利用cpSSR分子标记法对丹参遗传特征的分析

[目的]利用cpSSR(叶绿体微卫星)分子标记法对丹参的遗传特征进行分析。[方法]选择12对cpSSR扩增良好、重复性好、条带清晰的SSR引物,对全国8省25县31个采样点的丹参进行cpSSR检测分析。[结果]丹参在细胞质遗传(cpSSR)上,总体均体现为中等水平;在地区上存在不同程度差异。基于Shannon多样性指数和Nei’s基因多样性指数的细胞质遗传多样性各省间大小依次为:山西、河南、山东、河北、四川、江苏、陕西、安徽。8省区间丹参的遗传变异以种群间的遗传变异为主导;省区内种群间的基因流有限,而省区间的基因交流较明显。[结论]综合分析认为道地产区和传统主产区的丹参主要为就地引种栽培,在栽培过程中引入了部分外来种源;在道地产区四川、山东、河南之间很早就存在种质互换,新产区多从道地产区引种。但在遗传分化方面未显示地理相关性,进一步说明全国丹参种质之间存在广泛的基因交流,是由于人类活动中对丹参的异地引种所造成。

麻疯树cpSSR标记技术的建立与体系优化研究

[目的]建立麻疯树cpSSR-PCR反应的最佳反应体系。[方法]对影响麻疯树cpSSR-PCR反应体系的5个因素(TaqDNA聚合酶、DNA模板、Mg2+、dNTP、引物)进行优化试验,筛选各反应因素的最佳水平。[结果]20μl反应体系各组分的最合适浓度分别为10×Buffer、2.00mmol/LMg2+、2U/μlTaqDNA聚合酶、0.2mmol/LdNTP、0.2μmol/L引物、35ng/μlDNA模板。[结论]最佳的退火温度为52℃;该反应体系的稳定性和可重复性均较好。

基于cpSSR标记的红松天然群体自由授粉子代的父本分析

为了研究天然红松林的花粉传播规律,利用筛选出的9对多态性高的cpSSR引物,对红松天然群体内28个单株的280个自由授粉子代进行了父本分析。9对引物共检测到21个等位基因,每个位点的等位基因数在2～4之间,平均2.3个。试验群体平均观测杂合度、平均期望杂合度及平均多态信息含量分别为0.405 1,0.510 4和0.411 8。采用最大似然法对子代进行父本分析,在95%的可信度水平下可确定59个子代的父本,占子代群体的21%,其累积排除概率为90.16%。在自由授粉状态下,红松自交率为0。绝大多数亲本的雄性繁殖适合度在1%～2%之间,平均为1.34%。各项指标均表明红松天然群体内亲本群体与子代群体的遗传多样性水平十分接近,得出了自由授粉的天然种群具有较好的遗传多样水平的保持性和传续性。

104个甘薯品种的cpSSR指纹图谱构建及遗传多样性分析

基于甘薯叶绿体基因组,利用cpSSR分子标记,对104份甘薯栽培品种和地方品种进行遗传多样性分析并构建指纹图谱,为甘薯资源的保护鉴定和遗传改良提供参考。使用了11对cpSSR引物,在104个甘薯材料中总共扩增得到58条条带,多态性条带为47条,单条引物平均扩增的条带数为5.27,平均多态性百分率为81.03%。根据引物在甘薯材料中的扩增结果,构建104个甘薯品种的指纹图谱。对104个甘薯品种的扩增结果进行聚类分析,每个品种间的遗传距离为0.0386~5.2723,平均遗传距离为0.2201,在遗传系数为0.74时将104个甘薯品种分为5组。

基于cpSSR标记的山药种质资源DNA指纹图谱构建及遗传多样性分析

采用叶绿体SSR(cpSSR)分子标记对从国内外引进的64份山药种质资源进行遗传多样性分析,构建DNA指纹图谱,旨在为山药品种亲本选择,山药种质创新及品种改良提供依据。结果显示:从21对cpSSR引物中筛选出10对扩增稳定、多态性高的引物,在64份山药种质材料中扩增出69个条带,多态性条带59个,多态性比率高达85.51%,平均观测等位基因数(Na)为2,平均有效等位基因数(Ne)为1.5693(1.2311~1.9160),平均Shannon信息指数为0.5606(0.3290~0.6711),平均Nei's基因多样性指数(He)为0.3781(0.1848~0.4781),表明64份山药种质资源具有丰富的遗传多样性。聚类分析结果表明,遗传相似系数变幅为0.55~0.93,在相似系数为0.63时,可将64份山药种质资源分为4类,结果表明,基于cpSSR分子标记的山药种质资源的分类在种间具有较好的区分能力,但是cpSSR分类表现出较大的地理分布的相关性,而与形态特征关系不密切。选用较少的引物区分较多的品种为原则,采用2对引物成功构建供试种质的DNA指纹图谱,为山药种质资源鉴定和品种选育亲本的选择提供理论依据。

柑橘体细胞胞质遗传及叶绿体SSR引物开发

以38个组合的柑橘体细胞杂种（或胞质杂种）为试验材料,综合应用RFLP、CAPS和cpSSR分子标记技术,对这些杂种的线粒体和叶绿体遗传组成进行了分析;同时对试验技术体系进行了完善与拓展,开发了柑橘叶绿体SSR标记;并对柑橘愈伤组织长期继代保存过程中胞质基因组遗传变异进行了分析,主要结果如下：

基于cpSSR标记的甘薯品种亲缘关系及遗传多样性分析

在甘薯遗传多样性研究中,目前主要采用细胞核基因组的遗传信息。而放任授粉(集团杂交)是甘薯育种的重要手段,但基于叶绿体微卫星(chloroplast simple sequence repeat,cpSSR)标记技术的甘薯的遗传多样性分析和指纹图谱构建的研究报道较少。本研究基于cpSSR标记技术,对16份甘薯品种进行分子鉴别,并建立相对应的指纹图谱。利用在19对cpSSR引物中筛选出的11对特异性引物进行cpSSR扩增,通过聚丙烯酰胺凝胶电泳检测,结果显示,共扩增出43个条带,其中多态性条带33条,平均每对引物扩增出3个多态性条带,多态性百分率为76.74%。16份甘薯品种的遗传距离变异范围为0.0912-0.5067,平均遗传距离是0.2301。聚类分析表明,cpSSR标记能大致反映出不同品种之间的亲缘关系。该指纹图谱的建立,可为中国甘薯品种数据库的完善、近缘甘薯品种的鉴定、育种亲本的选择和品种保护提供参考依据。

山核桃属叶绿体基因组微卫星特征分析及分子标记开发

本研究利用山核桃属6个不同物种的叶绿体基因组(chloroplast genome DNA, cpDNA)序列信息,分析其简单重复序列(chloroplast simple sequence repeat, cpSSR)特征及开发分子标记。结果表明,山核桃属各物种叶绿体平均长度为163 048 bp,每个基因组平均有224个微卫星,cpSSR分布频率平均约为1.37个/kb。山核桃属cpSSR以A/T类型的单核苷酸重复基序为主,占微卫星总数的85.79%,各物种碱基重复基序类型较为一致;cpSSR在叶绿体基因组上的分布主要集中在大单拷贝区(large single copy, LSC)和小单拷贝区(small single copy, SSC),在两个反向重复序列(inverted repeat sequence, IRa和IRb)分布最少;山核桃属各物种cpSSR主要分布于cpDNA的非编码区。以薄壳山核桃的cpSSR为基准,其他物种与其进行BLAST比对,结果发现共有62种cpSSR (包括34种完全型,28种复合型cpSSR)具有种间差异,对具有种间差异的cpSSR进行引物设计,共成功设计出61对引物。以山核桃属5个物种共9个样品的DNA为模板,对这61对引物进行PCR扩增。选用的61对引物中有49对引物扩增出的产物有目的条带,其中6对引物扩增良好,在种间具有明显的多态性。本研究为山核桃属植物的遗传多样性、系统发育、种质资源鉴定等研究提供理论基础。

利用叶绿体微卫星标记分析东亚柳杉群体的谱系地理结构

柳杉(Cryptomeria japonica)是东亚特有孑遗植物,分为中国柳杉(C.japonica var.sinensis)和日本柳杉(C.japonica var.japonica)两个地理变种,但其谱系空间格局与形成机制仍不清楚。本研究利用叶绿体微卫星(cpSSR)标记,研究东亚柳杉群体的遗传多样性及其谱系地理结构,分析空间分布与现有谱系之间的关联。结果表明,11个cpSSR多态性位点共检测到127个单倍型,各群体的单倍型数(A)从4到16不等,不同群体私有单倍型数(P)为1~11个。在物种水平,柳杉遗传多样性高(H=0.890),且遗传分化显著(FST=0.594,P<0.001)。与其空间分布一致,基于cpSSR标记的STRUCTURE分析将柳杉分为中国柳杉和日本柳杉两大群体,群体间存在明显谱系地理结构(G_(ST)=0.102<R_(ST)=0.702)。结合气候变化资料,推测第四纪气候变化和长期地理隔离是东亚柳杉谱系地理格局形成的主要原因。研究结果可为东亚植物区系演化和柳杉遗传资源保护提供科学依据。

山茶属叶绿体全基因组微卫星特征分析及标记开发

以山茶属9个组9个物种的叶绿体基因组(chloroplast genome DNA, cpDNA)全序列为研究对象,统计分析其简单重复序列(chloroplast simple sequence repeat, cpSSR)或称微卫星分布特征。结果表明山茶属各物种cpSSR数量及组成相对一致,不同微卫星重复基序中以三核苷酸基序为主,平均约占70%,随后是单核苷酸及二核苷酸基序。各物种单核苷酸和三核苷酸重复碱基类型较为一致,分别为A/T和AAG/TTC。比较叶绿体基因组的不同结构位置,各物种总的表现规律为小单拷贝区(small single copy, SSC) cpSSR分布比例最高,而反向重复区(inverted repeat, IR)最低;同时比较叶绿体基因组的不同功能区域,山茶属各物种的cpSSR主要分布于非编码区。cpSSR种间变异分析表明,cpSSR在山茶属内各组物种间差异较小,整体保持一个较高的一致性,说明山茶属是一个亲缘关系较近的属。对重复基序类型来说,单核苷酸重复基序cpSSR的变异率最高;在各结构域中,cpSSR在大单拷贝区(large single copy, LSC)的变异最大,变异比例占63.46%;而对功能区域来说,非编码区分布的cpSSR的变异率则高于编码区。研究同时建立了山茶属cpSSR分子标记体系,初步筛选出在种间具有较好多态性的cpSSR标记。本研究为今后山茶属多态性的cpSSR标记开发及应用提供重要的理论依据与物质基础。