中国和美国大豆疫霉群体遗传结构的RAPD比较分析

为探究中国和美国大豆疫霉的遗传关系, 采用随机扩增DNA多态性(RAPD)的方法, 对来自中国黑龙江省、福建省和美国的3个大豆疫霉地理群体的遗传多样性进行了分析. 通过使用21个RAPD引物对供试的111株大豆疫霉菌株进行扩增, 共得到223个RAPD标记, 其中多态性标记为199个, 占89.23%. 遗传变异分析表明, 美国群体具有更高的遗传变异度; Nei’s遗传相似性和主成分分析均显示, 中国福建群体与美国群体间的遗传相似性最高, 而福建群体与黑龙江群体间遗传相似性最低; 聚类分析显示, 供试菌株在88%的相似性水平上可被区分为7个聚类, 且美国群体分布于更多的聚类组中; Shannon-Wiener多样性指数也表明美国群体的遗传多样性最为丰富. 综合分析表明, 本研究的结果不支持关于美国的大豆疫霉可能来源于中国的推测.     

雷蒙德氏棉EST-SSRs分布特征及开发与利用

微卫星或简单重复序列(simple sequence repeats, SSR)存在于表达序列标签(expressed sequence tags, ESTs)中. 为了在棉花中开发EST-SSR功能性标记, 利用生物信息学方法对NCBI网上公开的63485条雷蒙德氏棉(Gossypium raimondii Ulbrich) ESTs序列进行EST-SSRs特征分析. 剔除冗余序列, 得到非冗余序列58906条. 在非冗余序列中发现含不同重复基元SSRs的EST序列有2620条, 共2818个EST-SSRs, EST-SSRs序列的频率是4.45%, 平均相隔14.8 kb出现一个SSR. 在1~6 bp的重复基元中, 三核苷酸重复基元的SSRs出现频率最高(38.31%), 其次是二核苷酸(24.09%)、单核苷酸(23.35%). 对所有的重复基元类型进行统计分析发现, 所占比例最大的是A/T(18.67%), 其次是AT/TA(14.83%). 在复合型(compound)中发现三核苷酸串联三核苷酸的重复基元出现频率最高, 为48.65%. 利用Prime 3 软件, 设计了1554对EST-SSRs引物, 随机选用300对对本室四倍体作图亲本陆地棉TM-1和海岛棉海7124进行多态性检测, 其中129对有多态性, 多态性频率为43%. 这些EST-SSRs将有效用于不同棉种间的分布特征比较及染色体定位等方面研究.     

海岛棉EST-SSRs分布特征及新标记的开发与利用

SSRs标记已成为目前应用最为广泛的一种分子标记. 相较之其他棉种, 海岛棉的ESTs及SSRs标记资源均相当匮乏. 本研究利用本实验室2个纤维cDNA文库随机测序获得的海岛棉ESTs序列, 进行海岛棉EST-SSRs分布特征分析及新SSRs标记开发与应用研究. 通过对9697条非冗余ESTs序列分析, 共发现SSRs位点638个, 分布于595条ESTs中, EST-SSRs序列的频率是6.13%, 平均相隔10.4 kb出现一个SSR. 在2~6 bp的重复基元中, 三核苷酸重复基元的SSRs出现频率最高(26.6%), 其次是六核苷酸重复(26.0%)和五核苷酸重复(25.9%). 在所有重复基元类型中所占比例最大的是(AAG)_n. 利用Primer3及virtual PCR程序开发SSRs引物, 并去除来源于海岛棉自身部分同源序列以及与CMD释放的不同棉种冗余SSRs引物后, 获得380对棉花新SSRs引物. 进一步对本实验室四倍体作图亲本陆地棉TM-1和海岛棉海7124进行多态性检测, 其多态率为25.8%. 利用BC1作图群体, 将来源于82对引物的95个多态位点定位在我室构建的海陆遗传图谱上, 其中42个定位在At亚组, 53个定位在Dt亚组. 研究结果为进一步饱和棉花遗传图谱以及开展基于图谱的比较基因组研究奠定了基础.     

海岛棉EST-SSR引物的开发与应用研究

现有的棉花EST-SSR引物大都开发于中棉和陆地棉, 尚没有海岛棉EST-SSR开发研究的报道. 本研究从实验室构建的海岛棉纤维发育的cDNA文库中先取98条EST序列设计了119对EST-SSR引物. 在这些SSR中, 三核苷酸重复基序AAG含量最为丰富, 达11.76%. 用36份材料(13份A基因组二倍体材料, 11份D基因组二倍体材料和12份AD基因组异源四倍体材料)评价新EST-SSR引物, 119对引物中有76对成功扩增, 共产生313条多态性条带, 平均每对引物产生4.11条. 这些引物的多态性信息含量(PIC)变化在0.17~0.95之间, 平均0.53. 根据Jaccard’s遗传相似系数对所用36份材料进行了聚类分析, 聚类结果为3大类, 分别为A基因组材料、D基因组材料和AD基因组材料. 此外, 有21对引物在本实验室的种间回交群体((鄂棉22 × Pima3-79) × 鄂棉22) DNA中表现多态性扩增, 产生24个多态性位点, 其中22个被锚定于该遗传连锁图的12条染色体. 本研究不仅详细地概括了这批新的EST-SSR引物的特征, 而且有力地证明了其在遗传多样性分析及遗传连锁图构建方面的应用价值.     

棉花SRAP遗传连锁图构建

应用SRAP标记构建棉花分子遗传连锁图, 作图群体为邯郸208与Pima90杂交产生的129个F₂单株. 筛选多态性较好的76个引物组合进行群体检测, 共得到285个多态性条带, 平均每个引物组合产生3.75个多态性条带, 最多的产生13条多态性条带. 对285个标记用MAPMAKER/EXP3.0构建连锁群, 237个标记进入39个连锁群(LOD ≥3.0) , 总长3030.7 cM, 覆盖整个棉花基因组的65.4%, 标记平均间距12.79 cM. 在整个连锁群中, 标记分布比较均匀, 没有聚集现象.     

我国大豆主产区黑龙江省田间种植大豆的转基因成分检测

采集黑龙江省不同地区田间210份大豆检测样品, 利用定性PCR技术分析检测其中是否含有转基因成分(CaMV35S启动子、NOS终止子和CP4-EPSPS基因). 结果表明, 210份样品中均未检测到CaMV35S启动子成分; 在13个样品中虽扩增出类似CP4-EPSPS的条带, 但对PCR产物的进一步酶切鉴定表明, 所有扩增结果为假阳性. 利用巢式PCR对样品0x1的进一步分析表明, 该样品中不含有转基因大豆(roundup ready)成分. 对0x1样品用CP4-EPSPS引物扩增得到的片段进行了测序. 序列分析表明, 该片段与CP4-EPSPS基因的同源性仅有81%, 再次证明它不是转基因大豆的CP4-EPSPS基因.     

小麦EST-SSR标记的开发、染色体定位和遗传作图

利用普通小麦EST数据库(GenBank/dbEST)中最新的151695条EST序列(2003.7.14~2004.8.24)进行了微卫星序列的筛选, 共发现微卫星序列2038个, 占整个EST数据库的1.34%. 根据筛选得到的微卫星序列设计并合成了249个引物对. PCR扩增结果表明, 166个引物对在不同小麦品种中显示出稳定清晰的带型, 可以作为小麦和相关物种的新的EST-SSR分子标记. 将其中的93个引物对、193个位点定位到除4A和4B外的19条特定的染色体. 利用RIL群体将43个EST-SSR位点绘制到遗传图谱的11条染色体上.     

用EST和SSR标记定位水稻温敏不育基因tms5

利用cDNA抑制差减杂交技术建立了水稻减数分裂时期穗部特异表达的SSH文库, 从中筛选121个cDNA片段作为EST (expressed sequence tags)标记, 用RFLP (restriction fragment length polymorphism)方法分析了温敏不育系安农S-1和正常品种安农N之间的多态性, 其中一个EST标记HN57可以检测到亲本间的多态性. 共分离分析结果表明, HN57与安农S-1的温敏不育性完全共分离, 进而将安农S-1的温敏不育基因tms5定位于RGP (rice genome research program)遗传图的第二染色体的31.2 cM处. 为了进行精细定位, 在该区域设计了80对SSR (simple sequence repeat)引物对, 用12对多态性引物将tms5定位于181 kb区间.     

大豆灰斑病抗病基因RAPD标记的分子特征及抗、感种质的SCAR标记鉴定

与大豆灰斑病抗病基因连锁的共显性标记OPS03620&580的2个特征片段OPS03620和OPS03580的全序列分析表明,共显性分离的主要原因在于引物扩增区域内30 bp的插入(或缺失).Southern杂交显示,OPS03620来源于大豆基因组中的单拷贝或低拷贝序列,可用作RFLP探针.将RAPD标记转化成共显性的SCAR标记SCS3620&580.用SCS3620&580检测93株F2群体所得结果与RAPD标记检测结果相同,对62份大豆灰斑病抗感种质资源的测试显示,在绝大部分抗、感种质之间存在明显多态性.此标记兼具RFLP和RAPD的优点,在灰斑病抗病育种中具有广泛的应用价值.     

普通小麦中来自黑麦的抗白粉病Pm20基因的抗谱分析和AFLP定位

用24个在我国具有代表性的小麦白粉菌已知毒性菌株,对两个不同来源的小麦-黑麦6BS_6RL易位系进行了抗病性鉴定,表明Pm20基因已发生抗谱分化.以这两个材料为亲本配制TAM104R×TAM104S杂交组合获得F2分离群体,对亲本和F2分离群体进行AFLP分析.亲本DNA经PstⅠ/TaqⅠ双酶切消化,并接上各自的接头,然后以其接头为基础加1个或3个碱基,分别经过两次PCR扩增.结果16对PstⅠ/TaqⅠ引物组合(4个PstⅠ引物,4个TaqⅠ引物)PCR扩增出2290条带,共获得3个与该基因连锁的分子标记,分别位于Pm20基因的一端2.6和11.6cM,另一端3.6cM处,实现了对Pm20基因的连锁分析.     

利用绿色荧光蛋白研究大豆疫霉与大豆的互作

利用卵菌Bremia lactucae的hsp70启动子和ham34终止子序列, 将外源绿色荧光蛋白(green fluorescent protein, GFP)基因转化进大豆疫霉. 利用荧光显微镜观察了gfp基因在大豆疫霉不同发育阶段的表达. 另外, 利用该报告基因系统观察了大豆疫霉在寄主大豆叶片、下胚轴和根部的侵染行为以及显微分析了不同抗性的大豆品种抗大豆疫病在根部的差异. 结果表明, gfp基因能够在大豆疫霉中稳定表达, 在菌丝、游动孢子囊、游动孢子、休止孢、卵孢子阶段都能够观察到绿色荧光; 以GFP作为标记可以实时地观察到大豆疫霉在寄主体内的侵染过程, 发现大豆疫霉在抗性大豆品种根部表面萌发的芽管明显长于在感病品种根部萌发的芽管长度. 结果表明, GFP可以作为大豆疫霉遗传研究中有价值的分子标记.     

索马里棉异源单体附加系的形态及分子特征研究

通过细胞学和形态学观察, 从(陆地棉×索马里棉)异源六倍体的陆地棉回交后代中, 鉴定出2个异源单体附加系, 用RAPD方法对其附加的染色体来源进行分子鉴定和区分. 在160条引物中, 筛选出引物SBSG11能特异标记异源单体附加系Ⅰ所附加的索马里棉染色体, 特征带长约600 bp; 引物SBSC03能特异标记异源单体附加系Ⅱ所附加的索马里棉染色体, 特征带长约700 bp; 引物SBSE07和SBSE08分别扩增附加系Ⅰ和附加系Ⅱ产生共有的特征带. 高强纤维索马里棉异源附加系对棉花品种改良可能具有重要的价值.     

国外种质拓宽中国大豆品种遗传基础的SSR标记分析

利用系谱追踪与SSR (simple sequence repeats)标记分析了大豆品种绥农14号和合丰25号的遗传组成, 旨在揭示国外种质在拓宽中国大豆优良品种遗传基础的贡献, 为有效利用国外种质培育大豆优良品种提供依据. 聚类分析结果表明, 利用日本种质十胜长叶和美国种质Amsoy作亲本育成的、包括绥农14号和合丰25号在内的中国大豆品种与其系谱中其他品种存在明显差异. 与其他祖先亲本相比, 十胜长叶与绥农14号或合丰25号有较大的亲本系数, Amsoy与绥农14号有较大的亲本系数. 绥农14号和合丰25号的遗传相似性高达60.58%, 在20个LG中, 以I, L和C2这3个LG上相似的染色体片段较长. 在两个国外种质特有SSR变异位点中, Amsoy有5个传递给绥农14号, 十胜长叶有3个传递给绥农14号. SSR标记与农艺性状的关联分析发现, 十胜长叶的 satt513与百粒重显著相关, Amsoy的satt192, satt545与油份显著相关, satt499与百粒重相关, 推测与国外SSR特有等位变异相关的优异性状经合丰25号传给绥农14号在我国大豆品种改良中发挥了重要作用.     

玉米通用SSR核心引物筛选及高通量多重PCR复合扩增体系建立

利用国内15个代表性自交系及15个来自国家区域试验的玉米杂交种进行实验室复筛, 并对玉米数据库MaizeGDB上已公布的1900个玉米SSR (simple sequence repeats)引物进行文献初筛, 确定了500个高多态性引物, 建立了玉米高多态性引物遗传图谱; 并按照在玉米全基因组均匀分布的原则, 从每条染色体上选取10个引物, 累计100个, 作为一套通用的SSR核心引物, 推荐供今后一般研究优先选用. 对这套核心引物按照统一的标准进行重新设计并构建基于毛细管五色荧光检测系统的高通量多重PCR复合扩增体系, 已经建立了两套10重PCR组合, 每套组合均由每条染色体上选取1个引物, 累计10个构成.     

基于玉米导入系群体7个农艺性状的QTL定位

对玉米导入系群体7个农艺性状进行QTL定位,从分子水平研究不同环境条件下控制玉米产量性状的遗传基础,为玉米育种工作提供了理论基础.选用玉米自交系PHB1M为轮回亲本,性状互补的四-287自交系为供体亲本,通过杂交、四代回交及二代自交,并结合分子标记辅助选择方法构建了208个导入系为作图群体;利用70对SSR引物和64对SRAP引物进行多态性扩增,获得了793个多态性位点;采用JoinMap4.0软件进行连锁图谱构建,得到了长度为1917.2 cM、涵盖10个连锁群的连锁图谱,分别在和林县与呼和浩特市两个环境下进行株高、穗位高、叶片数、穗长、穗粗、穗行数及百粒重7个农艺性状的表型鉴定;利用Map QTL4.0软件中MQM作图法对试验群体的7个农艺性状进行QTL定位,两地共检测到100个QTL位点, 23个株高、16个穗位高、22个叶片数、10个穗长、16个穗粗、4个穗行数和9个百粒重QTL.其中,控制5个性状的8个QTL在两个环境中同时被检测到,特别是株高和穗位高的3个QTL表达稳定性较高,为基因克隆以及标记辅助育种提供理论支撑.     

棉花种间杂交渐渗系创新效果评价及特异种质筛选

收集了155份棉属种间杂交基因渐渗系, 试图评价棉花远缘杂交对陆地棉种质创新的效果, 筛选出具有较大利用价值的特异种质, 促进该类种质在棉花育种改良中广泛有效利用. 通过对主要农艺性状的鉴定, 结果表明, 不同野生种在陆地棉优质纤维、抗病、抗逆和抗虫种质改良上发挥了不同的作用. 利用SSR分子标记检测种间杂交渐渗系中的外源种遗传成分, 在15对SSR引物中发现了两类25个SSR特异位点, 海岛棉、亚洲棉、瑟伯氏棉等8个棉属外源种的外源遗传成分向陆地棉种质有不同程度的渗入. 制定了利用分子标记高效筛选具有外源基因特异种质的策略, 并筛选了18份优质纤维特异种质和4份耐枯黄萎病特异种质.     

利用SSR标记揭示我国夏大豆(Glycine max (L.) Merr)种质遗传多样性

利用67个SSR标记, 分析了来自我国栽培大豆初选核心种质中的158份夏大豆, 旨在阐明其遗传多样性特点, 为育种利用提供理论依据. 结果表明, 在所有供试夏大豆中共鉴定出等位变异460个, 平均每个位点有6.9个; 其中, 80份黄淮夏和78份南方夏大豆的等位变异数分别为414个和419个, 平均每个位点均接近6.2个. 所有供试夏大豆平均每个位点多样性(D)为0.735, 变化范围为0.414~0.905, 其中黄淮夏大豆D值平均为0.708, 变化范围为0.387~0.886; 南方夏大豆D值平均为0.687, 变化范围为0.189~0.884. 黄淮夏大豆和南方夏大豆在特异等位变异数、等位变异频率、遗传相似性系数均存在差异, UPGMA聚类分析也可将黄淮夏大豆和南方夏大豆基本分成2类. 这表明黄淮夏大豆和南方夏大豆可划为2个不同的基因池. 在夏大豆育种中, 两种夏大豆类型间可以通过种质资源相互利用来拓宽类型内育成品种的遗传基础.     

利用cDNA-RAPD技术分析籼稻光敏核不育基因的差异表达

应用混合采样法构建了光敏核不育水稻育性转换敏感期可育和不育幼穗代表群,并对其进行了ｃＤＮＡ－ＲＡＰＤ分析。结果表明：混合采样法是可行的,可以避免常规采样引起的误差。在筛选的１５０个随机引物中,有８３个随机引物扩增的条带安全相同,有３４个随机引物扩增的带型相同,但存在扩增量的差异,有３３个随机引物可在可育和不育幼穗ｃＤＮＡ 增出有差异的ｃＤＮＡ条带,多态性比率为２２％。     

稻瘟病菌新无毒基因AvrPi7的遗传及物理作图

稻瘟病是目前最具毁灭性的作物病害之一. 本研究通过由田间菌株CHL346和CHL42杂交得到的189个子囊孢子菌株构建的分离群体, 在亲本菌株CHL346中鉴定到了与水稻稻瘟病抗性基因Pi7对应的无毒基因AvrPi7. 为了确定AvrPi7位点的染色体位置, 本研究开发了一套基于稻瘟病菌测序菌株70-15全基因组序列的121个微卫星(simple sequence repeat, SSR)标记. 利用这些SSR标记对AvrPi7位点进行了连锁分析. 结果表明, 位于第1染色体的8个SSR标记与该无毒基因连锁, 其中2个最近的侧翼标记MS1-9和MS1-15分别距离AvrPi7位点3.2和16.4 cM. 为了进一步完成该位点的精细作图, 在MS1-9和MS1-15的侧翼区域进一步开发了8个SSR标记和3个候选无毒基因(candidate avirulence gene, CAG)标记. 通过对这些标记的连锁分析, AvrPi7位点被界定于标记MS1-21和MS1-22之间1.6 cM的区域内, 并与标记CAG2共分离. 为了构建该无毒位点的物理图谱, 通过生物信息学分析(bioinformation analysis, BIA), 将与该基因连锁的分子标记分别着陆于参考菌株70-15的超重叠群(supcontig)上. AvrPi7位点最终被界定在标记MS1-21和MS1-22之间的75 kb区段内. 本研究的结果对于进一步了解真菌中普遍存在的重组不平衡和部分二倍体等现象, 以及对该基因进行克隆及其功能研究具有重要意义.     

利用RAPD技术检测水稻的基因组变化

辐射育种在作物改良中取得了很大的成就。但对射线处理及后代选育过程中基因组发生的变化却了解很少,只能凭后代表型加以判断,使选育工作带有一定的盲目性。DNA分子水平的遗传标记的出现为此开辟了一条新的途径。1990年Williams等创立了一种新的遗传标记——随机扩增多态性DNA(简称RAPD)。它是利用含10(或9)个碱基的随机引物(单引物),在低温复性条件下(36℃左右)进行聚合酶链式合成反应(简称PCR),对模板DNA进行随机扩增,通过扩增出的某一DNA片段有无来比较不同基因组DNA的差异。