玉米穗长一般配合力多位点全基因组关联分析和预测

穗长是一个重要的农艺性状,与产量密切相关。一般配合力(general combining ability,GCA)是评价优异自交系的重要指标。因此,解析穗长GCA的遗传基础,制定相应的育种策略对玉米杂交种产量的提高具有重要意义。本研究以123个玉米自交系和8个测验种按照North Carolina II遗传交配设计组配的537个F1杂交种为试验材料,在2个环境下进行表型鉴定,利用玉米5.5 K液相育种芯片鉴定的11,734个SNP(single nucleotide polymorphisms)对2个环境以及综合环境穗长GCA进行多位点全基因组关联分析(multi-locus genome-wide association study,MGWAS)和基因组预测。利用7种MGWAS共检测到11个穗长GCA显著关联SNP标记(P<8.52E-07),单个位点解释GCA变异介于8.06%~28.23%之间。不同MGWAS共定位的SNP位点有5个。位点7_178103602在周口和综合环境利用mrMLM(multi-locus random-SNP-effect mixed linear model)方法重复检测到,可解释穗长GCA变异的26.02%~28.23%,为环境稳定的主效SNP。共挖掘10个候选基因,其中auxin amido synthetase 9和EID1-like F-box protein 2可能是控制穗长GCA的关键基因。5种随机效应模型对3个环境穗长GCA的预测准确性介于0.53~0.69之间,且模型间差异较小。在新乡和周口环境,GBLUP(genomic best linear unbiased prediction)和RKHS(reproducing kernel Hilbert space)整合不同显著位点作为固定效应均可提高穗长GCA基因组估计育种值的准确性,提高率为2.34%~14.98%,而在综合环境中除了利用FarmCPU(fixed and random model circulating probability unification)或BLINK(Bayesian-information and linkage-disequilibrium iteratively nested keyway)鉴定的1个显著位点作为固定效应会略降低预测精度外,其他2种MGWAS方法显著位点的加入均能提高基因组预测力,提高率为2.80%~6.84%。因此,MGWAS显著位点作为固定效应加入预测模型有利于提高穗长GCA基因组估计育种值的准确性,可用来对玉米亲本穗长GCA进行有效预测和选择。

芝麻产量相关性状的多位点全基因组关联分析及候选基因预测

【目的】通过对芝麻产量相关性状的全基因组关联分析,挖掘与产量性状关联的SNP位点及预测候选基因,为通过分子标记辅助选择育种等方式提高芝麻产量提供技术基础。【方法】以363份不同遗传背景和地理来源的芝麻种质资源构成的自然群体为研究对象,调查2年2点4环境下8个产量相关性状(单株产量、单株蒴数、蒴粒数、千粒重、株高、主茎果轴长、始蒴高度和表观收获指数)的表型值,借助覆盖全基因组的42781个SNP标记,利用多位点SNP随机效应混合线性模型(multi-locus random-SNP-effect mixed linear model,mrMLM)对8个产量相关性状进行全基因组关联分析,检测与产量相关性状显著关联的SNP位点,并预测候选基因。【结果】在4个不同环境下,8个产量相关性状表现出广泛的表型变异,变异系数为6.51%—33.57%;相关性分析表明单株产量与单株蒴数、株高、主茎果轴长、表观收获指数呈极显著正相关;方差分析表明产量相关性状的基因型效应、环境效应、基因型与环境互作效应均达到了极显著水平。通过多位点全基因组关联分析共检测到210个与产量相关性状显著关联的SNP,在2018年南阳环境下检测到47个SNP,解释表型变异的1.63%—17.29%;在2019年南阳环境下检测到35个SNP,解释表型变异的1.94%—11.90%;在2018年平舆环境下检测到35个SNP,解释表型变异的2.15%—15.90%;在2019年平舆环境下检测到53个SNP,解释表型变异的1.25%—11.13%;在4个环境的综合BLUP条件下检测到75个SNP,解释表型变异的1.44%—13.58%。上述210个SNP涉及到175个位点,其中10个位点在3个及以上环境中被重复检测到。在这10个位点基因组区域内,共鉴定到214个候选基因,其中156个候选基因具有功能注释,主要涉及植物代谢、生物调控、生长发育等生物学过程。根据功能注释筛选出4个可能与芝麻产量相关的候选基因,其中SIN;006338编码1-氨基环丙烷-1-羧酸合酶3(1-aminocyclopropane-1-carboxylate synthase 3-like),参与乙烯的生物合成;SIN;024330编码碱性螺旋-环-螺旋(basic helix-loop-helix)转录因子,负向调控植物细胞和器官的伸长;SIN;014512编码吲哚-3-乙酸-酰胺合成酶GH3.6(indole-3-acetic acid-amido synthetase GH3.6),参与调控茎和下胚轴细胞的伸长生长;SIN;011473编码泛素受体蛋白DA1(protein DA1-like),参与调节植物细胞增殖周期。【结论】通过多位点SNP随机效应混合线性模型的全基因组关联分析,检测到175个与产量相关性状显著关联的位点,筛选出4个可能与产量相关的重要候选基因。

限制性两阶段多位点全基因组关联分析方法的特点与计算程序

全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)的理论及应用是近十几年来国内外数量性状研究的热点,但是以往GWAS方法注重于个别主要QTL/基因的检测与发掘。为了相对全面地解析全基因组QTL及其等位基因构成,本研究提出了限制性两阶段多位点GWAS方法(RTM-GWAS,https://github.com/njau-sri/rtm-gwas)。RTM-GWAS首先将多个相邻且紧密连锁的SNP分组,成为具有多个单倍型(复等位变异)的连锁不平衡区段(SNPLDB)标记,然后采用两阶段分析策略,基于多位点复等位变异遗传模型,在节省计算空间的条件下保障全基因组QTL及其复等位变异检出的精确度。和以往GWAS方法相比,RTM-GWAS以性状遗传率为上限,能够较充分地检测出QTL及其相应的复等位变异并能有效地控制假阳性的膨胀。由其结果建立的QTL-allele矩阵代表了群体中所研究性状的全部遗传组成。依据这种QTL-allele矩阵的信息,可以设计最优基因型的遗传组成,预测群体中最优化的杂交组合,并用以进行群体遗传和特有与新生等位变异的研究。本研究首先对RTM-GWAS方法的特点和计算程序功能进行说明,然后通过大豆试验数据说明RTM-GWAS计算程序的使用方法。

限制性两阶段多位点全基因组关联分析法(RTM-GWAS)的特点、常见提问与应用前景

限制性两阶段多位点全基因组关联分析方法(RTM-GWAS)是新建立的一种可以全面检测自然群体和双(多)亲衍生群体中具有不同复等位变异QTL体系的关联分析方法。本文介绍了提出RTM-GWAS的出发点及其两大主要特点,包括建立适合自然群体和和双(多)亲衍生群体特点的复等位变异标记和控制总体贡献率的多位点关联分析模型。一般读者和编者对RTM-GWAS的方法、原理,对复等位标记和多位点模型并无异议,提问与质疑主要分为两方面:一是RTM-GWAS检测到的QTL数量较多,大大多于单位点MLM模型所检出的QTL数目,怀疑增加的QTL是假阳性所致;另一是采用常规显著水准要求太低,不适于关联分析。本文对此做了严密释疑。最后介绍了关于RTM-GWAS的应用前景,包括遗传体系解析与重要基因克隆,双(多)亲杂交衍生群体遗传解析,群体遗传分化与进化和设计育种等方面。

玉米农艺性状配合力全基因组关联分析和预测

一般配合力(GCA)是评价亲本自交系利用价值的一个重要指标。为解析玉米配合力遗传机理,以NCII遗传交配设计获得的537份杂交组合为材料,结合玉米5.5K液相育种芯片的11734个高质量单核苷酸多态性(SNP)标记,采用7种多位点全基因组关联分析(MGWAS)方法挖掘新乡、周口和综合环境穗行数、粒长和粒宽GCA显著关联位点,并在MGWAS研究基础上利用5种基因组选择方法对GCA效应开展预测研究。结果表明,共检测到46个SNPs与穗行数以及2个籽粒性状GCA显著关联(P<8.52×10^(-7)),其中10个位点被2~5种MGWAS方法同时检测到,8个SNPs被至少2个环境共定位。6个SNPs(1_43440622、2_69742504、2_71037706、2_197716855、5_219239213和8_134634317)为环境稳定和MGWAS方法稳定重叠的位点,是控制穗行数和籽粒性状GCA效应的重要位点。穗行数和粒宽GCA利用5种随机效应模型取得较高的预测准确性,为0.62~0.74,粒长GCA基因组预测精度较低,为0.28~0.45。3个环境中,多数情况下将不同MGWAS挖掘的显著SNPs作为固定效应加入最佳线性无偏估预测(GBLUP)和再生核希尔伯特空间(RKHS)会提高穗行数和2个籽粒性状GCA的预测准确性,穗行数和粒宽的提高率为0.66%~15.96%,粒长的提高率为9.26%~83.05%。本研究结果为后续基因功能验证以及关键位点的基因组选择辅助育种提供了重要基因信息和技术指导。

陆地棉吐絮率的限制性两阶段多位点全基因组关联分析及候选基因预测

【目的】吐絮率是反映陆地棉(Gossypium hirsutum L.)早熟性状的重要指标之一,利用全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS)解析吐絮率的QTL(quantitative trait locus)及其遗传效应,为陆地棉早熟性状的分子育种提供理论基础。【方法】利用315份不同陆地棉品种(系)构成的自然群体,在3个环境下对吐絮率进行表型鉴定。同时利用前期构建的9 244个具有复等位变异SNP连锁不平衡区段(SNP linkage disequilibrium block,SNPLDB)分子标记,采用限制性两阶段多位点全基因组关联分析(restricted two-stage multi-locus GWAS,RTM-GWAS)方法,检测与吐絮率显著关联的SNPLDB位点、估算其表型效应值,并建立显著关联位点在群体中QTL-allele矩阵,鉴定稳定关联的主效SNPLDB位点及其优异单倍型。根据2组转录组数据的基因表达量,在显著SNPLDB位点侧翼序列1 Mb基因组范围内挖掘可能与目标性状有关的候选基因。【结果】陆地棉自然群体在3个环境下的吐絮率变异范围为37.78%—100.00%,广义遗传力为67.03%。多环境方差分析表明,吐絮率在基因型、环境及基因型×环境互作间均呈现极显著差异(P<0.001)。通过RTM-GWAS共检测到52个与吐絮率显著关联的SNPLDB位点,共包含179个等位基因/单倍型。其中90个增效等位基因/单倍型的效应值分布范围为0.014—19.43,89个减效等位基因/单倍型的效应值分布范围为-21.49—-0.039。在上述显著关联SNPLDB位点中,6个位点在多环境联合分析和单环境分析中均被检测到,被认为可能是与吐絮率显著关联的稳定SNPLDB位点。通过对上述6个稳定SNPLDB位点不同等位变异对应表型性状的差异显著性分析,鉴定出4个优异等位变异类型,分别为LDB;6;7952328(TT)、LDB;6395565(AA)、LDB;6;9503485(TT)和LDB;1118668(TT)。进一步分析发现,其优异等位变异的频率分布在中国4个不同生态区的品种(系)间存在差异。此外,在4个稳定主效SNPLDB位点的邻近区域共注释了178个基因,并利用转录组数据分析,预测发现其中23个基因可能是调控陆地棉吐絮率的候选基因。【结论】共鉴定到52个与吐絮率显著相关的SNPLDB位点,其中,有4个SNPLDB为稳定关联的主效位点;预测发现23个基因可能与陆地棉吐絮率有关。

花椰菜转录组SSR位点分析及其分子标记开发

【目的】开发适合花椰菜的SSR分子标记,为花椰菜品种遗传关系鉴定、遗传图谱绘制等提供候选标记。【方法】以24份花椰菜材料为研究对象,通过MISA软件对其转录组SSR位点信息进行分析,设计SSR引物,对这些引物进行PCR扩增,开发高多态性花椰菜的SSR分子标记;利用差异条带对不同花椰菜材料的亲缘关系进行分析。【结果】从转录组数据中得到66 450条Unigene基因,包含10 715个SSR位点,发生频率为12.09%,平均分布距离为5.9kb。SSR位点中优势类型为二核苷酸重复基序,出现频率占总SSR的51.16%;其次是三核苷酸,占总SSR的47.37%。重复序列基序共49种,其中出现频率较高的重复基序主要为AG/CT、GA/TC和AAG/CTT。有1 164个长度≥20bp的SSR位点,获得具有潜在高多态性的SSR引物6 119对。随机设计的40对引物中有31对引物能进行有效扩增,其中有17对引物在24份花椰菜品种中表现出多态性。UPGMA分析显示,在遗传距离为0.625时,17对多态性引物可将24份花椰菜分为3类。【结论】开发的花椰菜SSR标记类型丰富,出现频率高,具有较高的可用性。

SNP基因位点相关性分析技术在AD中的应用及中医现代研究

阿尔茨海默病(Alzheimer Disease,AD)是病因尚未明确的原发性退行性脑变性疾病,多起病于老年期,病程潜隐、缓慢而不可逆,临床上以认知障碍,记忆力减退以及人格改变为主要表现。SNP基因位点分析,是先采用小样本进行全基因组分型,经过关联分析后,筛选出少量阳性结果位点,在一个或多个样本中对这些位点分型、统计分析,最后将两个或多个结果整合,找到疾病的风险位点。SNP基因位点相关性分析技术在AD中的应用及中医现代研究,是近年来研究的热点,大量文献见诸报道,兹以总结。

高粱千粒重全基因组关联分析和候选基因预测

千粒重是作物产量构成的三要素之一。增加粒重是提高作物产量的重要途径。为阐明高梁千粒重的遗传机理,本试验以主要来自于我国16个高粱种植省份的242份高粱品种(系)组成的关联群体为研究材料,借助覆盖全基因组的2015850个高质量SNPs标记,采用多位点分析软件mrMLM 4.0 R软件包中的mrMLM、FASTmrMLM、FASTmrEMMA、ISIS EM-BLASSO、pLARmEB、pKWmEB 6种模型,对2018—2020年贵州贵阳、浙江杭州、海南乐东、海南陵水3年4点7个环境的高梁千粒重进行全基因组关联分析。结果表明,7个环境的高梁千粒重均表现连续正态分布,呈现明显的数量性状遗传特性,变异范围于10~50 g之间。利用6个模型共检测到323个与千粒重显著关联的数量性状核苷酸位点(QTNs),这些位点不均匀地分布在10条染色体上。单个QTN可解释0.4%~26.6%的表型变异。不同模型检测到的位点数目不同,FASTmrMLM模型最多,然后依次是pKWmEB模型、pLARmEB模型、mrMLM模型、ISIS EM-BLASSO模型和FASTmrEMMA模型。合并共同QTNs后得到96个显著影响千粒重的QTNs,其中4个QTNs与前人报道的高粱基因位点重叠,另有4个QTNs包含与水稻中克隆的粒重相关基因qGW7/GL7、BG2、OsARF4、RSR1、TGW6等同源的基因。本研究结果为探究高粱千粒重性状分子遗传机理和高粱分子设计育种提供了科学依据。

玉米穗粗一般配合力多位点全基因组关联分析和基因组预测

穗粗是一个重要的穗部性状,一般配合力(GCA)是杂交育种中衡量亲本组配能力的一个重要指标。以NCII遗传交配设计组配的537个F1杂交组合为材料,利用7种多位点全基因组关联分析方法(MGWAS)对河南新乡、周口和综合环境穗粗GCA开展定位分析,并研究MGWAS方法挖掘的显著关联位点作为固定效应对穗粗GCA预测准确性的影响,为穗粗GCA关键位点的基因组选择(GS)育种利用提供指导。结果表明,共检测到18个穗粗GCA显著关联SNP(P<8.52E-07),其中6个位点利用2~5种MGWAS方法同时检测到,3个位点在2个环境中均检测到。5种GS随机效应模型对3个环境穗粗GCA预测准确性均较低,为0.32~0.44。3个环境中,显著位点作为固定效应加入预测模型中均能有效地提高穗粗GCA基因组预测能力,可将预测精度提高到0.38~0.64。

碳青霉烯类肺炎克雷伯菌耐药基因型分析

目的:了解近期某院院内感染的耐碳青霉烯类肺炎克雷伯菌(CRKP)基因型特征。方法:收集某院2018年11月—2019年3月CRKP 21株,采用梅里埃VITEK微生物鉴定仪进行菌种鉴定,用最低抑菌浓度MIC法、KB法分析抗菌药物的敏感性。对菌株进行全基因组测序和序列拼接,分析菌株耐药基因,采用MLST和cgMLST软件对菌株进行序列分型,构建最小生成树(MST)。结果:21株CRKP均携带blaKPC-2型耐药基因,MLST分型均为ST11型,而cgMLST分型显示CT3176(14株,66.7%)为院内流行优势菌株,另有CT1689型(3株)、CT1313型(2株)、CT1814型(1株)和CT3195型(1株)。在MST中某院CRKP被分为3大簇,其中CT3176型菌株为主要一簇。结论:某医院内ST11型的CRKP以CT3176亚型为主并在院内有小范围的播散,同时CRKP对临床常用抗菌药物呈多重耐药状态。

副猪嗜血杆菌的MLST分析及数据库建立

对副猪嗜血杆菌86个分离株的7个看家基因，包括ATP合成酶J9链（atpD）、翻译起始因子IF-2（in-fB）、核糖体蛋白口亚基（rpoB）、苹果酸脱氢酶（mdh）、6-磷酸葡萄糖脱氢酶（6pgd）、3-磷酸甘油醛脱氢酶（g3pd）和延胡索酸还原酶B（frdB）进行了PCR扩增；对扩增产物进行了测序；对序列编辑、队列比对、建立MI．ST定义、等位基因序列文件等，与牛津大学动物系KeithJolley合作建立了副猪嗜血杆菌86个分离株的MI。ST数据库。经MLST分析发现所研究的分离株有高度的遗传异源性，86个菌株被分成74个序列类型。基因平均距离为0．674，h-0．804。每个基因位点存在64～76不等数目的等位基因。基因序列多态性位点最大（fedB）达325和（6pgd）219，最小（in，-B）为77；用UPGMA分析确定了5个菌群。

蛋氨酸合酶基因变异与先天性心脏病的关系

目的 蛋氨酸合酶 (MS)是同型半胱氨酸代谢关键酶 ,旨在了解其与先天性心脏病(CHD)发生的关系。方法 选择 186名多种类型CHD患者 (0～ 31岁 ,性别比约为 1∶1)作为病例组 ,以同地区且年龄、性别匹配的 10 3名正常人作为对照 ,进行MS基因A2 75 6G位点多态性分析 (PCR RFLP法 )及血清叶酸、维生素B12 (VB12 )水平的测定 (放射免疫法 )。结果 显示本研究人群中存在MS基因A2 75 6G位点杂合突变 (+ - ) ,但未检出纯合突变 (+ +)基因型 ;其中对照组 (+ - )基因型和 (+)等位基因的频率分别为 10 7%和 5 3% ,低于报道的白种人及日本人变异频率 ;病例组 (+ - )基因型和 (+)等位基因的频率为 9 1%和 4 6 % ,与对照组相比其基因型构成差异无显著性 ;(+ - )基因型罹患CHD的比值比 (OR)为 0 84 (95 %可信区间 ,0 35～ 2 0 1) ;不同类型CHD与对照组的基因型构成亦无明显差异 ;此外病例组血清VB12 水平低于对照组 (336 6 6pmol L和 4 6 5 72pmol L) ,但无统计学意义 (P >0 0 5 ) ;两组的叶酸水平无明显差异 ;病例组不同基因型叶酸、VB12 水平差异亦无显著性。结论 MS基因A2 75 6G位点变异与CHD及血清叶酸、VB12 水平无明显关联 ,还有待进一步研究。

同时检测多种心血管疾病相关基因多态性的方法

应用Roche分子系统提供的试剂、材料和实验操作步骤 ,介绍其建立的一种同时检测多种心血管疾病相关基因的多个位点基因型分析方法 ,并且比较所检测的不同中国地区 (北京和香港 )的中国人群之间和中国人与法国人群之间的各等位基因频率的差异。结果发现 ,北京人群和香港人群在所有检测的等位基因频率方面没有显著差别 ,但是中国人和法国人在一些等位基因频率分布方面存在显著差异。总之 ,Roche分子系统建立的是一种快速而有效的分析多基因多位点基因型的方法 ,有益于大规模的人群调查心血管疾病的遗传危险因素。

东北大豆种质群体百粒重QTL-等位变异的全基因组解析

【目的】对东北大豆种质群体百粒重性状进行全基因组关联分析,全面解析中国大豆主产区百粒重QTL-等位变异遗传构成,为东北地区大豆籽粒大小遗传改良提供理论基础。【方法】以东北地区育种和生产上常用的290份大豆材料作为试验群体,于2013和2014年在东北第二生态亚区的克山、牡丹江、佳木斯和长春4个地点进行百粒重表型鉴定试验。利用RAD-seq方法对试验群体进行基因组测序分析,对原始SNP数据进行过滤及填补缺失数据后,最终获得了82966个高质量的SNP标记。根据限制性两阶段多位点全基因组关联分析(restricted two-stage multi-locus genome-wide association analysis,RTM-GWAS)方法,首先构建获得15546个具有复等位变异的SNPLDB标记,然后使用两阶段多位点模型对百粒重性状进行全基因组关联分析。对检测到的百粒重关联SNPLDB标记位点附近(50 kb范围内)的基因进行分析,根据基因内SNP与SNPLDB标记位点之间关联性的卡方测验,筛选可能与百粒重性状相关的候选基因并进行功能注释。最后基于检测的百粒重QTL-等位变异体系分析了不同熟期组材料间的遗传分化。【结果】试验群体百粒重变异范围为18.3—20.7 g,性状遗传率为92.3%。RTM-GWAS方法共检测到76个与大豆百粒重性状关联的SNPLDB标记位点,其中15个位点主效不显著,另外61个主效显著位点解释了65.40%的表型变异;68个与环境互作效应显著的位点解释了17.46%的表型变异,另外8个位点与环境互作效应不显著。在检测到的76个位点中有34个位点与已报道的30个百粒重QTL重叠,另外42个位点为本研究新检测百粒重位点。基于检测的SNPLDB标记位点,共筛选到137个百粒重相关候选基因,功能注释显示这些候选基因不仅参与大豆百粒重的调节,还参与了初级新陈代谢、蛋白质修饰、物质运输、胁迫响应和信号转导等。对各熟期组间QTL-等位变异的遗传分化分析显示,尽管熟期组间百粒重差异不明显,但其QTL-等位变异遗传结构却发生了新生和汰除的变化。【结论】RTM-GWAS方法能相对全面地解析东北大豆种质群体百粒重QTL-等位变异遗传构成。东北大豆种质群体百粒重由大量QTL调控,且QTL与环境互作效应大,QTL存在丰富的复等位变异。由RTM-GWAS方法建立的QTL-等位变异矩阵为群体遗传及演化研究提供了新工具。

2022年陕西省一起霍乱疫情调查及全基组溯源分析

目的对2022年陕西省城固县1起霍乱疫情调查溯源。方法对病例进行个案调查,对现场环境进行卫生学调查,收集当地气温及降水资料。采集病例、同餐人员及同期腹泻患者粪便或肛拭子样本,采集剩余食品、环境水体、水产品样本,进行霍乱弧菌核酸检测及分离培养。对分离到的霍乱弧菌进行血清学和质谱鉴定,利用国家致病菌识别网药物敏感试验指南进行药敏试验,提取菌株DNA进行毒力基因检测,利用二代测序平台进行全基因组测序,用测序拼接数据进行毒力基因及耐药基因预测,与既往分离的霍乱弧菌、pubMLST下载的国内外霍乱弧菌基因组序列进行核心基因组多位点序列分析(cgMLST)及核心基因组单核苷酸多态性分析(cgSNP)。结果本起疫情从1例霍乱病例和1例带菌者中各分离到1株霍乱弧菌,均为O139群,携带ctxAB毒力基因,对磺胺类、碳青霉烯类、三代头孢菌素类、喹诺酮类、β-内酰胺类药物均敏感,而对氯霉素、多粘菌素类、四环素类、氨基糖苷类有抗药性;cgMLST分析结果显示,菌株为大流行菌克隆株序列型(ST)69型,与陕西省既往霍乱菌株无关联。同餐人员及同期腹泻病例共106人均未检出霍乱弧菌。水体样本96份,鱼类样本35份,环境样本7份,畜禽粪便样本7份。经霍乱弧菌核酸检测阳性2份,分别为文川河某处采集的鱼类样本2份中检出霍乱弧菌hlyA、O139群基因核酸阳性,ctxAB毒力基因阴性。结论本起疫情为霍乱弧菌O139群引起的散发疫情,其病原为国内的大流行菌株,感染来源可能与水产品污染有关,高温、干旱等因素是霍乱发生的原因之一。

大豆巢式关联作图群体蛋白质含量的遗传解析

【目的】大豆是重要的经济作物,是人类植物蛋白质和油脂的主要来源。蛋白质含量作为大豆育种的主要目标之一,属于多基因控制的复杂数量性状,并且受环境条件的影响。通过对大豆巢式关联作图群体的蛋白质含量进行全基因组关联分析,解析其遗传构成,为高蛋白质含量的大豆品种育种提供理论基础。【方法】以蒙8206为共同亲本,对临河×蒙8206、正阳×蒙8206、蒙8206×通山与蒙8206×WSB分别杂交,通过单粒传法自交7代衍生的4个重组自交系群体,共计623个家系,整合为一个大豆巢式关联作图群体,利用RAD-seq技术进行SNP标记基因分型,并于2012年至2014年将该群体种植在5个不同田间环境,在大豆完熟期R8时测定蛋白质含量,利用限制性两阶段多位点全基因组关联分析方法(RTM-GWAS)来解析蛋白质含量的遗传构成。【结果】试验群体的蛋白质含量变异较大,蛋白质含量性状遗传率较高,遗传变异可解释85.00%的表型变异。多环境联合方差分析表明,蛋白质含量的基因型、环境以及基因型×环境均达到差异极显著水平。全基因组关联分析共检测到90个蛋白质含量QTL,其中新检测到20个QTL,每个QTL的表型变异解释率为0.06%—3.99%,贡献率总和为45.60%。每个QTL包含2—5个等位变异,等位变异效应为-2.434%—2.845%,大多数等位变异效应为-1.000%-1.000%,表明大多数等位变异的效应较小。根据检测的90个蛋白质含量QTL,预测了73个蛋白质含量相关基因,其中Glyma20g24830参与甘氨酸与芳香族氨基酸代谢,Glyma18g03540参与半胱氨酸生物合成,推测其为重要蛋白质含量候选基因。根据试验群体的蛋白质含量QTL-allele矩阵,预测出潜在杂交组合的纯系后代的蛋白质含量育种潜力高达56.5%。【结论】检测到90个大豆蛋白质含量QTL,新检测到20个QTL,预测到73个蛋白质含量相关基因,表明大豆蛋白质含量是由多基因控制的数量性状。

RTM-GWAS方法应用于大豆RIL群体百粒重QTL检测的功效

【目的】为全面解析大豆重组自交系群体中调控百粒重性状的QTL体系,将限制性两阶段多位点全基因组关联分析方法(RTM-GWAS)和不同定位方法进行比较、优选,为后续候选基因体系探索及分子标记辅助育种设计提供依据。【方法】利用以科丰1号和南农1138-2为亲本衍生的重组自交系群体NJRIKY的427个家系,通过由全基因组39353个SNP构建的3683个SNPLDB标记及3个环境下的百粒重表型数据,选用复合区间作图法(CIM)、基于混合线性模型的全基因组关联分析方法(MLM-GWAS)和RTM-GWAS 3种方法检测百粒重QTL,通过QTL数目和总的表型变异解释率比较检测功效,挑选最佳定位结果进行NJRIKY群体中的百粒重遗传体系解析。通过候选基因体系的功能注释,挖掘调控大豆百粒重的生物学途径。【结果】科丰1号与南农1138-2的百粒重差异较大,多环境平均数分别为9.0和17.9 g,遗传变异系数为12.4%,遗传率为85.4%,适用于百粒重性状的遗传解析。比较3种方法定位结果表明RTM-GWAS方法表现最佳,检测QTL数目最多(57个),解释表型变异最多(70.78%)。而CIM仅检测到14个QTL,解释了56.47%的表型变异,MLM-GWAS仅定位到6个QTL,解释了18.47%的表型变异。RTM-GWAS共检测到57个QTL,分布在19条染色体上,表型变异解释率为0.03%—7.57%,其中41个QTL覆盖了已报道的来自30个双亲群体的81个百粒重QTL,16个QTL为新发现位点,包含一个表型变异解释率大于3%的大效应位点Sw-09-2。此外,检测的57个QTL中有20个位点与环境存在互作效应。这57个QTL构成了影响NJRIKY群体百粒重性状的遗传体系。通过SNPLDB标记与预测基因内的SNP进行χ^2检验,共筛选到36个候选基因,其中4个候选基因来自大效应QTL,剩余32个候选基因来自小效应QTL。通过GO注释发现这些候选基因功能注释丰富,其中13个候选基因与籽粒发育直接相关,剩余的候选基因功能丰富,包含转运、转录调节因子等,表明不同生物学途径的基因共同调控NJRIKY群体中百粒重性状的表达。【结论】3种定位方法中,高效的RTM-GWAS方法检测到较为全面的NJRIKY群体的百粒重QTL,更适用于双亲RIL群体的QTL定位。不同功能的候选基因共同调控了复杂的百粒重性状的表达。

成都平原蚕豆高效根瘤菌的筛选及其促生功能初步评价

[目的]筛选适用于成都平原的高效广谱蚕豆根瘤菌,并对其相关促生功能进行初步评价,为成都平原高效蚕豆根瘤菌剂的研制与应用提供科学依据。[方法]供试6株根瘤菌由课题组前期分离自成都平原,其与四川主栽蚕豆‘大白蚕豆’匹配良好,采用常规方法测定了这6个菌株分泌生长素及溶磷能力。菌株与蚕豆品种匹配试验采用低氮砂培法,供试蚕豆品种为成都平原主栽品种‘成胡14’、‘成胡15’;两个品种的蚕豆种子播种后,分别接种6个菌株,以不接种为对照(CK),光照(控温22~25℃、光照强度2800 lx左右、日照时间14 h)下培养41天后收获,测定植株生物量和根瘤数。然后,对匹配性试验筛到的两株高效广谱根瘤菌进行田间验证,供试蚕豆品种为成胡15,将2个根瘤菌制备的菌剂(活菌数5.0×10^8 CFU/g以上,载体为泥炭)进行拌种,以不接菌处理的灭菌泥炭为对照。在盛花期(生育期105 d)采样测定株高、根瘤数、地上部分植株干重;收获期(生育期200 d)采样测产;测定两个时期植株样品氮、磷、钾含量。盛花期采用BOX-PCR分子标记法测定接种根瘤菌占瘤率,同时提取接种菌株SCAUf73、SCAUf76的总DNA,比较接种菌株及相应根瘤类菌体根瘤菌DNA的BOX-PCR分子指纹图谱。用多位点基因序列分析法对田间验证的优良菌株SCAU73进行分类地位研究。[结果]1)通过匹配性砂培试验,筛选到2株与2个成都平原主栽蚕豆品种均高效匹配的根瘤菌SCAUf73、SCAUf76。SCAUf76、SCAUf73能使‘成胡14’、‘成胡15’植株干重较CK显著增加40.5%~61.6%。2)通过两株菌田间接种试验发现,接种SCAUf76处理的蚕豆产量与CK差异不显著;接种SCAUf73处理蚕豆植株干重、全氮含量等指标均高于CK,籽粒鲜产比CK显著增加25.0%,并显著高于SCAUf76,其占瘤率达到33%。3)多位点基因序列分析表明,SCAUf73可能是Rhizobium的一个新类群。4)促生性试验表明,6株菌都能分泌生长素(IAA),最大分泌量为21.0 mg/L(SCAUf76);供试菌株的溶磷能力不明显。[结论]从成都平原上筛选的6个菌株中,SCAUf73具有分泌IAA能力,与蚕豆接种后,占瘤率达33%,可显著促进蚕豆氮素吸收积累,提高蚕豆籽粒产量。与成都平原的主栽蚕豆品种匹配的高效广谱根瘤菌SCAUf73,适用于成都平原的蚕豆生产。

细辛篮状菌叶枯病病原鉴定及室内防控药剂筛选

采用组织分离法,对采自辽宁抚顺新宾的细辛叶枯病株进行病原分离和纯化。根据柯赫氏法则,对分离菌株进行致病性测定。通过形态学观察,结合rDNA-ITS序列分析,以及BenA与RPB2多基因位点序列对比分析,对病原菌进行鉴定。结果表明:经回接验证,明确分离所获菌株是细辛叶枯病的致病菌;代表性菌株XXY-2的形态特征以及在OA、MEA、DG18、YES、CYA和CREA等6种培养基上的菌落培养特征与Talaromyces brevis一致;基于ITS-BenA-RPB2多基因序列系统发育分析结果显示,XXY-2与T.brevis的模式菌株DTO 307T和CBS 141833T处于同一分支,自展值为100,表明XXY-2为T.brevis。采用菌丝生长速率法,测定8种杀菌剂对T.brevis生长的抑制效果,其中吡唑醚菌酯和氟啶胺的室内抑菌效果最好,EC50值分别为0.0096和0.0056μg·mL-1。这是T.brevis作为细辛叶枯病病原的首次报道,为后续开展细辛叶枯病综合防治奠定了理论基础。