基于RAD高通量测序探讨中国85种杜鹃花属植物的分类

[目的]探讨RAD-seq技术在中国杜鹃花复杂类群分类与物种界定方面的优势。[方法]本研究对杜鹃花属85个种进行了RAD-seq测序,评估了数据的基本特征;同时,以马缨杜鹃基因组作为参考,获得高质量SNP位点,并进一步通过ADMIXTURE、PCA、GCTA及FastTree软件对其进行基因分型、聚类与系统树构建。[结果]本研究中85份材料比对至马缨杜鹃的平均比对率87.52%,在参考基因组上的平均覆盖度为5.21%,最终获得了620371个SNP位点。基于PCA、Structure聚类及系统发育树的分析结果,本研究支持目前在亚属水平(杜鹃亚属、常绿杜鹃亚属、马银花亚属、羊踯躅亚属、映山红亚属和长蕊杜鹃亚属)的形态学分类处理,并突出了鳞片在杜鹃属植物分类中的重要作用。[结论]RAD-seq数据产生的大量SNP位点可区分杜鹃花亚属和组内的大部分物种,说明其在复杂类群分类与物种界定方面具有可行性。

时空转录组研究进展

时空异质性是造成不同组织功能差异的关键因素,在细胞命运调控过程中发挥重要作用。时空转录组(stRNA-seq)是一项将定量转录组与高分辨率组织成像相结合的新兴组学技术。它将表达数据锚定到目标器官或组织的物理图上,并以无偏见的生物信息学方式对组织切片和细胞层进行分子表征,反映特定细胞内基因的时空异质性表达丰度。受益于高通量测序技术的快速发展,时空转录组为探究各类细胞基因表达的时空异质性提供了新的实验思路和方法。该文介绍了时空转录组的原理和发展进程,以及不同时空转录组的技术特点和优劣,总结了时空转录组在动物、植物和微生物中的应用,可为今后系统开展时空转录组研究提供理论参考。

分子标记及RAD测序辅助选择改造两系不育系水稻粒型

长粒型稻米具有垩白度低,直链淀粉含量高,蒸煮后坚韧蓬松的优点。为了改良水稻粒型,本研究以‘R15’为长粒型基因供体材料,‘Y58S’光温敏两系不育系作为轮回亲本进行改良,开发出了与控制粒型的qGL7紧密连锁的分子标记R072774。利用该分子标记在每一代选出含有长粒型基因的株系进行建库测序,利用RAD重测序数据进行基因组选择,选择含有长粒型基因且基因组背景最接近轮回亲本‘Y58S’的个体。从F2代开始进行回交,经过4代回交和1代自交,F2代及回交后代与‘Y58S’遗传背景平均相似率为F2(37.07%)<BC1F1(53.03%)<BC2F1(97.89%)。最终得到的新品系系‘深华香15S’总共有356 920 821 bp的片段与轮回亲本‘Y58S’一致,占基因组的95.62%。7号染色体22 482 655～29 697 621 bp区间被‘R15S’替换,使得新品系携带有长粒型基因。与亲本‘Y58S’相比,‘深华香15S’籽粒长度增加29%,长宽比增加了51.7%,成功培育出长粒型水稻不育系。本研究为快速选择、培育长粒型水稻提供了理论和实践参考。

利用MAS技术改良香稻‘R15’的直链淀粉含量

R15是适应性较广,产量较高的中熟晚籼香稻品系,但由于含有Wx^a基因,其直链淀粉含量高达23.5%,严重影响食用口感。因此,我们以含有Wx^b等位基因的不育系Y58S为供体,通过杂交、回交,利用RAD测序技术、分子标记辅助筛选等技术,经过8个世代的筛选,成功用Wx^b基因替换掉R15中的Wx^a基因,培育出1个新的纯合株系——‘深华R16’,其染色体上有10882234 bp长度的碱基,基因型和供体亲本‘Y58S’一致,占2.92%;有362363285 bp长度的DNA片段基因型和受体亲本‘R15’一致,占97.08%;其直链淀粉含量为14%。将‘Y58S’分别与‘深华R16’和‘R15’进行组配,结果表明,‘Y58S’/‘深华R16’组合的直链淀粉含量(13.9%)低于‘Y58S’/‘R15’组合的直链淀粉含量(19.9%),其它米质性状与农艺性状基本一致。本研究为分子标记辅助育种提供了新思路,培育出一新的水稻品系。