基于BSA重测序定位花生含油量相关基因位点

本研究以花生高油品系农大D666与普通含油量品种P12杂交构建的F2群体为材料,利用BSA重测序定位与花生含油量相关的QTLs。结果表明,F2群体单株含油量最大为61.91%,最小为47.04%,表现为连续变异,符合正态分布。经BSA重测序分析获得1个与花生籽仁含油量相关基因位点的候选区域,位于花生1号染色体的Arahy.01:15173647~18384005 bp,总长3.21 Mb,其中检测到318个SNP和53个注释基因,并在该候选区域内发现1个候选基因Arahy.55ECQ6。

大白菜黄心性状相关标记的开发与应用

当前国内针对大白菜黄心性状的筛选研究尚有缺乏,试验论据不足,本试验立足分子标记研究,验证及筛选大白菜的黄心性状,分析准确性分子标记,为大白菜黄心性状的筛选研究奠定基础。试验采用纯合白心早熟早抽自交系‘127-4’(P1)和黄心晚抽自交系‘11-2’(P2)为试验主体材料,以‘127-4’为父本,以‘11-2’为母本,两者杂交获得F-1代后,继续使F-1代自交获得了‘264’(F-2)群体。利用所得到的白心大白菜和黄心大白菜植株通过BSA-seq法对大白菜全基因组进行重测序,以此设计并筛选鉴定引物,最后筛选出标记为“9-13”(F:5'-CCGAAGCCCAGATTAGGAG-3';R:5'-CCATGCCTACGAATGATAT-3')。得到的该分子标记可在黄心大白菜育种材料中扩展出200bp的特异条带,经验证,该标记区分白心大白菜与黄心大白菜单株的符合度可达到75%以上。目前利用该标记已经准确筛选出30多份黄心大白菜种质资源,大白菜的菜心性状得到了特定把控,也为准确筛选提供了依据。

控制玉米株高基因PHR1的基因克隆

株高属于玉米理想株型育种的一个重要指标,不但影响玉米机械化收获,更与玉米的倒伏性和生物产量密切相关。本研究以低剂量快中子(4.19 Gy)辐照诱变玉米自交系KWS39获得的矮秆低穗位突变体为研究对象,该突变体命名为plant height reducing mutant-1(phr-1),开展了表型性状的田间调查分析,并利用phr-1×B73获得的F2分离群体,借助极端性状混池测序分析法(BSA-seq)及目标区段重组交换鉴定的方法,基于B73参考基因组对目标区段内的基因进行挖掘和功能注释,定位候选基因。研究结果表明,在1号染色体Bin1.06区间可能存在变异位点,进而利用大的分离群体结合目标区段多态性标记开发,将目标区段精细定位分子标记到Umc1122和Umc1583a两个标记之间约600 kb区间,该区段内存在一个控制株高的已知基因Brachytic2(BR2),BR2编码一个调控玉米茎秆中生长素极性运输的糖蛋白。候选基因测序结果表明,phr-1是BR2基因在第4个外显子处插入了165 bp的序列,导致第547位氨基酸变为终止子,蛋白翻译提前终止。phr-1的基因突变位点和变异方式与已报道的br2-1单个碱基发生变异位点完全不同,通过等位杂交实验证明了phr-1突变体就是br2-1的一个新等位突变体,候选基因就是BR2基因。本研究为玉米BR2基因在玉米株高遗传改良中提供了新的种质资源。

基于BSA重测序松花性状InDel标记的开发及应用

松花菜是目前中国花椰菜消费的主要类型,松花性状是松花菜重要的经济性状。为了鉴别松花和紧花型花椰菜在分子水平上的差异,本研究以紧花型‘花椰菜F90’和松花型‘花椰菜S120’及其杂交F2分离群体为材料,从F2群体中挑选松花和紧花极端性状单株各40株构建DNA混池,以甘蓝HDEM为参考基因组,通过对松紧花DNA混池进行BSA重测序及Δ(SNP-index)分析,在花椰菜的C1染色体上获得一个长度为5.5 Mb的候选区间。根据该区间的插入/缺失(InDel)变异位点,开发InDel分子标记,经过筛选获得2个与花椰菜松花性状紧密连锁的InDel标记,在松紧花性状上存在显著差异。研究结果在一定程度上反映了松花和紧花性状在In Del标记上的差异,这些研究为精细定位松花性状候选基因以及分子标记辅助选育花椰菜松花新材料提供新思路。

利用重测序–BSA分析鉴定金柑油胞发育相关基因

为了鉴定与金柑油胞发育相关的基因,用多油胞的罗纹金柑[Fortunella japonica(Thunb.)Swingle,母本]和少油胞的滑皮金柑(Fortunella crassifolia Swingle ‘Huapi’,父本)进行杂交构建了F_1代分离群体,从159个F1代单株中挑选出高油胞密度和低油胞密度的单株各30株,分别构建两个极端性状的DNA混池用于基因组重测序。利用重测序数据结合混合分组分析法(Bulked Segregant Analysis,BSA)进行遗传关联性分析,将控制油胞数量性状的位点定位在第9条染色体的25 980 001～29 160 001 bp的区域内。该区域包含511个有效的SNP,分布在301个基因位点上。同源性功能分析后获得11个与细胞程序性死亡、细胞壁功能和结构及细胞伸长和膨大等生理过程相关的候选基因(Ciclev10005243m.g、Ciclev10005288m.g、Ciclev10005338m.g、Ciclev10005441m.g、Ciclev10006448m.g、Ciclev10005804m.g、Ciclev10004719m.g、Ciclev10005888m.g、Ciclev10006502m.g、Ciclev10005197m.g和Ciclev10004431m.g),这些基因可能在柑橘油胞的发育过程中起重要作用。

玉米K718d矮秆基因的定位及候选基因分析

为发掘玉米矮秆基因,解析矮化机理,以玉米矮秆突变体K718d、野生型K718及其F2分离群体为材料,结合BSA全基因组重测序(BSA-reseq)和转录组测序(RNA-seq)定位矮秆基因。在1号染色体上检测到3个侯选区域,总长度为21.03 Mb,包含基因438个。共鉴定出差异表达基因2374个,其中上调基因1452个,下调基因922个。KEGG分析显示,差异表达基因主要涉及苯丙烷代谢、脂肪酸链延长和半乳糖代谢等通路。基因功能注释显示,差异表达基因参与细胞生长发育、细胞壁组成和植物激素合成代谢等过程。BSA-reseq与RNA-seq联合分析,共筛选出基因26个,其中非同义突变基因19个。结合同源基因功能注释、基因表达量和生物信息学分析,初步获得与植物激素代谢相关的Zm00001d032035和Zm00001d032422候选基因2个。PCR扩增和qRT-PCR分析显示,与K718相比,K718d中2个基因编码区碱基和氨基酸序列均有不同程度突变,基因表达量均极显著降低。研究结果为进一步克隆矮秆基因和育种应用提供参考。

四倍体马铃薯块茎蛋白含量分子标记的开发与验证

块茎蛋白含量是马铃薯的重要品质性状之一,相关分子标记的开发研究较少。本研究以马铃薯高蛋白品种大西洋、低蛋白品种定薯1号及包含173份子代的蛋白含量分离群体为材料,通过高通量简化基因组测序技术与集群分离分析(BSA)相结合,开发了SCAR8-107标记,并以此标记对分离群体的74份高蛋白、42份低蛋白子代及54个四倍体马铃薯品种验证表明,SCAR8-107标记在后代分离群体和四倍体马铃薯品种中的检测结果与表型蛋白含量的对应度分别达到了90.51%和72.97%,经过Pearson’s双侧相关性分析,相关性均达到了极显著水平。SCAR8-107的开发对于四倍体马铃薯块茎蛋白含量标记辅助选择与加速马铃薯品质育种具有重要意义。