基于Maize6H-60K芯片精准分型的玉米DH群体遗传规律研究

为解析玉米双单倍体（doubled haploid,DH）群体的遗传规律,使用自主研发的精准分型策略对‘先玉335’DH群体的Maize6H-60K芯片结果进行筛选校正和解析。结果表明：1）通过剔除单态、杂合、缺失标记,使用精准分型策略对标记准确聚类,获得的18 947个SNPs标记覆盖玉米全基因组。2）该群体在10条染色体上平均交换次数为1.84～1.03次,在6号染色体随体区域的交换次数显著减少。3）该群体在1、2、3、8号染色体上存在明显的偏分离现象;通过高频次、高密度的交换,染色体两臂端粒区域理论分离系数表现出回归到50%的趋势。利用获得的重组交换及分离规律可提高从DH群体中筛选到预期育种材料的准确性。     

利用InDel标记划分玉米自交系的杂种优势群

利用北京市农林科学院玉米研究中心构建的多重扩增靶向捕获测序基因分型InDel标记组合,对102份玉米自交系进行InDel标记的基因分型。利用UPGMA方法将102份玉米自交系划分为6个杂种优势群包括瑞德群、塘四平头、兰卡斯特群、旅大红骨群、P群及热带和亚热带混血群。类群分析结果与现有的杂种群和已知谱系高度一致。     

基于HTP标记对玉米DH、RIL和BC群体遗传规律的比较分析

以先玉335双单倍体(Doubled Haploids,DH)群体、掖107×昌7-2重组自交系(Recombined inbred lines,RIL)群体和京724×京92回交1代(Backcross,BC)群体为试材,采用全基因组覆盖的新型区块标记——单倍型标签多态性(haplotype-tag polymorphisms,HTP)标记,从基因型分离比、亲本遗传片段和重组交换3个角度解析DH、RIL、BC群体的遗传规律。结果表明,DH群体虽然偏分离高于BC群体,平均交换频率低于RIL群体,但该群体样本中不存在杂合和外源片段,均为纯合片段;平均亲本遗传片段长度为384个HTP,高于RIL群体;单代上拥有最高的重组交换次数,相较于其他群体,在群体特点和创制成本等方面具有较多优势。     

玉米InDel分子标记20重PCR检测体系的建立

为构建玉米多重PCR检测体系,提高分子标记检测效率,利用10份代表性玉米材料对238对InDel引物进行单重PCR评估,共得到192对扩增效率高、稳定性好的引物。根据软件评估结果、扩增质量、产物范围、染色体均匀分布原则从192对引物中优选出30对综合表现较好的引物形成扩增产物范围在80~200 bp和200~400 bp的两组核心引物组合,每套组合中有10对引物分布在不同染色体上。在核心引物组合的基础上综合考虑染色体分布、碱基片段范围、引物荧光颜色,逐一添加引物,最终形成两组玉米20重PCR体系,一组40重荧光标记毛细管电泳。     

高盐低pH值法提取玉米基因组DNA的研究

优化建立了基于玉米叶片的高盐低pH值法提取玉米基因组DNA,经琼脂糖电泳检测表明,提取的DNA主带清晰、无降解现象、质量好,满足基于SSR标记的5色荧光电泳检测系统。此方法比目前提取植物基因组DNA常用的CTAB法和SDS法具有成本低、步骤简单、不使用酚、氯仿、异戊醇等有毒有机试剂的优点,是提取玉米基因组DNA的一种较好的方法。     

基于60K芯片的玉米回交群体精准背景选择策略

利用Maize 6H-60K芯片对京724/京92/京92的BC1代群体进行分子标记辅助背景选择,结合SNP数据特征和回交群体分离特征,开发出一套精准背景选择策略(ABSS:Accurate Background Selection Strategy)及相关算法。从统计结果中选取背景回复程度最高的一批单株作为下一代回交群体的亲本材料。基于Maize 6H-60K芯片分析和筛选产生的28 910个多态性位点,可以对727个样品的背景回复程度进行精细排序,样品背景回复率大部分分布在0.30～0.75(约占样品总数的94.1%),背景回复率在0.75及以上的样品比例为1.8%。通过分析回交群体重组交换规律以及背景回复率与株高的相关性,进一步验证Maize 6H-60K芯片数据和ABSS的准确性。利用Maize 6H-60K芯片结合ABSS可以精细选择背景回复程度高、重组交换频率相对较低的单株,显著提高背景选择效率,为设计玉米回交群体规模提供参考价值。     

利用SSR 标记研究玉米DH 系的类群划分

利用SSR标记从分子水平上对来源先玉335的100份双单倍体纯系(DH系)及其双亲(PH6WC×PH4CV)和15份国内骨干自交系进行遗传关系类群划分。UPGMA聚类分析结果表明,PH6WC划分为Reid群,PH4CV划分为Lancaster群;100份DH系划分为偏母本群、偏父本群和中间群3个类群。100份DH系与17份自交系一起进行聚类分析,117份材料聚为7大类群,先玉335的双亲及其后代DH系聚为一个新的群,类群划分的结果与17份自交系类群划分结果不一致。一定数量同一来源的DH系或新选自交系与骨干自交系放在一起进行聚类分析时,由于材料间的遗传关系相对较近,从而可能形成新的类群。     

玉米生物诱导孤雌生殖DH群体的SNP偏分离分析

以单交种先玉335作母本,与京科诱006单倍体诱导系杂交,产生单倍体及秋水仙素加倍形成双单倍体(DH)群体,用SNP芯片对DH群体进行基因型分析,获得1 337个在先玉335的双亲间有多态的SNP数据,对SNP进行卡方检测(P0.05),发现516个SNP表现偏分离,占38.6%,这些偏分离SNP中有285个偏向母本PH6WC,占55.2%;231个偏向父本PH4CV,占44.8%。在玉米的8条染色体上,发现10个偏分离热点区域(SDR),分析SNP的χ2值与其在染色体上的位置之间的关系发现,χ2值最大的SNP往往在SDR的中心位置。     

SSR标记DNA检测玉米种子纯度PAGE银染应注意的几个问题

SSR（微卫星标记）分子检测方法已在玉米品种纯度及真实性检测方面广泛应用,银染作为最后一个环节在检测中起到举足轻重的作用。如果银染出来的带型明亮、清晰,说明以前的各个环节技术操作完成得准确无误。反之,若银染出现无带、带弱、缺失等现象,说明既可能是前面哪个环节出了差错,也可能是因染色环节的失误所致。因此种子检验员在SSR标记DNA检测玉米种子纯度时能否做到一次染色成功,不仅是对本实验的成功肯定,也是实现高效、快捷、降耗以及提高服务质量的方法。     

快速多重SSR法在玉米种子纯度鉴定中的分析

近几年,随着中国玉米品种数量的激增,对制种基地玉米种子纯度质量检测提出了新的挑战。为更快、更准确地鉴定玉米种子纯度中的自交苗和异型株,本研究采用9对优异SSR引物,建立了快速PCR程序,可在28 min内完成PCR扩增。采用TaKaRa Multiplex PCR assay kit体系,基于快速PCR和多重PCR,建立了快速9重PCR体系,结合碱裂解DNA提取法和荧光毛细管电泳,1 h 30 min内可完成SSR纯度鉴定基因分型全流程。采用快速9重PCR体系对一份96粒‘郑单958’检测样品进行纯度鉴定,共检测出93个正常个体,2个自交个体,1个异型株,鉴定结果与常规PCR结果完全一致。该快速PCR体系扩增结果稳定、重复性强、节约成本、峰型易判断,能大大提高检测工作效率,对种子纯度鉴定、品种真实性检测以及SSR基因型检测有较高应用价值及前景。