混合分组分析法在作物基因定位上的研究进展(综述)

随着分子标记技术的发展,研究植物性状与这些性状的遗传控制之间的关系成为可能。植物图谱群体的QTL分析是一种精确定位某一性状的研究方法,但混合分组分析法,即BSA法（Bulk Segregant Analysis）是利用F2代分离群体的极端表现分成二组而不是测定各基因型的每一植株,BSA还可测定等位基因间的差异,是一种既节省时间又较实用的分析技术。本文就BSA的特点以及对各种不同作物的育性基因、抗性基因、生理基因、形态基因的定位以及品种资源管理等方面的研究结果作了概述。

基于BSA-seq技术对乌拉尔图小麦条锈病抗病基因的初步定位

【目的】发掘和克隆小麦条锈病抗病基因,为小麦条锈病抗病育种提供遗传基因资源。【方法】以乌拉尔图小麦为材料,通过接种鉴定筛选具有条锈病抗性的材料,利用正向遗传学和混合分组测序分析法(BSA-seq)在乌拉尔图小麦材料中鉴定新的条锈病抗病基因位点。【结果】通过接种鉴定筛选到6个具有小麦条锈病抗性的乌拉尔图小麦材料,通过构建杂交群体结合BSA-seq技术在其中1个抗病材料TuW1中鉴定出1个新的条锈病抗病基因位点,定位于7AS染色体的0~35.2 Mb区间。【结论】通过正向遗传学结合BSA-seq技术在乌拉尔图小麦中鉴定到1个新的条锈病抗病基因位点,为小麦条锈病抗病育种提供了基因资源。

黄瓜白粉病抗性基因定位及候选基因分析

【目的】通过对黄瓜白粉病抗性基因的精细定位,明确抗性基因的候选区段,为进一步克隆基因及解析基因功能奠定基础。【方法】本研究选用高抗白粉病资源(自交系‘74’)和感白粉病资源(自交系‘80’)配制杂交组合,构建F_1、F_2群体,利用单囊壳白粉菌鉴定亲本及群体白粉病抗性并进行遗传分析;采用BSA-seq的方法对黄瓜白粉病抗性基因进行初步定位,在此基础上在候选区段开发分子标记,进一步精细定位白粉病抗性基因。【结果】分离群体单株表型鉴定结果表明,自交系74的抗性是由不完全隐性基因控制的。BSA-seq技术初步将抗性基因定位于5号染色体15—25 Mb位置,命名为PM 74。最终,利用分子标记将抗性基因定位于SSR15321和SSR07531之间,遗传距离为3.06 c M,物理距离为238 444 bp,可解释41.95%的表型变异。生物信息学分析表明在候选区段内包含有17个候选基因,其中Cucsa.275630为TIR-NBS-LRR类基因。【结论】本研究将黄瓜白粉病抗性基因精细定位到约238 kb的候选区段内,区段内包含有一个TIR-NBS-LRR基因,该基因将是今后研究的重点候选基因。

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。

海岛棉抗黄萎病基因SSR标记研究

以高抗黄萎病的海岛棉品种Pima 90-53和高感黄萎病的陆地棉品种中棉所8号的182个F2单株为标记群体,在田间病圃中鉴定F2单株,并通过培养室人工接菌法鉴定F2:3家系,以进一步确定相应F2单株的抗病性,经χ2c适合性测验,抗病、感病植株比例符合3∶1。采用混合分组分析法(BSA)对768对SSR引物进行筛选,发现引物BNL2440和BNL3255在抗、感DNA池呈现多态性,其中BNL3255在抗、感DNA池之间扩增出一条大小为208bp的多态性片段,定名为BNL3255-208。以Mapmaker/Exp(Version3.0b)软件分析F2单株检测结果,BNL3255-208标记与棉花黄萎病抗性位点之间的遗传距离为13.7 cM。

利用分子标记定位普通菜豆抗炭疽病基因

为了定位中国普通菜豆的抗炭疽病基因,选取抗炭疽病地方品种红芸豆(国家库编号F2322)与高感菜豆品种京豆(国家库编号F0777)配制杂交组合,构建F2抗感分离群体和F2:3家系,用菜豆炭疽菌81号生理小种鉴定抗病性并分析遗传性。结果表明,红芸豆对菜豆炭疽菌81号小种的抗性是由一显性单基因控制的,暂将该基因命名为Co-F2322。用分离群体分组分析法(BSA)和SSR、CAPs分子标记技术,将该基因定位在B1连锁群上,利用软件Mapmaker 3.0和Mapchart 3.0计算标记与目的基因间的遗传距离,检测到3个SSR标记BMc32、C871、Pvm98和2个CAPs标记g1224、g683与抗炭疽病基因连锁,遗传距离分别为26.06、3.58、13.56、3.81和12.75cM。

与甘蔗抗黑穗病基因连锁的SSR标记筛选

黑穗病是世界各植蔗区最普遍、最主要的一种气传真菌性病害。为筛选与甘蔗抗黑穗病基因连锁的分子标记,利用高抗和感病亲本杂交的后代群体为材料,分别应用浸渍法和针刺法进行人工接种,通过一年新植一年宿根的抗病性鉴定,采用混合分组分析法(Bulked Segregant Analysis,BSA)构建了抗感池,并结合SSR(Simple Sequence Repeat)分子标记技术筛选出一个与甘蔗抗黑穗病性基因连锁的SSR标记,该标记在甘蔗抗黑穗病育种的辅助选择中具有应用潜力。

半滑舌鳎抗哈维氏弧菌病相关微卫星标记筛选及QTL定位

为了筛选出与抗哈维氏弧菌病相关的微卫星标记并进行QTL定位,以2014年感染实验中存活率为52.22%的半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)家系F1412(Family+年份+家系号)为材料,采用混合分离子分析法(bulked segregant analysis,BSA)对169个微卫星标记(SSR)进行筛选,得到1个可能与哈维氏弧菌病相关的微卫星标记scaffold479_23523。用scaffold479_23523所在的连锁群LG18上的37个SSR对94尾抗病、感病个体进行基因分型,得到3个图谱:整合图谱(LG18)、雌性图谱(LG18F)和雄性图谱(LG18M),并用两种不同的模式进行单标记分析和QTL定位。模式一得到3个显著性相关标记(P<0.05)和1个极显著性相关标记(P<0.01),图谱LG18F定位出一个区间qE-F1;模式二得到4个显著相关标记(P<0.05)和1个极显著相关标记(P<0.01),图谱LG18M定位出两个区间qE-M1、qE-M2。在全基因组序列的分布范围上,区间qE-F1包含了qE-M1及qE-M2,因此qE-F1更可能与抗病性状相关。本研究开发出了抗哈维氏弧菌病性状相关微卫星标记及QTL区间,为抗病新品种的培育奠定了基础。

辣椒重要性状遗传定位与候选基因研究进展

概述了辣椒基因组公布近10年来,辣椒种内和种间遗传图谱构建,园艺性状、果实性状和抗病性状等重要性状遗传定位,全基因组关联分析和候选基因预测等研究进展。