基于BSA-seq的一个苗期黄化转绿突变体基因定位

叶片是植物进行光合作用的重要场所,叶色突变往往制约水稻具有充足的源,研究叶色突变体对选育高光效品种以及进一步解析叶色调控的分子机制均具有重要意义。以育种中间材料苗期叶片黄化转绿突变体gry为对象,对其进行主要农艺性状分析,并对其突变性状进行遗传分析、基因定位。结果显示,该突变体3叶期前植株呈淡黄色至白色,4叶期变绿,除成熟期株高显著高于野生型以外,其他主要农艺性状均无显著差异。通过遗传分析确定该突变体的黄化转绿表型受隐性单基因控制。利用gry突变体与野生型的F_(2)群体构建混池,通过BSA-seq的ΔSNP-index和ED 2种算法进行基因定位,结果显示gry基因被定位在22.23~26.77 Mb区间内。在该区间内开发KASP标记对62个F_(2)黄化转绿单株进行验证与连锁分析,验证gry基因在21.18~25.30 Mb区间内。基于定位区间,结合基因注释数据库与水稻基因变异数据库推测候选基因为LOC_Os03g40020,测序表明该基因在第1768位发生单碱基T缺失,导致编码的氨基酸大量改变而产生功能变化。

ED算法和SNP-index算法计算SNP位点的比较分析——以拟南芥为例

SNP(单核苷酸多态性)是发生在DNA序列上单个核苷酸碱基之间的变异,是生物可遗传变异中最常见的一种变异。ED算法和SNP-index算法是计算SNP位点的2种常用算法。由高通量测序获得拟南芥F_(2)代全基因组测序数据,基于Linux平台对测序数据进行过滤、筛选和比对,通过算法实现结果,比较不同算法检测得到的SNP位点数量和SNP基因型比例。实验结果表明,通过ED算法得到的SNP位点数量更多,分布更广,相对分布密度大于SNP-index算法的,但是2种算法得到的SNP位点数量和SNP基因型比例相近。

基于全基因组重测序及等位基因频率解析柔嫩艾美耳球虫对地克珠利耐药分子机制的初步研究

鸡球虫病是由艾美耳球虫感染引起的一种肠道内寄生虫病。地克珠利作为常见的抗球虫药物,其长期使用导致具有耐药性的鸡球虫广泛出现。为解析鸡球虫对地克珠利产生耐药性的分子机制,本研究从田间收集了1株柔嫩艾美耳球虫(Eimeria tenella)地克珠利耐药株与3株柔嫩艾美耳球虫地克珠利敏感株,并进一步对收集到的4株田间株进行了全基因组重测序和等位基因频率(ΔSNP-index)分析。结果显示,柔嫩艾美耳球虫基因组中表面抗原(SAG)基因(EVM0000025)存在1个位点的非同义突变(D12E),此突变可能与地克珠利耐药性的产生相关。本研究为解析鸡球虫对地克珠利产生耐药性的分子机制提供了科学依据。

基于QTL-seq的水稻粒质量QTL定位及候选基因分析

利用实验室收集的优良种质资源籼稻亲本B91及B233分析影响粒质量的关键表型性状,挖掘粒质量相关的遗传位点与候选基因,进一步了解多基因调控粒型性状的遗传基础,以期在种质资源改良中加以应用。以2个籼稻亲本B91和B233及杂交繁育的F2群体为研究材料,对B91和B233籽粒颖壳和胚乳进行扫描电镜观察,测定两亲本灌浆速率;对B91和B233构建的F2分离群体进行QTL-seq分析,通过注释基因表达位置以及预测功能进一步筛选出粒质量候选基因。结果表明,根据籽粒颖壳和胚乳扫描电镜观察,B233与B91粒长、粒宽、粒厚的差异是由细胞大小和细胞数量共同决定的,且与B91相比B233籽粒饱满度较差。通过灌浆参数的比较,B233起始生长势,活跃灌浆时间,最大灌浆速率等指标均大于B91。QTL-seq分析共得到了430 762个有效SNP位点,发现了位于6条染色体上共8个QTL。主要关注正阈值区内的5个QTL,对正阈值区QTL位点内△(SNP-index)>0.7的SNP位点进行了筛选,选出在基因中非同义突变及剪接位点上的SNP突变23个基因,同时挑选出Indel突变基因共11个。根据NCBI网站对注释基因的转录表达分析及基因功能预测筛选出6个可能为调控粒质量性状的候选基因,其中基因Os04g0617600、Os04g0619600编码蛋白起到蛋白激酶或转录调节因子作用,Os04g0624600、Os04g0631000调控碳水化合物的合成与分解,Os04g0653100调控生物大分子的运输,同时也是花粉壁细胞的重要组成成分,Os02g0611450可能调控生物大分子的合成和细胞周期。综上,水稻粒长、粒宽、粒厚及饱满度均直接影响水稻籽粒质量,通过扫描电镜观察,灌浆速率调查从细胞水平和生理水平解释粒质量差异。通过QTL-seq结合注释基因转录表达分析及功能预测等手段可以更高效的筛选出粒质量的候选基因。水稻粒质量可能受到蛋白磷酸化、转录调节相关基因的影响。

结合QTL-seq和连锁分析发掘水稻中胚轴伸长相关QTL

中胚轴长度(mesocotyl length, ML)是影响旱直播水稻出苗和早期幼苗活力的重要性状。发掘中胚轴伸长相关位点,解析其遗传机制,选育长中胚轴品种是促进旱直播技术推广最为经济和有效的方式。本研究以长中胚轴品种‘Changai’和短中胚轴品种‘IR 145’为亲本构建的F_2遗传分离群体为材料,构建长池和短池并开展深度重测序(50×)。利用Δ(SNP-index)和G-value两种方法在3号染色体29.56~33.28 Mb处鉴定到1个中胚轴伸长相关位点qML3。在候选区域开发KASP标记,对184个F_2株系开展连锁分析,将候选区间缩小到28.89~31.03Mb。结合基因注释、连锁分析和基因表达分析结果,推测LOC_Os03g52450、LOC_Os03g56060、LOC_Os03g58290、LOC_Os03g58300、LOC_Os03g58320、LOC_Os03g56050和LOC_Os03g57640为候选基因。这些基因分别与植物激素的调控和细胞分裂相关机制有关。本研究发掘了一个水稻中胚轴伸长相关位点,对选育长中胚轴品种有一定帮助。

基于BSA方法的瓠瓜果形相关性状主效QTL分析

果形是瓠瓜重要的农艺和商品性状,为定位控制瓠瓜果形相关性状的主效基因,本研究以葫芦形瓠瓜‘JH-8’、长棒形瓠瓜‘长瓠21’及其杂交获得的F2群体(324个单株)为试材,筛选出极端单株建立了葫芦形混池和长棒形混池,结合高通量测序筛选果形相关性状的QTLs。利用SNP-index算法共鉴定出3个主要的瓠瓜果形调控关联区域,分别位于Chr.3:6 765 000~9 431 999 kb,Chr.8:9 066 000~9 172 999 kb和Chr.9:14 000~2 908 999 kb。本研究结果为瓠瓜果形相关性状的基因定位提供了重要的候选区间,可为后续目标基因的精细定位和克隆提供参考。