为解析江西省辣椒育种骨干亲本材料的遗传多样性并构建其DNA指纹图谱,本研究利用毛细管电泳和SSR分子标记技术对江西60份辣椒种质材料进行位点检测.结果表明,49对SSR引物共检测到202个等位基因,平均4.122个,平均有效等位基因为2.172个,平均香农信息指数为0.850,平均多态信息含量为0.414,说明60份供试材料具有较为丰富的遗传多样性;平均期望杂合度0.475大于观测杂合度0.126,表明多代自交导致材料纯合度较高.聚类分析、群体结构分析和主坐标分析结果一致,即江西辣椒育种亲本材料以南方地区和小果型尖椒材料为主,遗传背景狭窄且保持较纯的血统.此外,本研究根据多位点匹配分析确定了 PM1、CAMS-855、CO911525S、PM22、HpmsE015和Hpms1214为核心引物,并利用这6对核心引物构建了 60份辣椒育种亲本的指纹图谱,为江西辣椒资源的鉴定和保护提供了有力支撑,为分子辅助育种中亲本的选择提供理论依据.

研究对前期建立的青鱼(Mylopharyngodon piceus)家系高密度遗传连锁图谱及体长QTL的定位结果进行深入分析,在10号连锁群上识别到与体长相关的QTL区域,存在2个与体长强烈相关的紧密连锁SNP位点.研究利用特异性标记判定青鱼遗传性别,对SNP位点侧翼序列PCR扩增子进行sanger测序.得到准确的SNP位点基因型信息后,研究对紧密连锁SNP位点不同基因型与邗江青鱼群体生长性状进行了细致的关联分析.结果表明,在563尾邗江青鱼群体中,雌鱼290尾,雄鱼273尾,雌雄比约为1.06:1.遗传分析显示,SNP7957G＞C和SNP9802T＞A有效等位基因数(Ne)分别为1.754和1.399,观测杂合度(Ho)分别为0.384和0.266,期望杂合度(He)分别为0.430和0.285,多态信息含量分别(PIC)为0.508和0.378.相比雄鱼,雌鱼生长速度更快,但是变异系数更高,说明雌鱼生长性状离散程度更大.SNP7957G＞C和SNP9802T＞A不同基因型在群体体长性状中存在显著差异.SNP7957G＞C位点的GG基因型在雄鱼体长性状中具有显著优势(P＜0.05),SNP7957G＞C和SNP9802T＞A单标记其他基因型与生长性状之间存在差异,但未达到统计学差异.在SNP位点不同基因型构建的二倍型中,雌雄个体表现出一定的生长差异,D8(GGTA)在生长方面具有显著优势(P＜0.05),具有一定育种价值.研究结果可为选育快速生长青鱼新品种提供分子标记,为未来青鱼遗传改良和分子标记辅助育种策略提供科学依据.

山桐子(ldesiapolycarpa)是我国特有且极具开发潜力的油料树种,果实含油率高且油品好.在苗期通过分子生物学手段对山桐子进行性别鉴定,可有效降低种苗培养成本.在前期组装的染色体级别高质量山桐子基因组基础上,进一步对山桐子雌雄群体进行全基因组重测序,根据雌雄株系的特异性片段,确定山桐子属于ZW/ZZ性别决定类型;并根据3.365x107个SNPs,结合性别表型进行全基因组关联分析,找到控制性别的19号染色体,并将性别决定区段定位到35 Mb附近;针对显著性位点,开发了性别共显性CAPS分子标记.该方法可在幼苗期快速、高效鉴定山桐子的性别,极大地降低了山桐子育苗环节的生产成本,也可在山桐子种质鉴定及分子标记辅助育种等方面为产业提供技术支撑.

大豆籽粒中氨基酸含量丰富,是大豆品质的重要组成部分,具有较高的营养价值和生理功能.本研究利用高效液相色谱法测定264份大豆品种干籽粒中精氨酸、甘氨酸、谷氨酸、赖氨酸等4种游离氨基酸含量.结果表明,游离氨基酸中精氨酸含量最高、谷氨酸含量次之、甘氨酸含量最低,筛选出四种游离氨基酸均高含量的3个大豆优质品种,分别为海门羊104、辽鲜豆12号、灌云大四粒.结合大豆自然群体四种游离氨基酸含量和基因型进行全基因组关联分析,大豆四种氨基酸2年均可定位到的显著SNP位点共27个,其中精氨酸有2个SNP位点,包括S17_19067780和S17_19067789,甘氨酸有19个SNP位点,包括 S01_53974257、S08_38878988 等,谷氨酸有 1 个 SNP 位点,S18_53291599,赖氨酸有 5 个 SNP 位点,包括 S08_18555689、S08_18567542等;并推测大豆氨基酸高含量相关候选基因,精氨酸为Glyma.17G177400和Glyma.17G177600,甘氨酸为Glyma.11G157000 和 Glyma.11G161700,谷氨酸为 Glyma.18G244200 和 Glyma.18G244700,赖氨酸为 Glyma.08G227600 和Glyma.08G228100.本研究结果为大豆品种改良、辅助大豆分子育种提供理论基础.

目的 探究不同生态类型菘蓝Isatis tinctoria表型差异和特异位点扩增片段测序(specific-locus amplified fragment sequencing,SLAF-seq)分子标记.方法 以25个不同生态类型菘蓝为研究对象,利用SLAF-seq技术开发SLAF标签,再结合菘蓝叶片叶表观特征的田间观测,分析不同生态类型菘蓝植株表观差异.结果 测序后各样品所获得的读长总量各不相同,测序质量值Q30为95.66％～96.60％,GC比例为38.13％～41.37％.共开发535 105个菘蓝SLAF标签,多态性SLAF标签有34 412个,共得到63 002个群体单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)标记.测序分析结果与叶表观特征调查结果相结合,可以将25个不同生态类型菘蓝分为5类,分别为倒卵圆形无缺刻皱缩叶、倒卵圆形缺刻皱缩叶、倒卵圆形无缺刻平坦叶、倒卵圆形缺刻平坦叶、披针形无缺刻平坦叶.结论 为后期进一步研究不同类型菘蓝的基因来源和遗传进化提供参考,为菘蓝种质分类、品种鉴定和分子辅助育种提供借鉴.

[目的]深入解析大豆开花期和成熟期的遗传基础,发掘控制性状的重要基因组区间,为分子标记辅助选择育种和新基因克隆提供依据.[方法]以224份携带显性E1等位基因的大豆种质为试验材料,在4个种植环境下调查表型数据,用R-mrMLM软件包中的6种多位点关联分析模型对大豆开花和成熟期进行全基因组关联分析.[结果]共检测到91个开花期和83个成熟期QTNs(quantitative trait nucleotides),其中6个开花期和10个成熟期QTNs能在多环境中检测到,这些环境稳定QTNs分布于15个区间大小在90～490 kb的单倍型(基因组)内,并新检测到6个基因组区间.[结论]显性E1等位基因背景下大豆开花和成熟期的QTN构成复杂,位于5号染色体39.52～40.01 Mb等15个基因组区间是该群体中控制大豆开花期或成熟期的重要位点.

采用转录组测序的方法挖掘防风SSR位点信息并设计特异引物,以期为防风的种质资源遗传多样性研究提供有力依据.对防风种子净度、千粒重、发芽率、活力等种子特性进行统计,并对转录组数据库中长度1 kb以上的12 606条unigene,利用MISA软件搜索SSR位点信息,使用Primer 3设计引物,以筛选得到的43对SSR引物分析28份不同来源防风材料的多态性.结果显示不同种源防风在净度、千粒重、发芽率、活力、种子长宽等方面存在差异,其中发芽率、活力的差异较为明显,HB-ZJK1、NMG-CF4、NMG-BT、NMG-HLE1、NMG-CF2的千粒重、发芽率、活力方面明显高于其他种源.在得到的86 233条uni-gene 序列中利用MISA软件发现有12 606条unigene序列上共包含了15 958个SSR位点,SSR位点unigene数占unigene总数的14.62％,平均每5 009 bp出现1个SSR位点,SSR位点的重复类型以单核苷酸和二核苷酸为主,G/C、TC/AG是单核苷酸和二核苷酸的优势基元,利用28个不同产地防风材料对所有引物进行筛选,得到条带清晰、稳定多态性好的引物.聚类分析表明,28份防风种质资源的生物性状及遗传多样性的聚类结果大致吻合,相同产地(HB-AG1、HB-AG2、HB-ZJK1、HB-ZJK2)的大多聚在一起,亲缘关系较近.防风转录组中SSR出现频率较高、类型丰富且多态性高,为其种质资源鉴别、遗传图谱构建和分子辅助育种等提供了候选分子标记.

全基因组选择(GS)育种是根据训练群体全基因组上的分子标记基因型和表型之间的关联构建遗传模型,进而对基因型已知的待选群体进行育种值估计或表型预测,以实现对育种群体高效和精确的选择.相比于常用的分子标记辅助选择育种,GS育种无需进行标记显著性测验,特别适用于微效多基因控制的数量性状,可以缩短育种周期,降低育种成本,现已成为动、植物育种领域的一项前沿技术.然而,对受环境影响较大的作物产量等数量性状而言,仍面临着基因组预测准确性难以提升的瓶颈问题.本文首先分析了影响作物GS功效的主要因素,继而从非加性效应模型、群体构建方案、多性状与多环境预测、多组学预测和育种芯片技术现状等方面阐述了GS技术在作物育种中的研究进展,并指出研究所面临的问题和发展前景,为推动作物GS育种技术的进一步深入研究提供策略和思路.

中国一级保护野生兰科植物共33种,隶属于兜兰属、杓兰属、兰属、石斛属、蝴蝶兰属和虾脊兰属,具有重要的观赏和药用价值.本研究对这些种类的杂种登录情况、亲本选择、授粉及播种时期选择、属间杂交进展、杂交育种存在的问题等进行综述,并结合育种现状提出了未来育种方向.研究表明,以中国一级保护野生兰科植物为亲本已有3611个杂种在英国皇家园艺学会上登录,杂种数最多的前10名均为兜兰属植物,包括巨瓣兜兰、波瓣兜兰、白旗兜兰等,其次为美花兰,而红花兜兰、广东兜兰、紫斑兜兰和暖地杓兰未见杂种登录.绿叶兜兰、曲茎石斛、霍山石斛、文山红柱兰等为极具潜力的优秀种质资源,但以其为亲本的杂种较少.建议未来开展杂交育种工作时,应当充分利用上述野生种质资源、加强属间杂交,并利用分子标记辅助育种加速新品种培育,以提高野生兰科种质资源的利用水平.本研究可为中国一级保护野生兰科植物的杂交育种工作提供参考,为兰科植物种质资源创新和兰花产业持续发展提供支撑.

物种是生物学中最基本的分类单元,对于珍稀濒危物种而言,物种的正确界定对于制定保护措施至关重要.分布于中国亚热带地区的百山祖冷杉(Abies beshanzuensis)、资源冷杉(A.ziyuanensis)和大院冷杉(A.dayuanensis)种群极小,且分类上长期存在争议.现行分类依据形态和地理分布将大院冷杉归并到资源冷杉,又将资源冷杉处理为百山祖冷杉的变种,但分子证据不足.该研究对百山祖冷杉、资源冷杉和大院冷杉分布区内8个种群的23株个体进行靶向捕获测序,获得了60个单拷贝核基因中的805个单核苷酸多态性位点.种群遗传结构和历史动态分析表明,这些个体可分为两个谱系,分别对应于百山祖冷杉和资源冷杉,其中资源冷杉在2.35 Ma前与百山祖冷杉和大院冷杉的共同祖先分化,而大院冷杉与百山祖冷杉亲缘关系更近,形成一个谱系.百山祖冷杉、资源冷杉和大院冷杉的遗传多样性水平整体较低,种群间存在较为明显的遗传分化(遗传分化指数0.083-0.208).由于未检测到分化后的谱系间遗传交流,推测分布区的碎片化是谱系间遗传交流受阻进而产生分化的主要原因.生态位比较分析结果显示百山祖冷杉、资源冷杉和大院冷杉这群濒危冷杉分布区的年平均气温和最冷季平均气温显著高于东亚分布的非濒危冷杉物种,因此,该研究认为全球气候变暖是导致其濒危的关键因素.综合以上研究结果,该研究对百山祖冷杉、资源冷杉和大院冷杉这群植物进行新的分类处理,将大院冷杉处理为百山祖冷杉的异名,确认资源冷杉种的地位.在对其濒危机制深入理解的基础上,建议在西南的横断山和秦巴山地区尝试迁地栽培实验,同时就地人工辅助育种.