为探讨粗叶悬钩子(Rubus alceifolius)叶绿体基因组特征及其与同科属植物叶绿体基因组的系统发育关系,本研究采用Illumina HiSeq 4000平台对粗叶悬钩子叶绿体基因组进行了测序、组装和注释,并对其序列特征、密码子偏好性、重复序列、简单重复序列(simple sequence repeats,SSR)和系统发育进行分析.结果表明,粗叶悬钩子叶绿体基因组总长度为156 266 bp,呈典型的四分体结构,包括大单拷贝区85 874 bp、小单拷贝区18 850 bp和反向互补重复区25 771 bp;共含有基因128个,其中蛋白质编码基因86个,tRNA基因34个,rRNA基因8个.密码子偏好性分析表明,亮氨酸(Leu)的密码子数量最多(5 189个),而半胱氨酸(Cys)的密码子数量最少(590个).从粗叶悬钩子叶绿体基因组中共检测出39个长重复序列及52个SSR位点.系统发育分析表明,粗叶悬钩子与七裂叶悬钩子(Rubus reflexus var.lanceolobus)、越南悬钩子(Rubus co-chinchinensis)、棕红悬钩子(Rubus rufus)聚为一支,亲缘关系最密切.本研究为蔷薇科(Rosaceae)悬钩子属(Rubus)植物的分子标记、物种鉴定、亲属关系解析和遗传多样性分析等研究提供科学依据.

目的:研究天麻的遗传多样性,分析杂交、自交天麻种质资源间的差异.方法:以26个天麻种质资源为材料,基于形态学标记对各种质的株高、蒴果数、花序长度、蒴果长度、蒴果宽度、块茎长度、块茎宽度、单重、有效成分含量等表型性状进行方差分析、聚类分析及相关性分析;结合SSR分子标记进行遗传多样性研究,并构建SSR指纹图谱.结果:天麻表型性状中,各性状的变幅不同,变幅较大的为蒴果重、单重、块茎长、鲜品产量、干品产量、天麻素含量、对羟基苯甲醇含量;变幅较小的为蒴果宽、茎秆粗、肚脐眼直径、横纹环数、折干率.相关性分析结果显示,部分性状间相关性显著;表型性状聚类结果显示,在阈值为11.32时,将天麻资源分为2大类群.从合成的7对引物中筛选出3对SSR特异性引物,PCR扩增获得较清晰的SSR指纹图谱.UPGMA聚类可明显区分天麻自交系及杂交系,与表型聚类分析结果较为一致.结论:利用形态学标记及SSR分子标记相结合的方法可有效区分天麻杂交组合及自交组合.

目的 基于遗传、环境因子与丹参Salvia miltiorrhiza品质性状之间的相关性,探究影响丹参品质的主导因子.方法 收集不同产区22个丹参居群(每个居群3个单株)、种植土壤以及气候因子数据.基于简单重复序列间区(inter-simplesequence repeat,ISSR)和目标起始密码子多态性(start codon targeted polymorphism,SCoT)标记分析了丹参不同居群遗传多样性和亲缘关系,利用高效液相色谱法(HPLC)测定了不同产区丹参中隐丹参酮、丹参酮Ⅰ、丹参酮ⅡA、丹酚酸B含量.利用原子吸收分光光度法、火焰光度计测定法、电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-OES)等技术测定了土壤的理化指标及矿质含量.结果 ISSR和SCoT标记分析结果表明,四川丹参居群单独聚为一类,山东丹参居群分布在不同的聚类组中.经相关性分析,气压、风速与丹参酮类物质的含量呈显著正相关,日降水量≥0.1 mm日数与丹参酮Ⅰ含量以及等位基因数(number of alleles,Na)、有效等位基因数(effective number of alleles,Ne)、Nei氏基因多样性指数(Nei's gene diversity index,H)、香农信息指数(Shannon information index,I)等遗传指数呈显著负相关;水汽压、相对湿度、日降水量≥0.1mm日数等与丹酚酸B含量呈显著正相关,与Na、Ne、H、I显著负相关;日照时数与丹酚酸B含量呈显著负相关,与Na、Ne、H、I显著正相关.隐丹参酮含量与土壤质地、矿质元素Cu、Mg含量显著相关;丹酚酸B含量与土壤有机质、K、碱解N、速效K含量显著相关.结论 遗传与环境因子互相作用影响了丹参的品质.四川丹参居群间遗传变异小,山东丹参遗传变异大,降水、湿度、日照是影响丹参遗传变异以及丹参酮和丹酚酸B积累的主要气候因子.土壤质地能影响隐丹参酮的积累,N肥能促进丹酚酸B积累.

为了解茶树菇(Agrocybe aegerita)种质资源的遗传多样性和筛选优良的茶树菇新品种,采用菌株拮抗试验方法观察了92株茶树菇菌株间拮抗反应及其类型,ISSR-PCR(inter-simple sequence repeat-PCR)分子标记方法对92株茶树菇菌株的遗传多样性进行了综合分析.拮抗试验将92株茶树菇菌株分为27组;筛选出的20条ISSR引物共扩增出317条清晰条带,多态性条带平均比率为82.60％;在遗传相似系数为0.742时,ISSR分子标记分析可将92株茶树菇划分为6大类群,拮抗试验和ISSR分子标记分析的结果基本一致.通过对比农艺性状分析,初步筛选出滇农5、滇农14、茶5-800、白茶、闽农5及滇农8作为工厂化生产茶树菇菌种.结果表明茶树菇的遗传多样性丰富,结合栽培出菇试验可为茶树菇品种选育和杂交育种的亲本选择提供参考.

为理解珍稀濒危兰科植物龙头兰(Pecteilis susannae)和景洪白蝶兰(P.hiawkesiana)的叶绿体基因组的基本特征,开发用于物种鉴定、保护遗传学和系统发育分析的分子标记,该研究利用二代测序技术对龙头兰和景洪白蝶兰进行浅层基因组测序,采用生物信息学分析方法进行叶绿体基因组的拼接、组装和注释,并与其他近缘物种进行比较基因组分析和系统发育分析.结果表明:(1)龙头兰和景洪白蝶兰的叶绿体基因组大小分别为154 407 bp和153 891 bp,由一对26 550 bp和26 523 bp的反向重复序列(IR)、84 204 bp和83 756 bp的大单拷贝区(LSC)、17 103 bp和17 089 bp的小单拷贝区(SSC)组成;均注释了 111个唯一基因,包括77个蛋白质编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因.(2)在叶绿体基因组中分别鉴定出94个和92个简单重复序列(SSRs).(3)二者之间存在706个单核苷酸多态性(SNPs)位点和152个插入缺失(InDels)位点,其中cpInDel 067等可以区分2个物种.(4)观察到1个差异较大的基因(accD)和9个高变区(rps19-psbA、matK-trnQ-UUG、psbM-psbD、trnT-UGU-ndhJ、accD-psaI、ycf4-cemA、clpP-psbB、ndhF-trnL-UAG、rps15-ycf1).(5)系统发育分析结果显示,龙头兰、景洪白蝶兰和鹅毛玉凤花(Habenaria dentata)的亲缘关系较近.在白蝶兰属2种叶绿体基因组研究中获得的SSR位点、InDels和高变区序列可为物种鉴定、开发利用及其资源保护提供有价值的遗传信息.

川柿(Diospyros sutchuensis)为极小种群和国家重点保护野生植物,分布范围狭窄,种群数量极少.目前,川柿基因组信息缺乏,在柿属(Diospyros)中的系统亲缘关系不明确.该研究通过Illumina平台对川柿叶绿体基因组进行测序,应用Getorganellev1.7.3.4和PGA软件对基因组进行组装和注释,使用DnaSP6.12.03软件进行多序列对比分析,并使用REPuter、Tandem Reapeats Finder和MISA软件进行重复序列分析,使用CodonW1.4和EasyCodemL软件分别进行密码子偏好性和选择压力分析.同时,基于4个不同的叶绿体基因组序列数据集,使用IQtree软件分析川柿与11个柿属物种的系统发育关系.结果表明:(1)川柿叶绿体基因组全长157 917 bp,包含1对26 111 bp的反向重复区、大单拷贝区(87 303 bp)和小单拷贝区(18 392 bp),GC碱基含量为37.4％.(2)川柿叶绿体基因组共注释到113个基因,包括79个蛋白编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因;共检测到49个长重复序列、27个串联重复序列和34个简单重复序列;蛋白编码基因中高频密码子31个,多数密码子末位碱基为A或U,编码亮氨酸的密码子使用最多;基因组编码区比非编码区更为保守,10个高变热点区域可作为潜在的分子标记;蛋白编码基因中有8个基因(ndhB、ndhG、ndhI、rbcL、rpoB、petB、petD、rps12)受到正选择压力.(3)系统发育分析显示,川柿与老鸦柿(D.rhombifolia)和乌柿(D.cathayensis)亲缘关系最为密切,它们与海南柿(D.hainanensis)共同形成一个单系分支.该研究结果既为川柿及柿属种质资源鉴定、遗传多样性保护以及种群恢复等提供了叶绿体基因组资源,也为阐明川柿的系统进化提供了重要的分子信息.

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.

本研究对分离自新疆不同地区老面酵头中 433 株酿酒酵母进行微卫星标记技术分析,研究新疆老面酵头中酿酒酵母遗传多样性.结果表明,新疆老面酵头中酿酒酵母观测等位基因数为1.3966-1.8599,平均有效等位基因数为 1.0463-1.1082,基因多样性指数为 0.0356-0.0850,Shannon指数为 0.1583-0.0682,其中,南疆酿酒酵母遗传多样性指数高于北疆.新疆各地域居群具有明显简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)基因特征,主要表现为 7 个类群(XJⅠ-XJⅦ),在6个微卫星位点上具有显著的基因型差异,并在120-160 bp和250-300 bp扩增位点多样性均明显少于参考菌株葡萄酒酵母 EC1118.居群 XJⅢ、XJⅣ、XJⅥ、XJⅦ在 250-400 bp 扩增位点少于XJⅠ、XJⅡ、XJⅤ;XJⅣ、XJⅤ、XJⅦ丰度明显大于 XJⅠ、XJⅡ、XJⅢ、XJⅥ和 EC1118.XJⅠ、XJⅤ、XJⅥ扩增位点在 300-400 bp 少于 XJⅡ、XJⅢ、XJⅣ、XJⅦ;XJⅠ、XJⅡ丰度比XJⅢ、XJⅣ、XJⅤ、XJⅥ、XJⅦ和 EC1118 低,XJⅢ、XJⅣ在 300-400 bp 丰度明显高于 XJⅠ、XJⅡ、XJⅤ、XJⅥ、XJⅦ.综合分析表明新疆老面酵头酿酒酵母具有丰富的遗传多样性和明显的地域分化.

荔枝蒂蛀虫Conopomorpha sinensis Bradley是专一性危害我国荔枝和龙眼的重要害虫.简单重复序列标记(Simple sequence repeat, SSR)为短串联重复序列或微卫星标记,其在荔枝蒂蛀虫偏嗜选择寄主的遗传进化机制研究和荔枝蒂蛀虫综合治理中具有重要意义.本研究基于高通量测序获得的荔枝蒂蛀虫转录组数据,利用MISA软件从68996条转录组unigenes结果中发掘出10521个SSR位点,出现频率为15.25%.荔枝蒂蛀虫转录组中SSR的主要重复类型为单碱基重复,占SSR总数的66.22%.其次是三碱基重复,占SSR总数的24.94%.在发现的33种重复基元中共筛选获得8种优势重复基元,其中A/T在单碱基重复基元中所占的比例达98.55%.基于筛选的SSR设计的9对引物中,有4对引物得到扩增预期大小的条带.荔枝蒂蛀虫SSR位点的信息分析将为探究荔枝蒂蛀虫种群遗传结构、遗传多样性和进化关系、害虫综合治理等提供重要科学依据.

基于毛细管电泳平台进行STR基因座分型是当前个体识别的金标准.二代测序技术支持STR序列多态分型,并有可能在法庭科学领域被广泛应用.相比长度多态性,STR测序可提供更大的信息量,但相关法庭科学参数的定量计算十分必要.本文建立了简单的STR基因座模型,分别计算了长度多态和序列多态STR模型基因座的法医遗传学参数,结果表明:对于单个STR基因座,其序列多态模型的个体识别力和非父排除率相比长度多态模型更高,说明序列多态STR遗传标记识别无关个体及排除非父的能力更强.在联用15个非连锁遗传模拟基因座进行法医DNA分析时,长度多态模型和序列多态模型的累积匹配概率分别在10-18和10-26量级;而如果要达到长度多态模型15个基因座的累积匹配概率(10-18),仅需使用10个非连锁模拟序列多态STR基因座.希冀此模型比较能为二代测序STR数据的法庭科学应用提供参考.