SCoT标记分析陕西茶树资源的遗传多样性

选用6份有代表性的陕西茶树资源材料,从121条SCo T引物中筛选出38条扩增条带清晰、多态性高的引物,对陕西省50个茶树资源进行遗传多样性研究。结果表明,SCo T标记能够揭示材料间较高的遗传多样性,每条引物可检测到4~17个等位位点,平均为11个,38条SCo T引物共扩增出414条DNA片段,其中400条具有多态性,多态性比率(PPB)为96.62%。每个SCo T位点的遗传多态性信息含量在0.56~0.99之间,平均为0.90。供试材料的遗传相似系数集中在0.59~0.71之间。研究表明,SCo T标记可以用来对茶树进行遗传基础研究,基于SCo T标记的陕西省主要茶树资源遗传多样性较高。     

黑麦基因组DNA甲基化修饰位点的MSAP分析

为了获得黑麦基因组DNA甲基化修饰水平、模式及位点等表观遗传信息,采用EcoR Ⅰ和Hpa Ⅱ / Msp Ⅰ双酶切建立适合于黑麦基因组的"甲基化敏感扩增多态性"(Methylation sensitive amplification polymorphism,MSAP)分析体系,在全基因组水平检测黑麦DNA甲基化修饰位点.以12对MSAP引物进行选择性扩增,共检测到甲基化修饰位点226个,"CCGG/GGCC"位点甲基化修饰比例为51.72%.对部分黑麦基因组甲基化修饰位点进行回收,最终分离了22条存在甲基化修饰的基因组DNA序列.BLAST比对分析结果表明,黑麦基因组中包括转座子序列、散在重复序列以及单拷贝蛋白质编码序列在内的多种类型DNA序列中均存在DNA甲基化修饰现象.同时发现,在甲基化检出序列中都存在明显的"CpG"二核苷酸成簇富集现象,这些区域分布与MSAP分析结果相一致.在此基础上,对应用MSAP技术分离黑麦基因组DNA甲基化修饰位点的有效性以及黑麦基因组序列中DNA甲基化修饰潜在位点分布特征和生物意义进行了讨论.     

基于MSAP技术的中国野生大豆群体遗传多样性分析

为探究中国不同纬度的野生大豆天然种群的遗传多样性及其遗传结构,本研究利用MSAP技术分析研究27°～46°N的7个野生大豆种群的DNA甲基化多态性。结果表明:(1)223份材料、8对MSAP引物共扩增到1 617个位点,对所有位点的甲基化模式分析表明,Ⅳ型甲基化模式(位点缺失或者全甲基化)占比最多,为53.55%,Ⅱ型(半甲基化)和Ⅲ型(内侧甲基化)甲基化模式占比较少,分别为11.75%和13.25%。(2)基于非甲基化位点的Shannon指数在巴彦种群最低(I=0.279 6),在安化种群最高(I=0.313 0),遗传多样性呈现随纬度降低而逐渐升高的渐变趋势;而基于甲基化敏感位点的Shannon指数在巴彦种群最低(I=0.585 1),在桐柏种群中最高(I=0.603 0),其表观遗传多样性随纬度渐变呈现不规则波动。(3)基于非甲基化位点和甲基化敏感位点的遗传结构分析显示,在遗传上,同属于一个种群的材料能够聚类到一组,不同种群间出现了明显的遗传分化,而在表观遗传上,除了巴彦、衡山、安化的材料能各自聚类到一组以外,其余4个种群的材料交织在一起。(4)基于甲基化敏感位点的表观遗传距离和基于非甲基化位点的遗传距离相关性分析显示,二者在6个种群相关性显著,说明表观变异在多数情况下依赖于遗传变异,但也会在某些情况表现出一定的独立性。     

木薯二倍体及其同源四倍体开花结实特性的比较

以木薯品种‘新选048’和‘华南205’的二倍体及其同源四倍体为材料,采用定株观察的方法,比较二倍体及其同源四倍体开花结实特性的差异,探究染色体加倍后对木薯开花结实特性的影响,为开展木薯多倍体材料创制及鉴定提供科学参考。结果表明：2个木薯品种四倍体的开花结实物候期都要迟于二倍体,且四倍体的雌花、雄花、花药、果实、种子的形态大小均大于二倍体;2个木薯品种不同倍性间花药分布情况存在差异,‘新选048’的四倍体会出现两性花且其雌花花被颜色与二倍体存在明显差异;2个木薯品种不同倍性间开花及坐果数量也存在不同程度的差异,其中‘新选048’四倍体的单序总花量和雌、雄花总量显著大于二倍体的,但2个品种在不同倍性间开花及坐果数量的差异中呈现不同的规律。因此,木薯染色体加倍,可延迟开花结实的时间,增加生殖器官的大小,改变花形态特征和雌雄花的数量及花总量,但这种改变具有品种依赖性。     

木薯品种华南12号（SC12）同源四倍体诱导及鉴定

多倍化可伴随产生一些优良的农艺性状，如抗逆性增强、器官体积变大、生物量增加等，多倍体育种为木薯新品种培育提供了一个重要途径。本研究以木薯品种SC12离体单芽茎段为诱导材料，比较不同浓度秋水仙素对外植体诱导率的影响，并对木薯二倍体与同源四倍体不同株系进行形态学、解剖学和农艺特性比较。结果表明，以0.03 g/L浓度的秋水仙素诱导SC12同源四倍体效率最高，为7.78%；通过流式细胞仪和根尖染色体数目观察对筛选的20个植株进行倍性鉴定，获得了11个同源四倍体和5个嵌合体植株，同源四倍体为检测株系的55%，变异植株为检测株系的80%；二倍体和同源四倍体植株表现出显著的形态和生理差异，在形态上表现为四倍体植株变矮、茎杆变粗、叶尖盾化，叶片由披针形向拱形过渡，同源四倍体裂叶长/裂叶宽显著降低、叶绿素含量显著增加；通过解剖学发现四倍体叶片保卫细胞的长、宽、叶绿体数目均显著增加，分别比二倍体增加2.33%、28.99%、117.79%；气孔数显著降低，比二倍体减少40.06%；四倍体变异株保卫细胞呈椭圆形，二倍体保卫细胞趋近于圆柱形；四倍体叶片厚度和栅栏组织厚度均显著高于二倍体，比对照分别增加24....     

双胚苗水稻SARⅡ 628的自然同源三倍化和DNA甲基化

从4500对SARⅡ 628的双胚苗中筛选出5对二倍体 三倍体双胚苗。SSR分析显示它们在所检测的310个位点上没有差异。以AFLP为基础的MSAP（methylation sensitive AFLP）研究显示,5个二倍体在493个位点上甲基化状态没有差异。与二倍体比较,相应的三倍体虽然在甲基化总体水平上变化不大,但共有29个位点甲基化类型在不同单株上发生了变异,表明SARⅡ 628自然同源三倍化后甲基化变异在M0代就迅速发生。变异共有10种类型,包括甲基化程度上升、下降各3种类型以及不定类型4种。对其中22个位点测序检索显示：这些甲基化变异涉及整个水稻基因组的12对染色体且具有位点特异性,不同单株的变异位点各不相同,预示着SARⅡ 628不同单株在自然同源三倍化后将走向不同的命运。     

SCoT分子标记的研究现状及在茶树育种中的应用前景

目标起始密码子多态性(Start codon targeted polymorphism,SCo T)是一种针对ATG起始密码子及侧翼序列保守性开发的新型目的基因分子标记,具有操作简便、多态性高、遗传稳定性好和成本低等优势,已经被广泛应用于多种植物的遗传研究。本文介绍了SCo T标记的原理、引物设计、PCR体系优化,综述了SCo T标记在多种植物中的应用进展,并展望了其在茶树育种上的应用前景。     

玉米大斑病病菌对热带玉米种质CML493的DNA甲基化变异与mRNA表达分析

以热带高抗大斑病玉米种质CML493幼苗为试验材料,采用人工接种大斑病病菌处理,采用甲基化敏感扩增多态性（MSAP）技术和转录组测序（mRNA-seq）技术,对经过接种大斑病病菌处理不同时间的CML493基因组DNA胞嘧啶甲基化进行DNA甲基化模式、DNA甲基化水平分析和mRNA表达分析。结果表明,接种大斑病病菌6、12 d的甲基化敏感扩增多态性分别为78.21%和76.13%,甲基化敏感扩增单态性分别为21.79%和23.87%。接种大斑病病菌6 d时,总甲基化率上升5.49%,全甲基化率上升14.24%,半甲基化率上升6.11%。接种大斑病病菌12 d时,总甲基化率上升6.40%,全甲基化率上升16.73%,半甲基化率上升5.57%。接种大斑病病菌0、6、12 d共检测到2 298个共表达基因,共检测到1 434个共表达上调基因,检测到769个共表达下调基因,上调基因数目显著多于下调基因数目。     

人工合成双二倍体小麦过程中遗传变异的AFLP分析

为了给人工合成双二倍体小麦育种中亲本的选配提供基因表达水平的依据,通过AFLP方法对人工合成双二倍体小麦Am1、Am5、Am6及其亲本基因组DNA进行了遗传变异分析。结果表明,亲本间遗传差异越小,亲本与子代间DNA片段的遗传比率越高。母本Ps5与父本Y95之间四、二倍体差异带率最小,为35.2%,它们与后代Am5三者之间公共带率最大,为47.9%;后代双二倍体倾向于缺失二倍体亲本的遗传信息。Am1、Am5和Am6缺失二倍体亲本中DNA扩增片段的比率高,分别为71.0%、82.8%和90.0%,分别是缺失四倍体亲本的2.4、4.8和9.0倍;亲本间的遗传差异与后代中出现特异DNA片段的概率没有直接相关性。Am1中出现特异DNA片段的比率最高(6.2%),但是其亲本间遗传差异介于其他两组试验材料之间。     

植物分子标记技术原理及其在茶树育种中的应用

本简述了限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphism，RFLP)、随机扩增多态性DNA(random amplified polymorphic DNA，RAPD)、任意引物PCR(Abitray Primer-PCR，APPCR)微卫星(microsatellite)或称简单序列重复(simple sequence repeat，SSR)、简单重复间序列ISSR(Inter-Simple Sequence Repeat)、序列标签位点(sequence tagged site，STS)技术和割裂扩增多态性(Cleaved Amplified Polymorphic Sequence，CAPS)技术，扩增片段长度多态性(amplIfied fragment length polymorphism，AFLP)等植物分子标记技术原理，综述了该技术在茶树分类学及遗传多样性的研究、品种鉴定和亲缘关系鉴定、构建茶树的遗传图谱以及分子标记辅助育种等方面的应用现状。     

同源四倍体和二倍体水稻Wx基因与淀粉品质的遗传关系

用Wx 基因的(CT)n微卫星标记和切割的扩增产物多态性序列(cleaved amplified polymorphic sequence, CAPS)分子标记PCR Acc Ⅰ 对40份同源四倍体和14份二倍体水稻Wx基因型进行研究。利用484/485引物检测,Wx基因呈 Wx1、Wx2和Wx3 3种多态性;而用PCR Acc Ⅰ检测,Wx基因表现为G 型和T 型。同时,在测定稻米直链淀粉含量（AC）、胶稠度（GC）和糊化温度（GT）的基础上探讨它们与Wx基因的关系,结果表明AC、GC与Wx基因密切相关,GT与Wx基因相关不显著。综合分析表明,同源四倍体水稻中,92.0%的Wx1基因型材料为G 型,而Wx2基因型村料和800%的Wx3基因型材料为T 型。统计分析表明,Wx基因(CT)n微卫星标记检测与PCR Acc Ⅰ 分子标记检测的相关系数为0842,呈极显著正相关。     

60Co-γ辐射对木薯生长的影响及其突变体的SCoT分析

为了探讨不同剂量60Co-γ射线对木薯生长的影响,确定突变体DNA变异的情况,以新选048和华南205木薯品种为供试材料,采用0（CK）、50、100、200、400、800 Gy60Co-γ射线对其进行辐射诱变,观测不同辐射剂量下木薯的生长情况,对辐射诱变后的种植材料进行表型鉴定,并对表型变异稳定的突变体采用SCo T分子标记进行分析检测。结果表明:2个木薯品种辐射敏感性不同,新选048和华南205的半致死剂量分别为214、219Gy,而当辐射剂量达到400 Gy时,2个木薯品种的致死率均达100%,因此,木薯60Co-γ辐射诱变较合适的诱变剂量在200 Gy左右;在0（CK）、50、100、200、400、800 Gy辐射剂量下,新选048的表型变异率分别为0%、0%、1.5%、5.4%、0%、0%,华南205表型变异率分别为0%、0%、1.2%、3.5%、0%、0%;据20142016年的表型鉴定结果,本试验获得了8份包含了裂叶叶形变异、叶柄颜色变异、株高变异、茎粗变异的稳定突变体,对其采用SCo T分子标记检测,结果发现共有11条引物可检测到木薯母本及其突变体在分子水平上的差异。这些突变体的获得为今后木薯育种及机理研究提供可靠的原材料和中间材料,且采用SCo T分子标记能较好的鉴定辐射诱变获得的木薯突变体材料,为今后木薯辐射诱变育种提供参考。     

低能氮离子束对不同倍性水稻的诱变效应

对二倍体水稻和同源四倍体水稻进行了低能氮离子束注入处理并对其生物学效应进行了鉴定.结果表明,低能氮离子束注入处理后对同源四倍体水稻产生的生物学效应比对二倍体水稻的生物学效应更明显,前者比后者对低能氮离子束注入更敏感;6份同源四倍体水稻的平均变异频率为21.2%,而6份相应的二倍体水稻的平均变异频率为2.6%;通过对实验材料的鉴定和筛选,获得了一些具有一定特点的突变体(高结实率的同源四倍体水稻、具有双胚苗特性的同源四倍体水稻、具有红心米性状的二倍体水稻等).由此认为,利用低能离子束注入技术对同源四倍体水稻进行遗传改良的效果值得肯定.     

同源四倍体水稻与非洲栽培稻杂交的后效性研究

利用亚洲栽培稻中的4份同源四倍体水稻(O.sativa,2n=4x=48)和相应的4份二倍体水稻(O.sativa,2n=2x=24)为母本,以4份非洲栽培稻(O.glaberrima,2n=2x=24)为花粉供体进行远缘杂交后,对其杂种后代的分离动态进行了研究.结果表明,不同倍性的普通栽培稻与非洲栽培稻之间杂交后代的结实率以二倍体普通栽培稻的较高.在配制的32个杂交组合中,其杂种第1代群体均表现出明显的营养生长优势.从群体的生长势来看,杂种第2代群体比杂种第1代群体要弱一些;在杂种第2代群体中,以同源四倍体水稻为母本的杂交组合的分离现象比以二倍体水稻为母本的杂交组合的分离现象更明显.在各杂交组合的第3代群体中,从植株的株叶形态和生育期来看,株系间的差异和株系内的变异依然很明显,变异频率更宽,变异种类更多.在普通栽培稻与非洲栽培稻的杂交组合中,育性变异、生长势变异、株叶形态变异、染色体变异和结实性变异等是较易发现的变异现象.     

稻瘟病菌基因组中微卫星序列的频率和分布

 利用已经公布的稻瘟病菌基因组测序结果，对该植物病原真菌基因组中的微卫星（SSR）的类型、大小及分布进行了系统分析。在已经公布的37.89 Mb的基因组序列中，共有16 398个由1~6个核苷酸为基序的SSR序列（匹配值为80％），其总长度占整个基因组碱基数的0.87％，平均2.31 kb碱基中就分布有1个大于15 bp的SSR。其中数量最多的是单碱基重复，达到4 392个，其次为三碱基重复序列 （3 586个），五碱基重复序列（3 442个），这3种SSR总数达11 420个，占SSR的 69.7%。数量最少的是二碱基重复序列，只有680个。在整个基因组中的主要基序有A，AG，AC，ACG，AGC，AAG，GGC，ACCT，ATCC，AAAG，AAAAG，AAAAT，AAAAC，AAAAAG， AAAAAT和AACTAG。有的基序类型则完全没有出现。对不同超级连锁群的分析结果表明，各连锁群之间的SSR分布有一定差异，但总体上仍是较为均衡的。这些结果为稻瘟病菌的基因标记、群体结构研究、非编码区DNA序列的结构及功能研究提供了一个较好的基础。     

Association of Grain Shedding Habit with Polyploidy in Tartary Buckwheat (Fagopyrum tataricum) Strains

Abstract

Sixty tartary buckwheat (Fagopyrum tataricum) strains were investigated for grain shedding habit, plant height, grain yield, dry weight of plant, weight of grain, days to flowering after sowing and DNA content of nuclei. The grain shedding habit was evaluated from the breaking strength of pedicel and the percentage of the grains dropped by threshing. DNA content of nuclei was detected by flow cytometry to classify the polyploidy level. The fluorescence intensity of the flow cytometry demonstrated no difference between common buckwheat (F. esculentum) and tartary buckwheat, but a clear difference was detected between the diploid and the autotetraploid strains. The survey of DNA content of the 60 tartary buckwheat strains revealed that most of the strains were diploids, but one strain was autotetraploid. The autotetraploid strain exhibited less grain shedding, and produced the largest grains among the strains tested. However, the other characters of the autotetraploid strain, such as plant height, grain yield, dry weight of a plant, and days to flowering, were similar to the mode of the traits of the diploid strains.     

Dissection of gene loci underlying pasting temperature in cassava

In this study, a fine genetic map within the quantitative trait loci (QTL) underlying pasting temperature (PT) of cassava (Manihot esculenta Crantz) was constructed using newly developed simple sequence repeat (SSR) markers. The SSRs were designed on the basis of two scaffolds (S11341 and S4043) of the cassava genome, which covered previously identified QTL regions of the PT trait. A total of 55 and 61 SSR markers derived from S11341 and S4043, respectively, representing 0.29% of the cassava genome, were generated; of which 23 and 19 showed informative polymorphic patterns. Consequently, all identified informative polymorphic markers were used to genotype 200 F₁ progeny plants. The genotypic data were then analyzed, and the results showed that 480 markers were distributed across 23 linkage groups (LGs) with total length of 1,334 centimorgans (cM). An analysis of QTL underlying the PT trait revealed that marker EME81 on LG 1 had significant associations (P < 0.0001) in all environments evaluated. Four candidate genes were identified and selected for gene expression analysis in the parents, and among F₁ lines with high and low PT values. Significant differences were observed in relative expression of carbohydrate phosphorylase (CP) and starch synthase II (SSII) between high and low PT in 6-month-old cassava. We found CP and SSII genes to potentially control the PT trait. In addition, the marker EME81 was found to be a promising marker for specific PT trait selection in cassava populations, which should facilitate marker-assisted selection for desired PT traits.