利用SSR标记研究甘蓝型油菜叶绿体基因组DNA多态性

叶绿体基因组具有母性遗传、单倍性、高度的保守性和明显的种内差异等特点。研究不同品种叶绿体基因多样化程度,可为甘蓝型油菜的收集与引种及遗传改良提供指导。利用15对特异性叶绿体SSR标记对287份国内外甘蓝型油菜叶绿体基因组多样性进行了分析,结果显示,在15对叶绿体SSR特异引物中,5对引物扩增产生多态性条带合计19条,平均每对引物检测出3.8条多态性条带;287份材料共划分成14个单倍型,优势单倍型H01占比74.91%、H02占比13.59%、H03占比4.88%,其余11种单倍型(H04-H14)占比合计6.62%;H02为波里马、陕2A胞质类型,为中国特有单倍型;国外甘蓝型油菜中,俄罗斯与瑞典的单倍型较丰富,引进俄罗斯与瑞典的资源能更高效拓宽中国甘蓝型油菜的遗传多样性本底。本研究还获得2对引物(MF-4和ccmp2)得到特异条带,并为此建立了快速鉴定波里马、陕2A胞质类型的方法,为波里马与陕2A细胞质类型材料的鉴定与保护提供了方法。

柑橘体细胞胞质遗传及叶绿体SSR引物开发

以38个组合的柑橘体细胞杂种（或胞质杂种）为试验材料,综合应用RFLP、CAPS和cpSSR分子标记技术,对这些杂种的线粒体和叶绿体遗传组成进行了分析;同时对试验技术体系进行了完善与拓展,开发了柑橘叶绿体SSR标记;并对柑橘愈伤组织长期继代保存过程中胞质基因组遗传变异进行了分析,主要结果如下：

珍稀濒危飘带兜兰叶绿体全基因组种内变异研究

飘带兜兰(Paphiopedilum parishii)分布范围狭窄,仅在中国、缅甸、泰国以及老挝有少量分布。近年来,因生境破坏和人为滥采而导致飘带兜兰野生种群极度缩减。为开发种内多态性的分子标记用于保护生物学研究,该研究对飘带兜兰4个野生个体经测序、组装、注释获得的叶绿体基因组序列,与已公布的飘带兜兰2个个体的叶绿体全基因组序列进行比对,分析飘带兜兰叶绿体基因组的种内差异。结果表明:(1)飘带兜兰叶绿体基因组具有典型被子植物叶绿体基因组环状四分体结构,基因组长度为154 403~154 809 bp,共编码129个基因,包括78个蛋白质编码基因、39个tRNA基因、8个rRNA基因,以及4个假基因。(2)在飘带兜兰6个个体叶绿体基因组中检测到103~107个简单重复序列(simple sequence repeats, SSRs)位点,其中21个SSR位点具有多态性。此外,在6个个体叶绿体基因组中还检测到60个长序列重复,包括17~21个正向重复、18~29个反向重复、9~16个回文重复、4~9个互补重复。(3)通过比较6个个体叶绿体基因组序列的核苷酸多样性,共发现70处变异,包括10个单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNPs)、60个插入缺失(InDels)。其中,有3个SNP位点发生了非同义替换,导致编码功能基因的氨基酸发生改变;19个插入缺失多态性较高,具有开发为分子标记的潜力。(4)通过计算核苷酸多样性值(Pi)共发现8个有变异的区域,Pi值为0~0.006 32,其中变异度较大的是rps3-rpl22、trnL-UAC-rpl32、rpoB-trnC-GCA以及ycf4,这些高变区可开发为分子标记用于评估飘带兜兰遗传多样性。(5)系统发生分析结果表明,飘带兜兰6个个体叶绿体基因组序列聚在一起,与长瓣兜兰互为姐妹群。综上表明,飘带兜兰叶绿体基因组的SSRs、长序列重复、SNPs、InDels以及核苷酸序列呈现了足够的种内多样性,可开发成分子标记用于该种的系统演化及保护生物学研究。

薏苡叶绿体基因组的SSR位点分析及种质亲缘关系鉴定

为薏苡叶绿体基因组生物信息的开发综合应用、品种分子鉴定及种质亲缘关系分析提供参考,根据Genebank数据库公布薏苡叶绿体基因组的DNA序列信息,利用生物信息学方法分析薏苡叶绿体基因组的SSR位点及分布特征,进而利用Primer 5.0软件设计SSR位点上下游250bp侧翼引物,并利用PCR扩增筛选SSR多态性引物,根据SSR扩增产物的多态性,利用UPGMA方法对14份薏苡种质材料进行聚类分析以确定其亲缘关系。结果表明:在全长140 745bp的薏苡叶绿体基因组DNA中,共搜寻到38个SSR位点,平均每3 835个碱基出现1个SSR位点。其中,在大单拷贝区(LSC)有30个位点,占所有标记数目的78.95%;小单拷贝区(SSC)有4个位点,占10.53%;2个反向重复区(IRa和IRb)各有2个位点,均占5.26%。单核苷酸重复的SSR位点有16个、二核苷酸重复5个、三核苷酸重复2个、四核苷酸重复9个、复合核苷酸重复4个、五核苷酸重复和六核苷酸重复均为1个,出现频率分别为42.11%、13.16%、5.26%、23.68%、10.53%、2.63%和2.63%。在筛选的38条引物中,有21条引物在14个薏苡种质材料中表现出多态性,占有效扩增引物的55.3%。聚类分析将14份薏苡种质材料分为两类,Y07号种质材料单独为Ⅰ类,其余13个种质材料聚为Ⅱ类。

三樟黄贡椒叶绿体基因组特征研究

三樟黄贡椒是中国十大名椒之一,其叶绿体基因组全长为156759 bp。通过重复序列分析和密码子偏好性分析,发现有长串联重复序列5个,长散在重复序列28个,简单重复序列(SSR)159个;叶绿体基因组密码子偏好性较弱,偏好使用A/U结尾的密码子。本研究明确了三樟黄贡椒叶绿体基因组信息,丰富了辣椒属叶绿体基因组数据库,并将为三樟黄贡椒种质资源鉴定评价和开发利用提供数据支持。

叶绿体微卫星在植物种质资源研究中的应用

叶绿体微卫星(chloroplastsimplesequencerepeat,cpSSR)是近年来发展起来的一种新型高效的分子标记技术,由于具有微卫星标记共显性、高多态性、分布广泛性等优点又兼顾到叶绿体基因组结构简单、相对保守、单亲遗传等特点,目前广泛用于植物群体遗传分析及系统发育分析研究,在更高分类水平和自然植物群体间基因漂移研究上特别有用。本文就cpSSR分析技术的原理、特点、引物开发等方面进行了介绍,并针对其在群体遗传结构、基因流动进化、物种演化、胞质遗传特性、种群分类等方面的研究进展进行了综述,并据此提出问题和展望。

杉木叶绿体微卫星及其单倍型变异分析

杉木是我国南方重要的用材林树种,但其分子标记开发滞后于其他树种。文章利用种(属、科)间扩增法,从来源于黑松、日本柳杉等的21个叶绿体微卫星(SSR)位点中为杉木筛选适合的标记。结果表明:候选标记位点中有10个能够成功扩增,其中2个位点(CJCP1m_004和CJCP2m_002)具有多态性,其单倍型数量(A)分别为2和6,多样性指数(H)为0.233和0.733。多态性位点的单倍型序列分析结果表明,源于日本柳杉的CJCP2m_002在杉木中属高变异位点,其SSR重复单元类型为(AT)n··(T)n,不同于来源物种的重复单元类型(AT)n。筛选得到的叶绿体微卫星(SSR)标记在杉木分子遗传学研究中具有重要用途。

叶绿体DNA分析技术及其在栗属植物中的应用

被子植物叶绿体DNA母性遗传,有独立的进化路线,基于叶绿体DNA的分析技术在分子系统学、资源多样性评价、杂种鉴定等方面具有重要作用。栗属植物资源丰富,分布广泛。概述了叶绿体DNA分析技术在栗属植物中的研究进展,阐述了包括PCR-RFLP、DNA杂交、叶绿体SSR标记技术和叶绿体基因区段测序分析技术在内的分子标记技术的原理、特点及其在栗属植物中的应用。并对今后如何开发叶绿体DNA标记用于栗属植物的研究进行了展望。

甘蓝种和芥菜型油菜细胞质的遗传多样性

对36份供试材料(15份甘蓝种材料、12份芥菜型油菜、4份不同细胞质类型的甘蓝型油菜、2份白菜型油菜及黑芥、埃塞俄比亚芥、芸芥各1份)进行叶绿体和线粒体SSR分析。7对多态性叶绿体特异的SSR引物在参试材料中共检测到31条多态性条带,每个位点等位基因为3～8个,平均4.43个,PIC值为0.234～0.711,平均为0.550。2对线粒体特异的SSR引物检测到多态性条带数分别为3和5,PIC值分别为0.409和0.558。将线粒体与叶绿体的SSR标记合并,36份材料的遗传相似系数为0.538～1.000,在遗传相似系数0.700处,36份材料可明显分为5类,分别为芥菜型油菜、甘蓝型油菜和白菜型油菜、埃塞俄比亚芥和黑芥、甘蓝、芸芥,结果与传统的分类一致。芥菜型油菜内存在4种单倍型,而甘蓝仅有一种单倍型,芥菜型油菜材料间的细胞质遗传多样性高于甘蓝种材料间的细胞质多样性。

蒙古莸叶绿体基因组微卫星位点分析及引物筛选

本研究旨在为蒙古莸在分子水平上提供理论依据,以便对濒危稀有种制定科学的保护策略。本研究下载GenBank数据库公布的蒙古莸叶绿体基因组信息,利用生物信息学对蒙古莸叶绿体基因组进行cpSSR分析。利用MISA软件全面搜索蒙古莸叶绿体基因组SSR分子标记,并对其分析;运用Primer Premier 3.0设计并筛选多态性较好的引物用于后续研究。在全长151 707 bp的蒙古莸叶绿体基因组中,共鉴定出31个cpSSR位点,位点间平均分布距离为4 893.77 bp,其中以单核苷酸重复为主,且主要分布于LSC区,占SSR位点总数的74.19%;其次是四核苷酸重复,分布于LSC及SSC两区,占SSR位点总数的19.35%,分布最少为三核苷酸,仅占总位点数的3.23%。将所有31个位点合成31对叶绿体微卫星引物,通过毛细管电泳检测,最终筛选出8对多态性引物。此外,挑选多态性好的马鞭草EST-SSR引物,扩增结果产生非特异性条带,且与马鞭草扩增片段范围相差较大。基于软件的参数设置,单核苷酸重复数量占比最多,三核苷酸重复占比最少;从31对引物筛选出8对多态性引物,扩增率达100%,多态率为26%;此外,马鞭草与蒙古莸的扩增条带范围相差较大,说明二者有较大差异的遗传背景。在此基础上,本研究为后续蒙古莸的种质鉴定、系统发育、群体遗传进化分析提供理论依据。

小麦品种渝麦13号细胞质类型的分子标记鉴定

为从分子水平对小麦渝麦13号进行细胞质类型鉴定,本研究以野生燕麦、普通小麦(中国春和薛早)及30份具有小麦属和山羊草属不同细胞质类型的核质代换系为参照,利用24个小麦叶绿体SSR分子标记对小麦品种渝13号及其衍生后代进行了分析。结果发现,5个标记的扩增带型在渝麦13号及其衍生后代和普通小麦材料之间表现出明显的多态性,说明小麦品种渝麦13号及其衍生后代的细胞质类型与普通小麦材料不同。通过比对野生燕麦细胞质和T型细胞质的带型发现,在24个标记中,有15个分子标记在野生燕麦细胞质和T型细胞质间表现出明显的多态性。在这些多态性分子标记中,渝麦13号及其衍生材料细胞质的扩增带型与T型细胞质的带型完全一致,而与野生燕麦的带型不一致。通过比对渝麦13号和其他29份小麦核质代换系的细胞质扩增带型后发现,渝麦13号与这些代换系均不同。因此,小麦品种渝麦13号及其衍生系的细胞质类型很可能为T型。