马铃薯‘合作88’自交分离群体叶绿体基因组遗传组成分析

为了从基因组水平解析马铃薯品种‘合作88’(Solanum tuberosum‘Cooperation 88’)叶绿体基因组多态性和遗传多样性,了解其自交分离群体叶绿体基因组遗传组成和变异,通过对‘合作88’及其30个自交分离群体材料的叶绿体基因组测序组装,并与其他11个茄科物种、拟南芥和水稻的叶绿体基因组序列进行比较分析。结果表明,‘合作88’叶绿体基因组为典型环状结构,长度为160323 bp,GC含量为38.6%,共注释29个tRNA基因和77个蛋白质编码基因。30个自交后代叶绿体基因组大小在160331~162120 bp之间,注释预测基因数95~106个,GC含量36.7%~38.6%。进一步分析表明,‘合作88’和其30个自交后代叶绿体类型均为W型,未呈现出多态性。‘合作88’和其自交后代均偏好使用以A/U结尾的密码子,子代叶绿体基因组密码子4种碱基使用频率不同,推断其相对同义密码子使用度、有效密码子数和高频密码子数的差异为叶绿体基因组随机突变和翻译自然选择所导致。此外,16个正向重复序列中有12个存在于‘合作88’及所有自交后代中,另有4个为子代中新出现的。UPGMA聚类分析和共线性分析发现重复序列的出现和基因丢失使得自交后代叶绿体基因组遗传多样性增加。

基于四倍体马铃薯全基因组重测序信息开发抗紫顶病连锁分子标记

马铃薯紫顶病(potato purple top, PPT)是近年来发生在马铃薯上的一种植原体新病害,对中国西南地区马铃薯主栽品种‘合作88’的影响逐年加重。本研究以‘合作88’自交F2代分离群体为材料,通过田间抗性调查,发现50个分离群体单株对PPT的抗性发生分离。取极端分离的两个群体各3个单株,利用Illumina二代测序技术进行全基因重测序、组装和注释,随后用比较基因组学和基于Perl语言的SSR搜寻软件MISA,高通量开发了298个和PPT抗性连锁的SSRs标记。为了进一步证实SSRs的可靠性,随机挑选了位于不同染色体上的9个SSR位点进行引物设计、PCR扩增及电泳检测,发现9对引物在两个分离群体中共扩增出43个等位位点,其中多态性等位位点有32个;最后通过UPGMA聚类分析发现,9对SSR引物在遗传相似性0.67时,可以清楚地把两个极端分离群体区分开来。本研究可为在马铃薯四倍体全基因组水平上大规模开发群体多态性SSR分子标记以及为准确定位重要农艺性状紧密连锁的功能基因提供一种高效和可行的分析方法。