茶树春梢萌发早晚关联基因CsAL1的CAPS分子标记开发

茶树(Camelliasinensis)作为一种叶用型经济植物,春梢萌发时间是关系茶叶经济价值的重要生物学性状。因此,选育茶树早生品种,对提升茶叶品质和经济效益具有重要的现实意义。以铁观音为参考基因组,通过全基因组关联分析,筛选到一个与茶树春梢萌发早晚高度相关的基因CsAL1(Auxilin-like 1,TGY040711)。运用SNP calling获得CsAL1各样本的SNPs,将SNPs与其春梢萌发表型进行关联分析,获得与早生性状显著相关的SNP位点。分析各SNPs的酶切位点,选择合适位点开发茶树早生性状相关CAPS分子标记。利用标记对12份茶树材料基因组DNA进行PCR扩增和酶切检测,随后在72份茶树材料中进一步验证,以期借助CAPS分子标记技术为探究CsAL1中单碱基位点突变与茶树早生性状的联系提供参考,为茶树早生品种的选育提供理论支撑。

水稻叶蝉抗性基因回交转育和CAPS标记辅助选择

以综合性状好但对黑尾叶蝉 (NephotettixcincticepsUhler)敏感的品种台中 6 5作为轮回亲本 ,与抗性品种DV85连续回交 ,得到回交高代BC6F2 群体 ,进行抗叶蝉性状的回交转育。将抗黑尾叶蝉基因Grh2两侧的RFLP标记C189和G14 6 5成功地转换为在亲本间具有多态的CAPS标记。在进行表型选择的同时 ,利用CAPS标记对BC6F2 进行了标记辅助选择 ,分析了CAPS标记与Grh2间的遗传距离和标记辅助选择的效果。所选出的个体具有台中 6 5的遗传背景且携带纯合Grh2基因 ,可作为聚合抗叶蝉基因培育新品种的重要中间材料。

基于CAPS标记的西瓜果实与种子相关性状QTL分析

【目的】基于西瓜全基因组重测序数据,挖掘SNP位点并将其转变为CAPS标记,构建遗传连锁图谱,对西瓜果实与种子相关性状进行QTL分析,为西瓜果实与种子相关性状主效基因精细定位及克隆奠定理论基础。【方法】以普通栽培西瓜品系(Citrullus lanatus ssp.vulgaris)‘W1-1’和黏籽西瓜品系(Citrullus lanatus ssp.mucosospermus)‘PI186490’为亲本杂交获得F_1代,以‘W1-1’为轮回亲本,构建BC_1P_1群体。采摘成熟果实,对每个西瓜果实中心及边缘可溶性固形物、中心及边缘果肉硬度、种子百粒重、种皮底色进行调查及数据分析。对亲本材料进行覆盖度约为20×的全基因组重测序,用BWA、SAMTOOLS及VCFTOOLS等软件比对并检测亲本材料在全基因组范围内的SNP位点。运用SNP2CAPS软件选择7种在西瓜基因组上具有丰富酶切位点的限制性内切酶,对包含SNP位点的序列进行酶切位点分析,转化CAPS标记。选取全基因组范围内均匀分布的450个CAPS分子标记,筛选多态性CAPS标记,对BC_1P_1群体内225株分别进行基因分型,使用QTL Ici Mapping及Windows QTL Cartographer V2.5等软件进行遗传图谱的构建和西瓜果实与种子相关性状的QTL分析。【结果】在两亲本间共获得SNP位点751 532个,根据7种限制性内切酶位点信息共开发了450个CAPS分子标记,筛选出其中具有多态性的200个CAPS标记,在225株BC1P1群体构建一张包含11个连锁群(分别对应11条染色体)的遗传连锁图谱,覆盖长度1 376.95 c M,标记间的平均遗传距离为6.88 c M。QTL分析定位到与果实与种子相关性状QTL位点15个,其中包括中心可溶性固形物含量相关位点3个(CTSS2.1、CTSS2.2、CTSS8.1);边缘可溶性固形物含量相关位点1个(ETSS2.1);中心果实硬度相关位点3个(CFF6.1、CFF6.2、CFF8.1);边缘果实硬度相关位点2个(EFF6.1、EFF6.2);种皮底色相关位点4个(SCC8.1、SCC8.2、SCC8.3、SCC8.4);种子百粒重相关位点2个(SHW6.1、SHW9.1)。15个QTL位点的贡献率范围为5.25%—74.59%,贡献率大于15%的位点有5个(CTSS8.1、SCC8.1、SCC8.2、SCC8.3、SCC8.4)。【结论】共开发出SNP位点751 532个,QTL分析检测到西瓜果实与种子相关性状QTL位点15个,其中主效QTL位点5个,分别为果实中心可溶性固形物及种皮底色相关位点(CTSS8.1、SCC8.1、SCC8.2、SCC8.3、SCC8.4),为进一步精细定位及克隆西瓜果实与种子优良性状基因奠定了基础。

CAPS标记技术及其应用进展

酶切扩增多态性序列(CAPS)标记技术是一种简单、经济、可靠和共显性的技术,适用于生物研究的许多方面。本文综述了该标记技术的原理、过程、特点和在植物、动物和微生物的基因分型、分子标记辅助选择育种、品种鉴定、分子标记的开发、基因鉴定、基因定位、遗传图谱构建、基因分离、体细胞杂合植株的遗传鉴定与分析诸方面应用的新进展,并展望了其应用前景。

利用原位杂交及CAPS标记分析芸薹属A、B和C基因组间的关系

以来源于Brassica rapa基因组(AA)的重复序列(151bp)为探针,分别同二倍体白菜型油菜(AA,2n=20)、甘蓝(CC,2n=18)和异源四倍体芥菜型油菜(AABB,2n=36)的中期染色体杂交,白菜型油菜和甘蓝的所有染色体上都有杂交信号,芥菜型油菜的染色体上显示出20个明显的信号,其余染色体上信号很弱或无,可以区分出A和B基因组。对来源于油菜3个基本种与3个复合种FAE1基因进行CAPS分析表明,3个基本种表现出不同的酶切式样,用MboI和MspI酶切表现出多态性,基因组A和C非常相似,而基因组B与A、C关系较远,同时3个复合种也并不是2个基本种的简单相加,表明异源四倍体在长期进化过程中可能发生了重排和重组。

基于茶树EST-SNP的CAPS标记开发

为了促进SNP技术在茶树遗传育种中的应用,本文探讨了将茶树SNPs转化成CAPS标记进行检测的可行性。首先,对从茶树ESTs中挖掘的候选SNPs进行重测序验证;然后,对确证的SNPs进行限制性内切酶识别位点分析,筛选出引起酶切识别位点改变的SNPs;使用相应的引物从茶树基因组中扩增这些SNPs所在的片段,然后对扩增产物进行酶切和电泳检测,将SNPs转化为CAPS标记;最后,随机选择了14个CAPS标记,在25个茶树品种中进行多态性分析,以验证标记的可用性。结果,经重测序验证,在8个茶树品种中共检测到162个SNPs;将39个SNPs成功转化为CAPS标记;在14个随机选择的CAPS标记中有13个在25个品种中表现出多态性,多态性信息含量(PIC)介于0.043和0.497之间,平均0.311;另外1个标记在25个品种中均为杂合。结果表明,本文构建的将茶树SNPs转化为CAPS标记的方法,可以方便地用于茶树SNPs的检测;该方法能够促进SNP技术在茶树遗传育种研究中的应用;同时,本文报道的39个CAPS标记可以用于茶树遗传多态性检测和茶树遗传图谱构建等方面的研究。

大豆CAPS标记快速开发方法的建立与优化

采用生物信息学方法,分析大豆SNP位点序列信息,选择合适的内切酶,进行混样PCR和酶切预筛选,建立了大豆CAPS标记的快速开发方法—gspCAPS(Genome Sequence Pool,CAPS)。设计合成了61对引物,在9个大豆品种中对gspCAPS方法进行了评测。结果表明,该方法显著提高CAPS标记开发的效率,传统CAPS方法效率为40.98%(25/61),该方法效率高达86.21%(25/29),并且标记开发的正确性没有降低,维持在100%。本研究所建立的gspCAPS方法效率高、周期短、成本低,对高效开发CAPS标记具有重大的指导意义和广阔的应用前景。

番茄抗晚疫病基因ph-3的RAPD及CAPS标记

将番茄抗晚疫病ph-3基因已有的RAPD特异片段进行克隆、测序。根据该测序结果设计SCAR引物对抗病亲本、感病亲本、抗病池、感病池、F1个体进行扩增,均获得一条592bp的特异片段。感病基因型和杂合抗病基因型存在XbaⅠ酶切位点,酶切后分别产生了261bp、193bp和95bp以及592bp、261bp、193bp和95bp的特异性片段,纯合抗病基因型无此酶切位点,酶切结果仍为592bp的产物。这些片段能成功区分抗病材料、感病材料和F1个体,很有可能是与ph-3基因连锁的CAPS标记。

家蚕基因特异性CAPs标记获得及其分子系统学应用

选取家蚕attacin和alphaamylase基因序列,设计特异性引物,在家蚕品系P50、C108和子一代(F1)中扩增。分别采用4种不同的限制性内切酶对扩增产物酶切,最后每个基因都获得了一个CAPs分子标记。依据所得的两个CAPs分子标记对12个品系的家蚕遗传多样性进行了初步研究,构建了其分子系统树。

利用CAPS标记推测花生品种(系)FAD2位点基因型的研究

以5个高油酸含量花生品种(系)和2个普通油酸含量花生品种为试材,利用CAPS标记对这些品种(系)的FAD2位点基因型进行分析。结果表明:5个高油酸含量花生品种(系)的油酸含量均在80%以上,普通油酸含量品种花育22号和花育28号油酸含量分别为51.62%和41.38%。基于CAPS标记在7个品种(系)中的扩增产物及酶切带型分析推测,AhFAD2A位点花育28号为野生型,其他6个品种(系)符合448 G>A突变类型;AhFAD2B位点花育28号和花育22号为野生型,开农H03-3、花育32号、P76和F18符合441-442insA突变类型,而06B16在该位点不符合441-442insA突变类型。

EST-CAPS标记在尾叶桉和细叶桉遗传图谱构建中的应用

以已构建的尾叶桉和细叶桉RAPD连锁图谱为基础,利用CAPS技术对54个细叶桉EST序列在尾叶桉和细叶桉遗传图谱上的定位研究表明:7个EST序列在作图群体中呈等位片段多态性,包括母本尾叶桉特有的3个(其中1个偏分离)、父本细叶桉特有的2个和父母本共有的2个;共有4个EST-CAPS标记整合到尾叶桉RAPD连锁图谱,分散于不同的连锁群,各连锁群大小均有小幅增加;细叶桉RAPD连锁图谱上也整合了4个EST-CAPS标记,分散于不同的连锁群,各连锁群大小均有不同程度的增加;另外,尾叶桉上的1个偏分离标记未整合到任何连锁群。EST-CAPS可以有效用于桉属树种遗传图谱构建。

利用CAPS标记转育野生番茄的高产基因

【目的】将野生多毛番茄中的高产基因渗入到普通番茄骨干亲本以创造高产番茄育种材料。【方法】TA1229是野生多毛番茄(Lycopersicon hirsutum acc.)LA1777的一个近等基因系,带有来源于LA1777的高产基因(QTL)。通过杂交、回交和分子标记辅助选择方法对TA1229×9706的BC1群体进行遗传分析。【结果】获得23个比TA1229含有的外源染色体片段更短的渐渗系,其中16个渐渗系为高产番茄材料,并检测到了一个影响番茄成熟果实平均重量的QTL,将其定位于标记TG53和TG158之间。【结论】16份渐参系可用作为高产番茄新种质。

Rf-1位点CAPS标记对水稻不同胞质雄性不育育性恢复系的关系分析

水稻育性恢复基因Rf-1是目前水稻上克隆的唯一恢复基因。通过位于Rf-1位点的两个特异性CAPS(cleavable amplified polymorphic sequences)标记对滇Ⅰ型、野败型、红莲型及BT型恢复系基因型分析,发现这四种不同胞质的恢复系在Rf-1位点具有相同的带型,滇Ⅰ型的两个保持系具有不同的带型。结果表明这四种不同胞质系统的恢复系均具有Rf-1基因。该结论与从恢复系选育的系谱分析的结果相一致的。

番茄叶霉病高抗基因Cf-9的CAPS标记创建

根据番茄叶霉病高抗基因Cf-9的基因序列设计3对特异扩增引物,以近等基因系和本组的多重PCR检测材料为试材,扩增Cf-9基因1～2867 bp之间的单拷贝片段,3对引物分别扩增出560 bp,1 000 bp,1 080 bp的特异片段.分别用限制性内切酶TaqⅠ,Hind Ⅲ,HinfⅠ,EcorⅠ酶切,限制性内切酶TaqⅠ酶切特异引物SCAR1扩增的560特异片段具有酶切多态性,抗病品种酶切出450 bp,330 bp,290 bp的特异片段,感病品种酶切出450 bp,290 bp的特异片段.初步建成番茄叶霉病高抗基因Cf-9的CAPS标记,经近等基因系及其杂交种检验,结果稳定可靠,可用于番茄Cf-9抗病基因辅助选育.

番茄抗根结线虫基因(Mi)和抗叶霉病基因(Cf5)的Multiplex-CAPS检测

建立了同时检测番茄抗根结线虫基因(Mi)和抗叶霉病基因(Cf5)的Mutiplex-CAPS技术,并利用该技术检测了12份番茄材料含有的抗性基因。

烟粉虱Q与B隐种mtCOI基因的遗传变异及其对利用CAPS标记进行隐种鉴别的影响

【目的】为了评估Vsp I,Sty I和Stu I为基础的线粒体细胞色素氧化酶I基因(mt COI)酶切扩增多态性序列(cleaved amplified polymorphic sequence,CAPS)标记方法鉴别烟粉虱Q与B隐种的有效性。【方法】本研究对国内外烟粉虱种群的mt COI基因进行了测序并鉴定了其隐种;在对464个Q隐种、98个B隐种mt COI序列分析的基础上,利用Vsp I,Sty I和Stu I对Q与B隐种分别进行了CAPS标记验证。检索并比对了Gen Bank中烟粉虱Q与B隐种mt COI序列中Vsp I,Sty I和Stu I酶切位点分布情况。【结果】对国内外烟粉虱种群研究发现,以Vsp I为基础的CAPS标记方法能够有效鉴别实验中的Q与B隐种;利用Stu I或Sty I的CAPS标记方法无法有效鉴别Q与B隐种。对Gen Bank中烟粉虱Q与B隐种mt COI序列比对发现,利用Vsp I,Sty I和Stu I为基础的CAPS标记方法不能有效鉴别Q与B隐种。【结论】以Vsp I,Sty I和Stu I为基础的CAPS标记方法鉴别Q与B隐种方面均有一定的局限性。

北斗和CAPS系统中采用高程作为虚拟星座对授时精度的影响分析

在北斗和CAPS导航系统中利用高程作为虚拟星座可显著提高无源定位的精度。在授时应用中无源定位的结果用来计算卫星与用户的距离从而得到信号传输延迟。本文分析了高程误差对授时精度的影响。设定了高程误差,列出了定位方程;采用牛顿迭代法对方程进行了求解。方程的解表明高程误差主要影响定位结果的Z坐标值,而对授时敏感的距离值影响较小。因此高程误差导致的授时误差要小于定位误差。对5个中国城市的仿真结果表明在这些区域100m高程误差引起的授时误差要小于1μs。因此可以采用概略高程取代需要昂贵测试设备的精确高程。概略高程可以满足μs级授时精度的需求,从而满足电力和电信系统大部分场合对时间同步的需求。

基于SE-CapsNet的肺结节良恶性诊断研究

在过去的几年中,肺癌是癌症相关死亡的主要原因。提出一种针对低剂量计算机断层扫描(CT)影像精细化预处理条件下的SE-CapsNet分类方法,解决传统肺结节诊断方法中分类精度低、假阳性高等问题。改进胶囊神经网络分类算法:对最新Hinton的胶囊神经网络进行改进,引入新的非线性激活向量,避免全局向量压缩;采用特征重标定的方法,在特征通道层面进行模型优化。在标定的感兴趣区域,利用自动阈值法对CT影像进行预处理,并在中心结节处进行样本采样,获得预处理结果数据样本。选用内含1 010个病例的公开数据集LIDC-IDRI和某医院30个脱敏肿瘤患者病例,评估改进的SE-CapsNet算法,评价指标包括准确性、敏感性和特异性。在LIDC-IDRI数据集与医院数据集中,SE-CapsNet算法的平均准确率分别达到95.83%和94.67%,优于基于Caps Net分类算法的平均准确率。此外,在分类算法的耗时方面也具有明显优势,改进的胶囊网络能够更快地收敛,得到稳定的结果。

结球甘蓝BoCBF1与BoCBF2基因的CAPS标记及其对耐寒性的影响

以两份具有不同耐寒性的甘蓝自交系341和21-3为试材,根据已有拟南芥CBF1基因序列及甘蓝基因组测序拼接出的Scaffold信息,获得了甘蓝BoCBF1和BoCBF2基因编码区的全长序列。经PCR产物直接测序发现BoCBF1基因在自交系341和21-3间的变异表现为4个单核苷酸多态性(SNP),而BoCBF2基因则表现为16个SNP及1个18bp碱基的插入缺失(InDel)。为简便快捷地鉴定两个自交系间BoCBF1和BoCBF2基因序列的变异,开发了BoCBF1和BoCBF2基因的CAPS标记,分别命名为BoCBF1-TaqαⅠ和BoCBF2-BstUⅠ。利用这两个CAPS标记对两个自交系、F1、F2群体的基因型与耐寒性进行相关性分析,发现这两个基因的变异与材料的耐寒性极显著相关,可用该标记进行甘蓝耐寒育种的分子标记辅助选择。

分群分析法获得与多花黑麦草抗叶班病基因连锁的EST-CAPS标记

利用多花黑麦草叶斑病抗性和敏感个体杂交构建F 1分离群体,采用分群分析法(bu lked segregan t ana lys is,BSA),通过多花黑麦草表达序列标签(expressed sequence tag,EST)的PCR扩增和扩增产物的限制性内切酶酶切多态性(cleaved am p lified po lym orph ic sequence,CAPS)筛选,获得一个同多花黑麦草草抗叶斑病紧密连锁的EST-CAPS标记p56。对照多花黑麦草细胞质雄性不育(CM S)群体构建的遗传连锁图,该EST-CAPS标记位于多花黑麦草的第5遗传连锁群(LG 5)。对cDNA文库中对应于标记位点p56的EST序列片段分析和基因库搜索结果表明,该EST所编码的氨基酸序列同大麦天冬酰胺合成酶基因H vAS 1和H vAS 2的部分氨基酸序列片段同源性很高,推测位点p56所处的基因为编码多花黑麦草天冬酰胺合成酶基因。该分子标记可用于多花黑麦草分子标记辅助育种。