组SSR位点频率、密度较高，类型多样，在香蕉遗传多样性研究及分子标记辅助育种中有较大应用潜能。     

基于RNA-seq牡丹SSR标记开发及通用性分析

从牡丹花色候选基因中开发一套SSR标记,为牡丹花色分子遗传学研究和分子标记辅助育种提供帮助。本研究基于高通量转录组测序技术(RNA-seq)获得了278条涉及调控牡丹花色形成的Unigenes序列,利用SSRIT在128条Unigenes中检测到215个SSR位点,出现频率为46.04%。其中优势重复基序为二核苷酸、三核苷酸和六核苷酸重复,分别占总SSR位点的18.60%、41.86%和36.28%,优势重复基元为TC/GA和AT/TA,分别占二核苷酸重复的30.00%和27.50%。在此基础上,从中选择100对SSR引物合成,以牡丹品种基因组DNA为模板,验证其有效性和多态性。结果表明,有效引物50对(占50%),多态性引物12对(占24%)。12对多态性引物在芍药属12个不同种质内进行通用性检测,转移率范围为83.33%~100%,平均转移率为96.53%,表明牡丹SSR标记在芍药属内具有较高的通用性。利用高通量RNA-seq开发牡丹候选基因SSR标记可为牡丹功能基因挖掘、品种分子身份证构建、遗传多样性分析和分子标记辅助选择育种等提供重要的遗传资源。     

基于高通量测序技术的杭白芷(Angelica dahurica)根转录组数据分析

为获得杭白芷转录组信息特征,本研究利用Illumina HiSeqⅩTen测序平台对杭白芷根进行高通量转录组测序,获得高质量序列(Clean reads)47742445条,Trinity denovo组装后得到47044条Unigenes,平均长度1164.20 nt。BLAST分析显示分别有32208(68.46%)、23049(48.99%)、10479(22.27%)、17883(38.01%)、28201(59.95%)、20731(44.07%)、55(0.12%)条Unigenes在数据库NR、Swiss-Prot、KEGG、KOG、eggNOG、GO、Pfam中获得注释,可归为GO分类的生物过程、细胞组分和分子功能3大类57分支,涉及205个KEGG代谢通路,其中包括27个次生代谢通路。蛋白编码框序列32303个,高等植物转录因子58个家族,借助MISA软件发现10020个SSR,其中二碱基重复最丰富,有4336个,出现频率为43.27%;五碱基重复SSR最少仅占0.37%。本研究获得了大量基因序列信息以及SSR信息,为今后开展相关分子机制研究提供了数据资源和理论基础。     

基于桑葚转录组测序的SSR位点分析

采用转录组测序技术对三个时期的桑葚进行转录组测序,建立桑葚的EST数据库。基于生物信息学方法分析桑葚转录组数据库的简单重复序列位点。从51895条Unigenes中共检索出23641条Unigenes含有44867个简单重复序列位点,共计252种基序类型。在所有基序类型中,以A/T与AT/AT型出现次数最多。单核苷酸基序类型与二核苷酸基序类型出现频率最高,共计75.69%。基序长度以10~20 bp为主,重复次数集中5~18次。设计27149对引物,随机选择20对引物,通过PCR验证,在4个桑树品种中展现出良好的重现性与通用性。桑葚转录组SSR位点类型丰富,具备开发出适宜于果桑选育的分子标记的潜力。     

黄麻全基因组SSR鉴定与特征分析

黄麻是世界上重要的天然韧皮部纤维作物之一。然而, SSR标记的缺乏限制了黄麻的遗传改良。本研究从圆果种黄麻测序品种CVL-1的基因组、基因、CDS和cDNA中挖掘SSR信息,利用SSR Primer软件查找SSR位点,并分析其分布特征。结果表明,基于基因组序列共开发了153,242个基因组SSR,平均密度为467.20个SSRMb~(–1);基于cDNA序列开发了10,747个SSR,平均密度为260.85 SSR Mb~(–1)。大部分重复基元为二至四核苷酸,占76.91%,其中cDNA序列SSR中三核苷酸重复基元数量较多而基因组SSR中二核苷酸重复基元数量较多。对于不同类型的SSR重复基元,随着重复单元数量的增加,其基因组和cDNA的SSR分布频率呈现逐步降低特征。黄麻全基因组SSR标记鉴定,不仅可以丰富黄麻分子标记的数量,而且为剖析黄麻重要农艺性状的遗传机制奠定基础。     

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。     

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。