基于荧光SSR构建中国糜子核心种质DNA分子身份证

【目的】糜子(Panicum miliaceum L.)作为一种古老的粟类作物,种质丰富,基于荧光SSR标记构建其DNA分子身份证可为资源的数字化管理提供理论依据和分子检测工具。【方法】以235份中国糜子核心种质为试验材料,对山西农业大学农学院糜子作物分子育种课题组前期开发的糜子特异性SSR标记进行多次PCR筛选和优化后获取核心引物。基于糜子参考基因组信息,经过BLAST序列比对后将核心标记进行染色体定位。在SSR引物的5′端标注荧光(FAM/HEX),利用毛细管电泳给出材料的基因型,采用“0,1”二进制编码方式记录扩增条带的有无,使用ID Analysis 4.0检测材料的区分程度。采用十进制(0—9)统计扩增片段大小以获得材料的字符串分子身份证。使用Popgene、Powermarker、MEGA、NTSYS进行遗传多样性、遗传聚类和主成分分析。利用二维码在线软件(https://cli.im/)给出材料的二维码DNA分子身份证。【结果】PCR扩增结果发现,7个荧光SSR(RYW3、RYW6、RYW11、RYW18、RYW37、RYW43和RYW125)组合在一起可以将235份材料全部区分开。BLAST结果表明,RYW18、RYW37分布在第2染色体,分别位于0.60和0.80 cM处;RYW125位于第4染色体,定位在10.40 cM处;RYW43、RYW6分布在第5染色体,分别位于52.80和53.00 cM处;RYW11和RYW3定位在第6染色体,分别位于2.10和20.70 cM处。遗传多样性分析结果表明,235份材料在7个位点共检出87个等位变异,每个位点检出3(RYW11)—25(RYW6)个,平均为12.4286;检出Shannon多样性指数(I)变幅为0.2055(RYW18)—2.0587(RYW6),平均1.1398;观测杂合度(Ho)为0.0086(RYW11)—0.9455(RYW18);期望观测杂合度(He)为0.0795(RYW18)—0.7452(RYW6);Nei’s基因多样性指数(Nei)为0.0793(RYW18)—0.7452(RYW6);多态性信息含量(PIC)为0.0334(RYW11)—0.8071(RYW6),平均为0.5185。聚类分析和主成分分析均将材料划归8个类群。将电泳条带进行数字编码,利用7个标记组合,构建了全部材料的字符串和二维码DNA分子身份证。【结论】以235份中国糜子核心种质为试验材料,利用PCR扩增和毛细管电泳筛选到7个糜子荧光SSR核心标记。基于糜子参考基因组信息将上述标记定位在4条染色体上。利用上述标记扩增供试材料,给出遗传多样性衡量参数,基于遗传距离将材料聚为8个类群,主成分分析解决了聚类结果中出现的偏差。依照最少引物区分最多种质的原则,利用十进制编码方式给出材料的字符串DNA分子身份证,结合表型数据,利用二维码在线软件构建了全部材料的二维码DNA分子身份证。

高粱DNA导入“豫麦66”引起后代变异及SSR分析

将高粱"抗5"DNA通过花粉管通道法导入小麦品种"豫麦66",其后代在株高、蜡质层、芒型、穗型、旗叶、成熟期等几个方面发生大量变异.通过对变异后代系统选择得到多个稳定的变异种质系,对D66-6、D66-1两个种质系的SSR分子标记检测,引物xgwm148、xgwm614、xgwm295、xgwm328、xgwm257检测出了较丰富的多态性DNA片段.

高粱DNA导入小麦“周麦16”引起后代变异的研究及SSR分析

[目的]将高粱DNA导入"周麦16"选育新的冬小麦变异种质系。[方法]将高粱"抗5"DNA通过花粉管通道导入小麦品种"周麦16",对变异后代系统选择稳定的变异种质系,并对得到的稳定变异株系进行SSR分子标记检测。[结果]将高粱"抗5"DNA导入"周麦16",其后代在株高、叶片蜡质层、芒型、穗型、旗叶、成熟期等几个方面发生大量变异。通过对变异后代系统选择得到稳定的变异种质系D16-1、D16-4等,对"周麦16"、D16-1、D16-4、高粱"抗5"基因组DNA的引物xgwm6、xgwm148、xgwm295、xgwm328、xgwm257检测出了较丰富的多态性DNA片段,其中xgwm6、xgwm257检出了高粱"抗5"DNA特有而"周麦16"没有的特异带型,进一步说明了D16-1、D16-4是由高粱"抗5"DNA片段嵌入"周麦16"基因组DNA变异而来。[结论]利用外源DNA导入技术可实现小麦远缘、超远缘遗传物质的转移,极大地丰富了小麦遗传的物质基础,为创造新的突破性的种质资源材料开辟了有效途径。

利用SSR创建中国北方黍稷资源DNA身份证

利用SSR标记,分析中国北方黍稷种质资源的区别与联系,根据DNA碱基的不同,制作出不同的DNA身份证,即构建字符串DNA分子身份证、条形码DNA分子身份证和二维码DNA分子身份证,为黍稷资源管理和保护提供依据。用14对高基元SSR(六碱基4对、五碱基10对)引物对8个省共20份黍稷资源进行分子身份证的构建,利用PowerMarker 3.25、PopGen 1.32软件计算遗传多样性参数,利用ID Analysis 4.0进行引物组合优化。结果表明,20份材料在10个位点共检测出等位变异10个;Shannon多样性指数(I)为0.7029(RYW7)~1.0880(RYW2),平均为0.9588;观测杂合度(Ho)为0.5000(RYW7)~0.8235(RYW12),平均为0.6866;有效等位变异(Ne)为1.6623(RYW7)~2.7923(RYW12),平均为2.4553;期望观测杂合度(He)为0.4113(RYW7)~0.6862(RYW2),平均为0.6024;多态性信息含量(PIC)为0.4886(RYW3)~0.7766(RYW8),平均为0.6298;Nei’s基因多样性指数(Nei)为0.3984(RYW7)~0.6598(RYW2),平均为0.5828。

基于微卫星标记的山西糜子资源DNA二维码创建

通过鉴定糜子种质资源,构建分子身份证,旨在为其保护遗传多样性提供理论依据,以来源于山西黄土高原生态区的21份糜子资源为材料,利用12个SSR标记(六碱基、五碱基和四碱基核苷酸重复序列分别为1、4、7对)筛选出9个遗传稳定性高、重复性好的标记,进行遗传多样性分析,利用相关软件构建材料的DNA二维码。结果表明,21份材料在12个位点的遗传多样性参数的观测等位基因平均为3.0000;有效等位基因介于2.5412~2.9959,平均为2.8412;多态性信息含量介于0.6010~0.7720,平均为0.7076;多样性指数介于0.9958~1.0979,平均为1.0661;观测杂合度介于0.5294~0.8883,平均为0.7058;期望杂合度介于0.6238~0.6842,平均为0.6646;Nei′s期望杂合度介于0.6065~0.6662,平均为0.6469。3个核心标记(RYW5、RYW8、RYW11)与其他标记相比相似系数过高,进行剔除处理;基于9个标记(RYW1、RYW2、RYW3、RYW4、RYW6、RYW7、RYW9、RYW10和RYW12)可以将21份材料全部区分。利用条形码在线软件与在线二维码技术分别构建了21份糜子资源的条形码和二维码。

高粱DNA导入小麦“矮早8”引起后代变异的研究及SSR分析

将高粱"抗5"DNA通过花粉管通道导入小麦品种"矮早8",其后代在株高、蜡质层、芒型、穗型、旗叶、成熟期等几个方面发生大量变异。通过对变异后代系统选择得到多个稳定的变异种质系;通过对"矮早8"、D8-1、D8-4、高粱"抗5"基因组DNA的SSR分子标记检测,引物xgwm6、xgwm148、xgwm295、xgwm328、xgwm257检测出了较丰富的多态性DNA片段,其中xgwm6、xgwm257检出了高粱"抗5"DNA特有而"矮早8"没有的特异带型,进一步说明了D8-1、D8-4是由高粱"抗5"DNA片段嵌入"矮早8"基因组DNA变异而来。

山西糜黍遗传差异评估及分子身份证构建

应用微卫星标记对糜黍资源进行遗传多样性分析,确定其遗传背景,有利于资源的合理高效利用。以80份山西糜黍核心种质为材料,44个SSR标记为检测工具,利用软件PowerMarker 3.25和PopGen 1.32计算遗传多样性衡量参数,使用MEGA 11.0.10软件绘制聚类图,使用NTSYSpc2.11a软件进行主成分分析,应用ID Analysis 4.0软件构建材料的DNA分子身份证。结果表明,80份材料在44个位点共检测出130个等位变异,平均每个位点检出3个;基于UPGMA聚类分析,80份材料划归4个类群(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ),分别以晋中市、忻州市、朔州市、忻州市材料为主。主成分分析将材料划归10类(G1~G10),其中,G1均来自大同市,G2均来自朔州市,G3均来自忻州市,G4均来自太原市,G5~G10分别来自阳泉市、晋中市、吕梁市、长治市、临汾市和运城市。综合多态性信息含量(PIC)和Shannon多样性指数(I)值得出,高于平均值的SSR引物有21对(RYW3、RYW7、RYW11、RYW14、RYW18、RYW26、RYW28、RYW29、RYW30、RYW31、RYW37、RYW39、RYW40、RYW49、RYW54、RYW56、RYW61、RYW62、RYW65、RYW67和RYW82)。利用ID Analysis 4.0软件分析,发现16个SSR(RYW62、RYW67、RYW56、RYW65、RYW61、RYW40、RYW37、RYW31、RYW82、RYW29、RYW28、RYW49、RYW39、RYW54、RYW18和RYW30)组合在一起可区分全部材料。通过在线二维码生成器,对试验材料的基本信息及字符串信息进行加工处理,可得到二维码DNA分子身份证。

北方春糜子区糜子种质分子身份证的创建

为了高效鉴定和数字化管理糜子(Panicum miliaceum L.)资源,创建糜子种质分子身份证,以来源于北方春糜子区的21份糜子资源作为试验材料,用14个高基元(四碱基重复)SSR构建分子身份证,利用PowerMarker 3.25、PopGen 1.32软件计算遗传多样性参数,利用ID Analysis 4.0进行引物组合优化。结果表明,14对引物中8对可作为候选核心引物,8对引物共检测出等位变异24个;有效等位变异(Ne)为2.4845~2.9712,均值为2.7194;Shannon多样性指数(I)为0.9877~1.0937,均值为1.0437;观测杂合度(Ho)为0.5263~0.8333,均值为0.7306;期望观测杂合度(He)为0.6121~0.6814,均值为0.6483;Nei’s基因多样性指数(Nei)为0.5975~0.6634,均值为0.6310;多态性信息含量(PIC)为0.5933~0.7608,均值为0.6905。14对核心引物中剔除6对(RYW2、RYW3、RYW4、RYW7、RYW13和RYW14)与其他引物相似系数过高的引物,用8对引物组合(RYW9、RYW10、RYW8、RYW12、RYW6、RYW5、RYW11和RYW1)可将21份材料区分。8对核心引物构建了21份糜子资源的字符串和条形码,在线二维码生成器中输入各糜子的名称、统一编号、生态区、来源、字符串等信息得到糜子的二维码DNA分子身份证。