群体分离分析法(BSA)在植物基因定位上的应用

利用群体分离分析法是快速有效地寻找与质量性状基因紧密连锁分子标记的主要途径之一。近年来,BSA法在各种不同植物的育性基因、抗病基因、抗虫基因及形态、生理基因的标记筛选及基因定位方面取得了很大的进展。

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。

群体分离分析法在食用菌遗传研究中的应用进展

群体分离分析法(bulked segregant analysis,BSA)是一种利用分离群体快速鉴定基因组特定区域遗传标记的方法。随着高通量测序技术的快速发展,再加上BSA简便、高效、低成本等优势,目前BSA已广泛应用于植物基因定位,但其在食用菌中的应用还处于起步阶段。综述了BSA及其在食用菌遗传研究中的应用现状,并展望其在食用菌遗传研究中的应用前景,为今后利用BSA开展食用菌遗传研究提供参考。

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。

地被菊匍匐性的遗传分析与RAPD标记研究

【目的】探讨地被菊株型匍匐性的遗传控制,并寻找与匍匐性连锁的RAPD标记,为匍匐型地被菊新品种选育、分子标记辅助育种和匍匐性相关基因的克隆奠定基础。【方法】以盆栽小菊品种‘早意大利红’为母本,地被菊品种‘03(6)-12’为父本构建F1群体,从F1中选取株型表现为匍匐、直立和中间型的单株各1株,分别自交,构建F2群体,并以选取的3个类型F1单株为母本与‘03(6)-12’回交,构建BC1群体。以主枝分枝角度作为株型划分依据,统计每个群体中不同株型分离比,推测地被菊株型控制相关基因特点。此外,以F1分离群体为试材,采用集团分离分析法(bulkedsegregantanalysis,BSA)构建株型匍匐/直立基因池,利用200个RAPD随机引物筛选与地被菊匍匐基因相连锁的分子标记。【结果】通过遗传分析和χ2检验表明,地被菊匍匐/直立特性由1对不完全显性主效基因控制,同时存在微效修饰基因。筛选出1个与地被菊匍匐性状控制基因相连锁的分子标记A-10555。经过重复性验证和群体单株验证,该标记与地被菊株型匍匐/直立位点遗传距离为7.96cM。【结论】以主枝分枝角度作为株型的划分标准是可行的,通过F1、F2和BC1分离群体能对地被菊株型控制位点进行有效分析。获得的分子标记与株型匍匐/直立位点的遗传距离小,能用于辅助育种。

源宝占抗稻瘟病遗传分析及基因定位

稻瘟病是水稻三大病害之一,严重威胁着粮食安全。解决这一问题最安全、有效的措施是选育、推广抗病品种。源宝占是一份新育水稻材料,经鉴定,源宝占对来自广东各稻作区的25个菌株中23个表现为抗性,抗频达92%,为广谱抗性材料。以源宝占与粤香占进行杂交,构建F1、F2群体,选用GD00-193a菌株对亲本及世代群体进行接种鉴定,结果表明F2代单株抗感分离比符合3∶1,这说明源宝占对菌株GD00-193a的抗性是由一对显性基因或一个主效QTL控制。利用群体分离分析法(BSA)结合隐性群体分析法(RCA)将此基因定位于标记RM136与RM549之间。

大菱鲆饲料转化率相关微卫星标记的筛选

饲料转化率(FCR)是大菱鲆重要的经济性状,通过选择育种提高饲料转化率,能够有效地降低大菱鲆的养殖成本,进而推动产业的发展。微卫星标记是鱼类分子标记辅助选育中常用的分子标记,为了筛选出与大菱鲆饲料转化率相关的微卫星标记,提高育种效率,实验以300尾大菱鲆幼鱼为研究对象,通过特制的网箱养殖系统,测定个体饲料转化率,分别选取饲料转化率最高和最低的30个样本作为高饲料转化率组(H组)和低饲料转化率组(L组)。利用40对大菱鲆微卫星引物,对H组和L组的DNA混池进行PCR扩增,统计两组个体PCR产物的基因型,筛选两池之间出现差异等位基因片段的位点,通过进一步的群体验证和家系验证,分析微卫星位点与大菱鲆饲料转化率的相关性。结果显示,微卫星位点YSKr148在238 bp的等位基因片段与大菱鲆饲料转化率存在极显著正相关,相关系数达到0.359,家系验证中该位点的阳性组的饲料转化率显著高于阴性组。研究表明,大菱鲆微卫星位点YSKr148与饲料转化率性状显著相关,可以用于该性状的分子标记辅助选育。本研究首次获得了与大菱鲆饲料转化率性状显著相关的分子标记,为研究该性状的遗传基础以及相关分子机制提供了依据,为该性状的分子标记辅助选育奠定基础。

陆地棉皱缩叶突变体基因wr_3的初步定位

陆地棉皱缩叶突变体是本项目组自主发现的一种自然突变体。前期对其表型性状的观察发现该突变体的农艺性状有别于前人已报道的皱叶突变体;通过陆陆杂交世代群体对其遗传规律的研究表明,皱缩叶突变性状是受一对完全隐性基因wr3控制的质量性状。文章以皱叶突变自交系L037和海7124为亲本配置组合得到的海陆杂交F2为作图群体,利用本实验室遴选的平均覆盖棉花26对染色体上的234对SSR引物(每染色体相对等距离分布9对引物),通过对双亲以及近等基因池的筛选,共得到12对多态性引物。用这些引物检测F2作图群体每个单株的标记基因型,经Join Map 4.0分析显示,位于Chr.21的引物BNL3279与目的基因连锁,二者间的遗传距离为28.7 c M。随后对Chr.21上的其他引物进一步筛选,共得到16对与目的基因连锁的标记,其中与目的基因距离最近的标记NAU3740的遗传距离为4.8 c M,另一侧标记cgr5428的遗传距离为10.4 c M。由此推定,皱缩叶突变体基因wr3在棉花第21染色体上。

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。

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。

高羊茅单株耐热性相关分子标记的筛选及其与越夏性的关系研究

筛选与高羊茅单株耐热性和越夏性相关的分子标记有利于建立高效育种体系。以来自于耐热性不同的12个高羊茅种质资源的216个单株为耐热性分子标记筛选的基础群体,在人工高温(40℃/35℃,昼/夜各12h)和夏季田间自然条件下分别进行了耐热性和越夏性鉴定。运用简单重复序列区间(inter-simple sequence repeat,ISSR)和随机扩增多态性DNA(random amplified polymorphism DNA,RAPD)分子标记技术,采用改良的集团分离分析法(modified bulked segregant analysis,BSA),从800个RAPD和100个ISSR分子标记中筛选与耐热性相关分子标记,并研究其与单株越夏性的关系。结果表明,单株的耐热性与越夏性的相关程度较低(决定系数为3.4%);引物351扩增的750bp条带(351-T750)与耐热性显著相关,而引物138扩增的950bp条带(138-T950)则与耐热性和越夏性均显著相关。可以推论,耐热性强和/或越夏性强单株材料需要分别在人工高温和夏季田间自然条件下加以鉴定筛选;351-T750可应用于耐热性强单株的辅助选择,而138-T950则可以用于耐热性强与越夏性强单株的辅助选择。

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。