芝麻EST-SSR标记的开发和初步研究

为加速分子标记在芝麻研究中的应用,利用网上现有的芝麻EST(expressed sequencetags)数据信息,开展了芝麻EST-SSR功能性标记的开发和利用研究。在所有的3328条芝麻EST序列中共确认得到1785条非冗余EST序列。其中,在含有微卫星重复的148条序列中共检测有155个EST-SSR。非冗余EST序列总长为774.27kb,平均每4.99kb含有一个EST-SSR。EST-SSR的分布频率和特征分析表明,以AG/TC为重复基元(motif)的SSR出现最多,占总SSR的37.42%。利用这些序列,设计开发了50对EST-SSR引物,并分别选用36个芝麻、2个棉花、2个大豆和2个油葵进行多态性和通用性研究。其中44对引物在供试芝麻材料中扩增出条带,共产生108个位点,平均每对引物产生2.45个位点,多态信息含量(polymorphism information content,PIC)平均值为0.390。根据遗传相似性系数进行聚类,有26个芝麻材料聚类在两个大的亚类(III和IV)中,聚类结果表明芝麻的基因型与地理来源之间没有必然的联系。此外,分别有2对、3对和4对引物可以在棉花、大豆和油葵中进行通用性扩增。本研究证实这种全新开发的芝麻EST-SSR标记在芝麻遗传多样性分析、遗传图谱构建以及比较基因组等研究方面有广阔的利用前景。

4种甘草属植物EST-SSR引物开发及其亲缘关系分析

通过乌拉尔甘草表达序列标签(EST)数据库查找甘草属的SSR位点,并利用Primer 3.0软件在线设计EST-SSR引物,对来自甘草属4个种22份材料的EST-SSR指纹图谱特征和聚类结果进行分析,为探讨甘草属种间亲缘关系和疑难种的分类地位提供分子依据。结果显示:(1)去掉冗余序列后共得到441条EST序列,获得504个SSR位点,其中二核苷酸为重复单元的序列最多为350个,占69.44%,重复类型中以TC/AT、TA/AG形式的微卫星最为丰富。(2)设计的40对EST-SSR引物,均能扩增出清晰条带,其中15对引物具有多态性,在22份甘草属植物材料中共获得等位基因59个,平均每对引物检测到3.93个等位基因位点,扩增产物多态性比率为89.44%,能很好地表征甘草属种间的等位基因差异。(3)引物Primer 64对4种甘草属植物均能扩增出特异性条带,黄甘草在180和220bp 2个位点分别与光果甘草、胀果甘草基因共享,具有杂交种特征。(4)聚类分析表明,当相似性系数为0.82时,22份材料被划分为四组(与经典分类结果一致),第一组为内蒙古杭锦旗分布的乌拉尔甘草;第二组为新疆巴楚分布的光果甘草、黄甘草;第三组为新疆石河子分布的胀果甘草、黄甘草;第四组为新疆石河子分布的乌拉尔甘草;不同居群的黄甘草遗传分化较大,可能与同域分布亲本种的差异及种间的渐渗杂交有关。研究表明,开发的15对EST-SSR引物在甘草属内具有很好的适用性,可以为该属的种间亲缘关系和种内遗传分化研究及物种鉴定提供分子依据。

花生栽培种EST-SSRs分布特征及应用研究

利用自行开发的20160条花生栽培种荚果EST,通过序列拼接,获得8289条无冗余EST。经搜索,共检测出740个SSR位点,分布于651条EST中,发生频率为7.8%,平均每6.8kbEST序列含一个SSR位点。功能注释结果表明具生物过程、分子功能和细胞组分的EST分别为73、111和56条。在花生荚果EST-SSR中,三核苷酸重复类型出现频率最高,占总SSR的62.8%,其次是二核苷酸重复类型,占总SSR的33.6%。在出现的26类重复基序中,AG/TC重复基序出现频率最高,AAG/TTC次之。利用Primer premier5从651条含有SSR的EST中共设计引物233对,从中随机选取100对引物检测EST-SSR在花生栽培种中的多态性及在野生种中的可转移性。结果表明,有86对引物在供试的22个花生栽培品种中得到有效扩增,其中10对在栽培种中具有多态性,每对引物检测出的等位基因数2～3个,平均2.2个。可扩增引物在野生种中的可转移率为12.5%～100.0%,平均96.0%。在野生种间检测出多态性的引物76对,每对引物检测出等位基因2～9个,平均4.06个。

用EST-SSR分子标记技术构建大白菜核心种质及其指纹图谱库

利用EST-SSR分子标记对大白菜种质资源基因库中686份样品所代表的1900份大白菜种质资源进行分析研究。构建大白菜种质资源的核心种质并且形成核心种质的EST-SSR指纹图谱库。结果表明利用4组鉴定白菜品种的EST-SSR的特异性标记组合,获得近158个EST-SSR多态的标记,对大白菜种质资源基因库中686份样品所代表的1900份大白菜种质资源进行核心种质的构建提供了分析数据。形成的核心种质包括168份样品,占库存资源的8.8%,它的多态位点百分率保持了原群体的100%。所构建的核心种质涵盖了原资源的绝大部分区域来源的品种,包含了早、中、晚熟品种中所有典型的大白菜类型和其相关的特征特性。并进一步进行了核心种质资源遗传多样性分析。核心种质的EST-SSR指纹图谱库中,每一份样品的指纹都是唯一的,为登记、评价、整理、分发、繁殖等种质资源库的管理和育种者对其材料的利用提供了重要的有价值的信息。EST-SSR标记组合是构建中国大白菜核心种质及其指纹图谱的经济、高效的方法。

西洋参EST资源的SSR信息分析

为了进一步利用现有的西洋参EST-SSR资源,从NCBI公共数据库中下载了4988条西洋参EST,全长为2616.042 kb。含SSR的EST序列313条,共349个SSR,平均每相隔7.5 kb出现1个SSR。SSR出现的频率和平均长度分别为7.00%和24.4 bp。在1-6 bp的重复基元中,三核苷酸重复基元出现频率最高,为34.09%;其次为二核苷酸重复基元和单核苷酸重复基元,分别为32.09%和21.78%。出现最多的重复基元为A/T（20.9%）,其次是AT/TA（16.9%）。结果显示,西洋参的EST数据库中SSR序列出现频率较高,类型较丰富、多态性较高,根据西洋参EST建立其EST-SSR标记是一条简便而又有效的途径。

以SRAP和EST-SSR标记分析芝麻种质资源的遗传多样性

利用SRAP和EST-SSR分子标记对192份国内外芝麻种质资源进行遗传多样性分析。结果表明,2种标记都能很好地揭示品种间遗传关系;在31对SRAP引物组合扩增的270个等位基因中多态性占62.08%,平均每对引物可以检测5.45个;25对SSR引物扩增的136个等位基因中56.28%呈多态性,平均每对检测引物产生3.04个。UPGMA聚类结果显示,在相似性系数为0.70时,192份材料可被分为3个类群;阈值为0.75时类群Ⅰ又可分为6组,表明芝麻品种遗传多样性比较丰富。我国南部地区芝麻品种遗传多样性(多样性指数Hi=2.572)较中部(Hi=2.117)和北部地区(Hi=2.114)丰富。分析结果将有助于更好地保护和利用芝麻种质资源,并为育种工作提供依据。

基于EST信息的百合SSR标记的建立

依据已知的百合EST(expres sedsequence tags)序列信息,开发新的SSR(simple sequence re-peats)标记,在NCBI的EST数据库1688条EST中检索到98条含有101个SSR的序列,SSR的检出率为5.98%,其中三核苷酸重复类型占主导地位,出现频率为2.84%。EST-SSR的重复基元共搜索到47种,其中三核苷酸重复基元类型最为丰富,大约占重复基元类型总数的一半。利用部分EST-SSRs序列共设计23对SSR引物,以铁炮百合‘Snow Queen’DNA为模板,对引物进行筛选,其中18对引物有扩增产物,占所设计引物总数的78.26%;进一步用这些引物在5个杂种系列13个百合品种进行多态性测试,显示多态性的引物占可扩增引物的66.7%。本研究结果证明了基于百合EST信息建立SSR标记是一种有效而又可行的方法。

甘蓝型油菜一个代表性核心种质的遴选

【目的】分析甘蓝型油菜的遗传多样性,遴选核心种质。【方法】将来自欧洲、亚洲、加拿大、澳大利亚和中国几个不同地区的甘蓝型油菜500余份,按照其品质特点、地理位置、生长习性分组并按比例取样,建立由87个品种组成的预选核心种质。采用EST-STS标记和SSR标记对其进行分析,剔除遗传冗余,选出代表该500余份资源的核心种质并进行分子标记多样性评价和表型特征分析。【结果】在相同的选择背景下,EST-STS和SSR标记的多态性检出率相仿(39%～40%),每对EST引物与SSR引物产生的多态性条带相近。聚类分析在遗传相似系数0.65处把87个品种分成中国和国外油菜两个类群,进一步在约0.70处类群Ⅰ和类群Ⅱ又分别产生中国"双低"、中国"双高"以及欧洲冬油菜和欧洲春油菜各两个亚组。根据遗传多样性分析,剔除遗传相似系数大于或等于0.85的遗传冗余,获得78个品种的核心种质。【结论】EST-STS是一种经济、有效具有功能信息的分子标记,功效与普通SSR标记相仿;遗传多样性和聚类分析结果为甘蓝型油菜4个组的划分提供了依据;78个品种组成的核心种质保留了预选核心种质的遗传多样性和结构,可作为本研究中500余份品种资源的核心种质加以利用和保存。

冰草EST-SSR引物和小麦EST-SSR引物在黑麦属基因组的通用性分析

为研究黑麦属植物的遗传多样性,开发R基因组特有的分子标记并绘制其遗传连锁图谱,选用1 343对冰草EST-SSR引物和786对小麦EST-SSR引物对新疆杂草黑麦和栽培黑麦(共计6份材料)的全基因组进行了PCR扩增,结果显示,有679对冰草EST-SSR引物能够扩出清晰的条带,占引物总数的50.6%;其中有187对引物在6份黑麦材料基因组中扩增产物表现为多态性,占其引物总数的13.9%,平均每对引物扩增条带数为1.1。有364对小麦EST-SSR引物可扩增出清晰的条带,占其引物总数的46.3%;其中有135对引物在6份黑麦材料基因组中扩增产物具有多态性,占其引物总数的17.1%,平均每对引物扩增条带数为2.0。冰草EST-SSR引物在黑麦中的有效扩增效率高于小麦EST-SSR的有效扩增效率,但扩增多态性后者大于前者。两种来源引物扩增强带比率分别为51.8%和32.6%。结果表明小麦和冰草的EST-SSR引物均可用于黑麦基因组分析研究。

EST-SSR荧光标记毛细管电泳检测法在豌豆上的应用及评价

试验采用MegaBACE 1000 DNA分析系统,利用荧光标记豌豆EST-SSR引物,建立豌豆EST-SSR荧光标记毛细管电泳检测法,并对该检测法的特点进行了分析和评价。结果表明,试验所建立的毛细管电泳荧光标记检测法能准确地识别片段大小、重复性好,可以明确区分不同等位基因;同时,通过采用两种不同颜色的荧光标记,可使检测192个样本的时间缩短在2h之内。可见,本试验所建立的毛细管电泳荧光标记检测法具有高通量、高效率、高精确性等优点。

柿属EST-SSR引物设计及遗传多样性研究

利用从NCBI上下载的9 474条EST(Expressed Sequence Tags)序列,设计并开发EST-SSR引物,用于柿属种质资源的遗传多样性研究。下载的初始序列拼接成1 390条重叠序列和4 097条无重复序列。用SSRHunter软件搜索到601条EST序列中含有540个SSR。SSR出现频率为10.96%,其中以2核苷酸为主。依据检出的SSR-ESTs序列设计SSR引物100对,对9个柿属(Diospyros L.)种质资源样品进行了PCR扩增,其中42对引物有扩增带,占设计引物的42%,其中30对引物有多态性,占可扩增引物的71.4%。同时发现引物15是美洲柿(雄)的特异引物;引物30是青化北野柿的特异标记;引物69和引物80为美洲柿的特异引物;引物99是无核软枣的特异引物。

利用SSR、EST．SSR、SNP标记对鲤食物转化率、体厚、体质量3种性状的分析

利用Windows Map Manager2.0的标记回归法对鲤(Cyprinus carpio L.)F2群体进行单标记定位分析。用91个SSR标记、33个EST标记、364个SNP标记对鲤进行全基因组扫描,结果得到与食物转化率、体厚、体质量3个性状显著相关(P<0.05)的标记,分别为27、35、27个,其中与食物转化率相关的标记SNP0041、SNP0044,其相关性达到极显著水平(P<0.001),贡献率分别达到15%、16%。这些标记可作为分子标记辅助育种的参考标记。将得到的与食物转化率显著相关的EST座位HLJE14、HLJE253和与体质量显著相关的HLJE253座位在NCBI上进行BLAST比对,结果显示HLJE253与斑马鱼上编码ORF2结构蛋白的基因相关,相关程度达61%。将得到的与3种性状相关的SNP标记在NCBI上进行序列查找,通过Blast比对找到相关的基因,并对可能的功能作了注释。

芝麻EST-SSR引物的开发与应用

为丰富芝麻EST-SSR引物,本研究从实验室构建的高油芝麻品系中芝14号的不同种子发育期cDNA文库中获得45 569条表达序列标签(expressed sequence tags,EST),通过前处理得到总长17.428Mb的无冗余EST共32 421条。利用MISA和SSR finder软件包工具对EST序列进行SSR位点查找,在这些序列中发现有1 688条Unigene,共有1 949个SSR。共226个序列含2个或2个以上SSR位点。这些SSR中出现频率最高的重复基序类型为三核苷酸(74%)。为开发芝麻EST-SSR引物,探讨EST-SSR用于芝麻品种遗传差异研究的可行性,用12份不同含油量品系材料评价其中34对与油脂代谢相关的基因SSR引物,全部成功扩增,共有3对引物获得多态性条带。结果表明,芝麻EST-SSR标记开发效率较高,对于芝麻品种的鉴定与遗传多样性分析具有很高的应用价值。

国产主要花椒的同工酶分析

采用聚丙烯酰胺凝胶电泳,检测了花椒属3个种共6个试材的超氧化物歧化酶(SOD)和酯酶(EST)同工酶。结果表明:SOD同工酶共分离出9条酶带,Rf在0.392～0.677之间,Rf0.392带为共有带。EST同工酶共分离出12条酶带,Rf在0.304～0.584之间,没有发现共同带。通过2种同工酶酶谱相似系数分析发现,同为青椒类的金阳藤椒和金阳树椒的酶谱相似系数达100,应为同一品种的不同品系。青椒与栽培的红椒的酶谱相似系数在20～44.4范围内,亲缘关系较远。而竹叶椒与青椒和红椒的相似系数则在40.0～53.3之间,证明它与2者都有较近的亲缘关系。另外,通过同工酶酶谱,可以鉴别花椒属不同的种。

SCoT与EST-SSR标记检测甘草属(Glycyrrhiza L.)植物遗传多样性的比较研究

为探讨SCoT、EST-SSR标记技术在甘草属植物遗传多样性研究的适用性,采用SCoT、EST-SSR分子标记对甘草属8自然居群的4种1变种共计14个个体进行基因组DNA的多态性检测。实验筛选出的18对SCoT通用引物共扩增出313条带,其中312条为多态性条带,平均多态率(PPB)为99.68%,平均有效等位基因数(Ne)和位点品均期望杂合度(He)等遗传参数与EST-SSR标记无显著差异。多态性检测效率高的标记为SCoT,E=17.333,Ai=21.145,高于EST-SSR,E=6.909,Ai=8.719。SCoT与EST-SSR标记聚类分析结果趋势相似,均将14份材料划分为3组,与基于形态学分类结果一致。2种标记相比,EST-SSR(0.820)产生的平均相似系数范围大于SCoT(0.785),EST-SSR标记个体间遗传差异检测能力略高于SCoT。结果表明SCoT和EST-SSR两种标记均可揭示甘草属种间与种内的遗传多样性水平以及亲缘关系,是进行甘草属植物自然群体的遗传结构、种间基因渐渗等研究的有效分子标记。其中,SCoT标记多态性高,信息量大,更适于甘草属植物种质资源的遗传多样性分析;个体间遗传差异检测上EST-SSR标记效果更佳,更利于疑难种鉴定及亲本分析。

黄瓜胞质6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因克隆及序列分析

根据6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(6-phosphogluconate dehydrogenase,6PGDH)基因的保守氨基酸序列设计简并引物,应用RT-PCR技术从黄瓜栽培种品种'北京截头'(Cucumis sativus'Beijingjietou')叶片中获得了640bp的特异片段,以该序列在EST数据库进行同源检索筛选,发现甜瓜EST序列AM715537.2与之高度一致,据此设计引物经RT-PCR扩增、分子克隆和序列拼接,获得了黄瓜6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因全长序列,命名为Cs6PGDH(GenBank登录号FJ610345)。序列分析表明,该基因全长1829bp,其中开放读码框(ORF)长1488bp编码495个氨基酸组成的多肽,编码区内无内含子存在,5′、3′端非翻译区长度各为70bp和271bp。Blast同源性分析显示该基因编码的氨基酸序列与拟南芥、大豆、水稻、玉米、菠菜等物种6PGDH基因有74%以上的一致性。由于与其他物种胞质6PGDH相类似氨基酸N端都缺少长度约为40aa的转运肽,推断Cs6PGDH为黄瓜胞质6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶基因。

刺槐EST-SSR标记PCR反应体系的优化

为建立一套适用于刺槐EST-SSR标记的PCR反应体系,采用L16(45)正交试验设计结合单因素试验,对刺槐EST-SSR PCR反应体系中的5个主要因素:引物、DNA模板、dNTPs、Mg2+和Taq DNA聚合酶进行优化试验。结果表明:在20μL反应体系中,各反应因素的最佳水平为0.5μmol/L引物、30 ng模板DNA、0.15 mmol/L dNTP、0.5 mmol/L Mg2+、1.0 UTaq DNA聚合酶。利用随机挑选的3个刺槐优良无性系品种和7对EST-SSR引物对优化体系进行验证,结果均能获得稳定、清晰的条带,证明该体系稳定可靠。此优化体系的建立为刺槐EST-SSR标记的开发以及利用EST-SSR标记深入研究和利用中国刺槐种质资源奠定基础。

黄瓜EST中SSR的分布特征分析

从葫芦科基因组数据库下载513 801条黄瓜EST,经EST-trimmer软件和CD-HIT程序预处理,共获得381 022条非冗余EST。利用Perl程序MISA搜索到SSR位点15 665个,检出率为4.11%。单、二和三核苷酸重复为主导类型,占EST-SSR总数的95.98%。A/T、AG/CT和AAG/CTT作为单、二和三核苷酸的优势重复基元,分别占EST-SSR总数的21.43%、15.68%和19.27%。

柿EST-SSR标记在柿属植物中的通用性研究

公共数据库和柿转录组测序产生的大量EST序列为开发新的SSR标记提供了有效资源。我们在前期利用这些数据开发出112个EST-SSR标记,此次研究选用其中11个标记对柿属(Diospyros L.)15个种20份试材进行了标记通用性检测。结果表明,所有引物均能扩增出产物,多态性引物比率达100%,并且UPGMA聚类结果可靠,说明柿EST-SSR标记在近缘种中可以通用。上述通用性标记为柿属植物遗传多样性研究提供了标记资源。

辣椒EST-SSRs标记的通用性研究

为研究辣椒EST-SSRs标记在主要茄科蔬菜间的通用性,从NCBI数据库下载118 900条辣椒相关EST,对其进行SSR位点搜索,用含SSR位点的辣椒ESTs设计的200对EST-SSRs引物对17份辣椒材料、24份番茄材料、16份茄子材料进行PCR扩增,有效扩增比率分别为98%、94.5%、90.5%,多态性比率分别为35.5%、29.5%、26.5%。多态性引物对辣椒、番茄、茄子的特定亲本及其杂种一代F1的亲缘关系进行检测,均能达到预期效果,试验结果说明从辣椒相关EST数据库中开发的SSR引物在茄科植物中有较好的通用性。