叶绿体标记在玉米种质资源快速分组中的应用分析

叶绿体标记具有遗传保守性高且不受核基因重组干扰等特点,适于对玉米种质资源进行分类管理。本研究基于Maize6H-60K芯片对玉米叶绿体标记筛选获得叶绿体分组候选位点,使用上述位点对3549份玉米种质资源进行聚类分析,将玉米种质资源划分为B、D、H、C、T共5个类群。通过基因型信息对比筛选出29个叶绿体分组特异标记(Varietal Chloroplast Panel,VCP)并设计KASP引物。开发兼容芯片、KASP平台的快速分组分析算法,算法结果与聚类分析一致。挑选5个类群特异位点利用序贯法对种质资源进行快速分组检测,构建玉米种质资源快速分组方法,减少了95%的检测量,为玉米种质资源提供一种新型高效的分组管理方法。

水稻不同组织总DNA对叶绿体标记分析的影响

叶绿体DNA标记是水稻分子生物学分析中的常用方法之一。但是水稻叶绿体DNA的提取过程复杂且耗时,为了简化分析步骤,本试验使用CTAB与SDS方法分别提取栽培水稻籼93-11和粳沈农265的叶、根、种子3种组织总DNA,选择3对叶绿体基因间隔区标记(psbA-trnH、petG-trnP和infA-rpl36)以及2对水稻叶绿体籼粳分类标记(ORF100和ORF29-TrnCGCA)进行PCR扩增。结果显示以它们种子、根为模板的扩增效果与叶片模板的扩增效果相一致,并与预期的结果相符合。最后对60份杂草稻种子总DNA进行叶绿体籼粳分类标记扩增分析,结果表明,杂草稻种子总DNA中扩增出目的片段同样能够进行有效的籼粳分类。这在一定程度上简化了水稻叶绿体标记的分析过程,加快分析速度。

叶绿体SSR标记:柑橘体细胞杂种胞质遗传分析的一种新方法(英文)

从水稻(Oryza sativa L.)、烟草(Nicotiana tabacum L.)和黑松(Pinus thunbergii Parl.)等植物的22对叶绿体SSR引物中筛选出5对能用于柑橘叶绿体SSR分析的引物,应用这5对引物对9个组合的柑橘体细胞杂种的叶绿体遗传进行了分析。结果表明:这些组合再生的杂种中叶绿体都呈现随机分离,该现象与以前报道的RFLP分析结果一致,而且其可靠性已被CAPS分析所证实。表明柑橘叶绿体SSR同RFLP及CAPS一样可靠,并且更简单高效、易于操作,特别适合对柑橘等植物体细胞杂种进行早期胞质遗传组成分析。

叶绿体基因组微卫星标记(cpSSR)研究进展

随着测序技术的发展,叶绿体基因组微卫星标记(cpSSRs)的开发和应用越来越普遍。该研究介绍了叶绿体基因组分子标记的特点、用途、开发方法以及已开发的cpSSRs所具有的特点。随着cpSSRs开发成本的降低及研究技术的成熟,新的cpSSRs不断开发,将会有越来越多的叶绿体基因组SSR分子标记应用于群体遗传学、生物地理学和杂交育种的研究。其在野生植物进化过程研究中所具备的潜力在不久的将来将被充分认识和利用。

叶绿体DNA分析技术及其在栗属植物中的应用

被子植物叶绿体DNA母性遗传,有独立的进化路线,基于叶绿体DNA的分析技术在分子系统学、资源多样性评价、杂种鉴定等方面具有重要作用。栗属植物资源丰富,分布广泛。概述了叶绿体DNA分析技术在栗属植物中的研究进展,阐述了包括PCR-RFLP、DNA杂交、叶绿体SSR标记技术和叶绿体基因区段测序分析技术在内的分子标记技术的原理、特点及其在栗属植物中的应用。并对今后如何开发叶绿体DNA标记用于栗属植物的研究进行了展望。

cpDNA标记在马铃薯杂交亲本选配中的应用

亲本选配是马铃薯杂交育种工作的重点和难点。利用叶绿体DNA（cpDNA）标记方法，对两个马铃薯杂交组合（Shepody×CIP 004和PB06×CIP 004）的亲本、及其杂交实生种子后代群体的细胞质遗传背景进行了分析。结果显示：Shepody拥有T-型cpDNA标记，属于普通栽培亚种（Solanum tuberosum ssp．tuberosum）；CIP004和PB06拥有A-型cpDNA标记，均属于安第斯栽培亚种（Solanum tuberosum ssp．andigena）；在cpDNA两个标记位点（H1和H2）上，2个杂交组合实生种子后代群体的细胞质遗传背景分别与其母本完全一致，平均生育期分别与其母本接近。上述结果表明，cpDNA标记技术在马铃薯杂交亲本选配和早世代选育中具有重要的应用价值。

黑藻cpDNA分子标记的筛选及其遗传多样性的初步研究

本研究从18个叶绿体DNA(cpDNA)分子标记中筛选出3个有效分子标记trnL-trnF、trnH-psb A和RPL16,利用它们对中国黑藻(Hydrilla verticillata(L.f.)Royle)8个居群进行了遗传多样性研究。结果显示,黑藻8个居群40个样本共有12个单倍型,总变异位点数为135个;单倍型多样性指数为0.9064,遗传多样性主要存在于居群间(89.6%)。其中单倍型Hap4同时存在于地理距离相隔较远的陕西汉中(SXHZ)和浙江余姚(YY)居群中。研究结果表明黑藻可以通过无性繁殖的方式快速完成居群扩张,同时,地理隔离和生境差异可能导致居群间基因流较低,奠基者效应和遗传漂变可能对黑藻的遗传结构产生重要影响。

基于叶绿体SSR分子标记的苦参种质资源遗传多样性分析

以来自15个不同产地的150份苦参为材料,采用cpSSR分子标记技术探究不同产地苦参种质资源的遗传多样性。结果表明,18对cpSSR引物共扩增出311个条带,检测出97.47个等位基因,平均每对cpSSR引物扩增出17.28个条带。平均检测到的等位基因数(Na)为5.415,有效等位基因数(Ne)为4.395,Shannon's信息指数(I)为1.535,多样性指数(h)为0.748,无偏多样性指数(uh)为0.832,多态信息含量(PIC)为0.886,PIC>0.5说明18对cpSSR引物具有较高的多态性。不同产地的苦参遗传多样性丰富,其中山西武乡土河坪种质(THP)的I为1.600,Ne为4.786,其他遗传多样性指数均较大,是遗传多样性较丰富的苦参产地。居群分子方差分析(AMOVA)表明,苦参种质内个体间差异大,苦参种质内遗传变异率大于种质间的。聚类分析、主坐标分析(PCoA)和STRUCTURE软件进行的遗传结构分析结果均将不同产地的苦参分为2个类群,并且分类结果有明显的地理相关性。第1类群中的9个苦参种质主要来自山西、河北、陕西和内蒙古等地,第2类群主要来自山东、河南、江苏以及安徽等地。18对cpSSR引物在苦参内具有很好的适用性。苦参种质资源的遗传多样性研究为发掘、利用与保护苦参种质资源以及优良品种的选育提供一定的理论基础。

小麦品种渝麦13号细胞质类型的分子标记鉴定

为从分子水平对小麦渝麦13号进行细胞质类型鉴定,本研究以野生燕麦、普通小麦(中国春和薛早)及30份具有小麦属和山羊草属不同细胞质类型的核质代换系为参照,利用24个小麦叶绿体SSR分子标记对小麦品种渝13号及其衍生后代进行了分析。结果发现,5个标记的扩增带型在渝麦13号及其衍生后代和普通小麦材料之间表现出明显的多态性,说明小麦品种渝麦13号及其衍生后代的细胞质类型与普通小麦材料不同。通过比对野生燕麦细胞质和T型细胞质的带型发现,在24个标记中,有15个分子标记在野生燕麦细胞质和T型细胞质间表现出明显的多态性。在这些多态性分子标记中,渝麦13号及其衍生材料细胞质的扩增带型与T型细胞质的带型完全一致,而与野生燕麦的带型不一致。通过比对渝麦13号和其他29份小麦核质代换系的细胞质扩增带型后发现,渝麦13号与这些代换系均不同。因此,小麦品种渝麦13号及其衍生系的细胞质类型很可能为T型。

中国薄叶卷柏复合群的物种划分

卷柏属(Selaginella)是石松类植物中最大的属,也是分类难度较大的类群之一。该属的物种划分主要基于形态特征,但许多近缘种在形态上很难区分。近年来,已有大量分子证据被用于各植物类群的分类学研究,但目前未发现一套适合卷柏属物种鉴定的分子标记。薄叶卷柏复合群(S. delicatula group)是卷柏属下鉴定较为困难的类群,包括了薄叶卷柏(S. delicatula)、黑顶卷柏(S. picta)和瓦氏卷柏(S. wallichii) 3个物种,主要分布于亚洲的热带和亚热带地区。为了探讨薄叶卷柏复合群内物种的亲缘关系和评估不同分子标记在卷柏属分类学研究中的应用价值,本研究对该复合群物种进行广泛取样,共收集到73个个体,并选取3个叶绿体基因(rbcL, psbA和atpI)和2个核基因(26S nrDNA和pgiC)片段进行系统树的构建及叶绿体单倍型分析。研究发现,基于叶绿体和核基因构建的系统发生关系存在冲突:叶绿体基因树上薄叶卷柏个体分为两个分支(A和B),薄叶卷柏B分支与薄叶卷柏A-S. picta分支呈姐妹关系,并且rbcL单倍型分析结果也表明薄叶卷柏A和B两个分支存在明显分化;而核基因结果则支持该复合群3个物种各自的单系性,其中,S.delicatula分支与S.picta分支为姐妹群,S.wallichii与S.delicatula-S.picta分支为姐妹关系。在对复合群分布区大量标本的观察以及野外群体调查的基础上,评估了植株茎和枝的分枝方式、孢子叶、营养叶(侧叶、中叶和腋叶)和孢子表面纹饰等形态性状的分类学价值。结果表明,薄叶卷柏A和B分支的样本仅在植株分枝方式和大孢子表面纹饰上存在差异,但无法依靠小孢子表面纹饰、孢子叶穗和营养叶形态等特征进行区分。基于现有证据,薄叶卷柏复合群至少可划分为薄叶卷柏、黑顶卷柏和瓦氏卷柏3种,但彻底澄清该复合群的物种划分还需要获取模式标本产地的材料和细胞学证据。最后,建议在未来卷柏属的分类学研究集中于该属分类复杂的复合群,结合使用形态学、细胞学、分子生物学(同时使用核基因和叶绿体分子标记)及地理分布等整合证据来进行物种划分。