集群分离分析法在作物分子标记研究中的应用及问题分析

分子标记的获取有助于辅助选择育种和基因的图位克隆。集群分离分析法是快速有效地寻找与目的基因紧密连锁分子标记的经典方法,广泛应用于作物育种中。其原理简单、方便经济,与近等基因系分析法相比具有一些特有的优势。本文介绍了集群分离分析法的基本理论,并从几个方面分析了其应用过程中要注意的问题:包括物种基因组大小的影响、非目的标记的产生、以及如何构建DNA池等。同时概述了集群分离分析法在F2代、回交、双单倍体、重组自交系等不同分离群体中的应用情况,并对不同分离群体的优缺点进行了比较。最后描述了集群分离分析法对池内基因信息进行定量分析的应用前景。总之,我们期望通过本文为集群分离分析法的合理使用提供一定的参考。

油菜单显性核不育及其不育基因的RAPD标记

以陕西省杂交油菜研究中心选育的单显性核不育油菜分离群体为材料,对单显性核不育油菜的育性特征、花器形态进行了多代跟踪调查;对其遗传规律进行了探讨,确定该不育性状受一对显性核基因控制;利用集群分离法 BSA 对该油菜单显性核不育基因进行了RAPD分析.在所选用的300个随机引物中,获得引物S243 5'CTATGCCGAC3' 在可育集团与不育集团间扩增出多态性产物S-2431500.通过对该分离群体及其姐妹系分离群体进行单株验证,均获得相同的扩增结果,表明S-2431500与单显性核不育基因相连锁,

油菜单显性核雄性不育基因的分子标记

以陕西省杂交油菜研究中心选育的单显性核不育油菜分离群体为材料,利用集群分离法(BSA)对该油菜单显性核不育基因进行了RAPD分析。在随机选取的300个10碱基随机引物中,引物S243(5'CTATGCCGAC3')在可育集团与不育集团间扩增出特异而可重复的1.5kb的多态性片段OPU-031500,而在细胞质雄性不育和其它核不育类型油菜中均未扩增出上述特异性片段,从而确证此RAPD标记OPU-031500片段是与甘蓝型油菜单显性核不育基因连锁的。将该多态性片段克隆并测序,发现其序列与拟南芥的一段DNA序列高度同源。根据同源序列及测序结果设计两对特异引物(P1/P2和P3/P4),引物P3/P4在可育系中可扩增到约1.5kb的单一特异片断,而在不育系中无带,从而将RAPD标记转化为稳定可靠的SCAR标记。

甘蓝型油菜白花基因的RAPD标记

以甘蓝型白花油菜及其分离群体为材料,对甘蓝型油菜白花性状的遗传规律进行了研究。结果表明,白花对黄花是一对由不完全显性基因(WW)控制的不完全显性遗传性状;利用集群分离法(BSA)对该白花基因进行RAPD分析,在1 200个随机引物中,获得了引物S1092(5-CCC AGG CTA C-3),在白花基因库和黄花基因库间扩增出多态性产物S-10921250;对该分离群体及其姊妹系和其他白花油菜进行的单株验证表明,S-10921250与甘蓝型油菜白花基因相连锁,遗传距离为0.84 cM。

一个与甘蓝型油菜无花瓣性状基因连锁的RAPD标记

以无花瓣和有花瓣姊妹系油菜为材料,结合近等基因系法和集群分离法这两种分子标记策略,对184个RAPD随机引物进行筛选,得到了与控制花瓣性状基因紧密连锁的分子S352-580,并通过无花瓣品系和有花瓣品种对所得标记进行了验证.

基于BSA分析定位控制西藏大麦侧小穗发育的基因

大麦侧小穗结实与否导致了二棱/六棱性状的分化,从而显著影响其籽粒产量,因此大麦二棱到六棱的变化具有显著驯化特征.青藏高原野生和栽培大麦资源丰富,被认为是栽培大麦的驯化和遗传多样性中心之一.为进一步了解大麦棱数调控的遗传基础以及西藏栽培大麦驯化的过程,以西藏野生二棱大麦和六棱大麦地方品种为亲本构建遗传分离群体,遗传分析发现二棱性状受单个显性基因位点控制.通过集群分离法(Bulked segregant analysis,BSA)分别建立含有22个F2单株的二棱混池和六棱混池,基于SLAF-seq(Specific-locus amplified fragment sequencing)技术共获得456 691个SLAF标签,通过SNP-index和ED两种关联算法交集得到3个与棱数性状相关的侯选区域,总长度为53.84M b,包含536个基因,其中能分别被3个数据库GO、K EGG和COG注释的基因有413、189和160个基因.上述研究实现了对控制西藏大麦侧小穗发育性状相关基因的初步定位,结果可为后续目标基因的精细定位和克隆提供理论参考.

甜高粱含糖量与出汁率的SRAP分子标记

甜高粱(Sorghum bicolor L.Beauv)作为重要的能源作物已经为大家所认可。本研究利用集群分离分析(BSA)法结合SRAP分子标记技术相结合,以141个甜高粱"W455"和粒用高粱"忻粱52"杂交形成的重组自交系F2:3群体为材料,寻找与甜高粱含糖量性状相关的SRAP分子标记。结果表明:含糖量遗传属于单基因加显或单基因加性效应模式,出汁率遗传是由多基因共同控制的数量性状;通过SRAP分子标记发现,在7号染色体上找到1个与含糖量基因连锁的SRAP标记M3E7-S248,通过测序比对发现其与高粱腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶亚基SH2有79%的相似度;在6号染色体上找到了3个与出汁率基因连锁的SRAP标记M8E2-J727(M8E2-J712)、M8R12-J241和F13E9-J150,其中M8E2-J712与M8E2-J727为共显性标记;通过测序比对发现标记M8E2-J712与多种植物叶绿体上的氧捕获增强蛋白高度一致;标记M8E2-J727与双色高粱未知功能蛋白m RNA中的一段序列具有99%的一致性;标记M8R12-J241和F13E9-J150均与6号染色体上的未知基因序列具有高度一致性。

TOR介导的糖激活SAM活性的拟南芥自然变异位点鉴定

在黑暗条件下,糖能激活拟南芥的茎顶端分生组织(SAM)发育成叶状器官,该现象已成为植物糖敏感性的重要指标之一。本研究发现,通过RNAi降低雷帕霉素靶标(TOR)的表达,能降低拟南芥幼苗的糖敏感性,表明TOR参与了糖对SAM的激活。本研究还通过对265个拟南芥自然生态型的鉴定,筛选到了一个糖敏感性较低的生态型CS76205;进一步分析发现, Col-0和CS76205的F1代的糖敏感性处于Col-0和CS76205之间,偏向CS76205;Col-0×CS76205 F2群体的糖敏感性呈正态分布,通过二代测序对CS76205生态型和F2代的两个极端表型混合池进行全基因组重测序,在3号染色体定位到一个糖激活SAM活性相关的区域,位于2.520 Mb和3.715Mb之间,利用生物信息学的手段对该关联区域进行注释,筛选出9个关键的候选基因。这为进一步克隆该位点基因、揭示该基因功能及其和TOR之间的关系奠定基础。