野生二倍体草莓的SSR分子标记开发及核心种质的构建

用MISA程序搜索森林草莓(Fragaria vesca L.)基因组获得106829个SSR位点,比对森林草莓等8种二倍体草莓的基因组获得唯一且共同的SSR序列5778个,其中单、二、三、四、五、六核苷酸类型以及复杂重复类型分别为3461、1223、999、57、7、5、26。在26个复杂重复类型中,有18个SSR位点在森林草莓、中国草莓(F.chinensis Lozinsk)、东北草莓(F.mandshurica Staudt)、黄毛草莓(F.nilgerrensis Schlecht.)、西藏草莓(F.nubicola Lindl.)、峨眉草莓(F.emeiensis Jia J.Lei)、五叶草莓(F.pentaphylla Lozinsk)和绿色草莓(F.viridis Duch.)等8个二倍体种的176份资源重测序数据中具有较高的覆盖度,通过检测获得了444个等位基因,平均有效等位基因数为7.899,Shannon信息指数在0.836~3.362之间,观察杂合度在0.006~0.477之间,期望杂合度在0.324~0.953之间,多态信息含量(PIC)介于0.315~0.951,平均值为0.756;利用选择的18对SSR标记构建野生二倍体草莓的核心种质,并利用t检验对核心种质进行评价,筛选出的43份材料保存了80%以上的遗传多样性,代表性较高,确定为野生二倍体草莓的核心种质。同时构建了每份材料的分子身份证并生成二维码。本研究中开发的多态性SSR位点以及筛选出的核心种质能够为今后野生草莓物种的鉴别、分子标记辅助育种等提供工具。

植物异源多倍体中特定染色体组的剥离与重建

由于异源多倍体物种的进化时间久远,难以知晓确切的二倍体亲本,现在推测的自然界现存二倍体种又经历过独立的演化,因此,通过特定的实验方法从天然的异源多倍体物种中剥离出特定染色体组并重建异源多倍体的基本种,将为研究异源多倍化过程中祖先基因组的遗传与互作提供独特的材料。现已通过不同的杂交策略,从异源六倍体普通小麦和异源四倍体种甘蓝型油菜中成功重建它们的一个基本种。例如以人工合成的芸薹属异源六倍体(如埃塞俄比亚芥与白菜杂交的AA.BBCC)为桥梁,其中的C染色体组被选择性的丢失后产生的芥菜型油菜(AA.BB)与埃塞俄比亚芥杂交形成的杂种(BBAC)自交后便可重建黑芥(BB)祖先种;将四倍体与二倍体种之一杂交后形成的同源异源六倍体(如AAAACC)连续自交,使处于同源四倍体状态的染色体组(A)快速丢失而重建另一个二倍体基本种(CC)。

单倍体胚胎干细胞的获得与应用前景

单倍体细胞在遗传筛选、生物发育与辅助生殖等研究中都具有重要的应用价值。近年来,有实验室建立了哺乳动物的单倍体胚胎干细胞系,但这些单倍体胚胎干细胞是否真的具有多能性以及转基因的单倍体胚胎干细胞能否直接从细胞水平传递到动物水平,这些问题并不清楚。以自然科学基金委重大研究计划为依托,周琪实验室开展了系统的研究,获得了一系列前沿性进展:获得了具有多能性的单倍体胚胎干细胞;利用单倍体胚胎干细胞获得基因修饰动物;利用单倍体胚胎干细胞替代精、卵结合获得后代;利用单倍体胚胎干细胞进行同性生殖;利用单倍体胚胎干细胞研究物种间杂交。这一系列自主创新的研究成果推进了整个领域对单倍体胚胎干细胞的认识,大大拓展了单倍体胚胎干细胞研究的理论价值和应用前景。现主要对自然科学基金委重大研究计划中周琪实验室的原创性工作进行综述。