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基于GBS测序的全基因组SNP揭示大凉山玉米地方品种资源的亲缘关系与遗传分化

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浙江农业学报 2024年第1期36卷 32-47页

作者：冷益丰罗樊陈从顺丁鑫蔡光泽西昌学院农业科学学院四川西昌615013 攀西特色作物研究与利用四川省重点实验室四川西昌615013

玉米地方品种是玉米育种种质的重要来源,其类型丰富、部分性状田间表现突出,常含有可利用的优良抗性基因。大凉山因其独特的地理位置和光热资源,生产中积累了各具特色的玉米地方品种,但缺乏系统的遗传研究,导致本区域的玉米育种利用进... 详细信息

玉米地方品种是玉米育种种质的重要来源,其类型丰富、部分性状田间表现突出,常含有可利用的优良抗性基因。大凉山因其独特的地理位置和光热资源,生产中积累了各具特色的玉米地方品种,但缺乏系统的遗传研究,导致本区域的玉米育种利用进展缓慢。本研究利用基因分型测序(genotyping-by-sequencing,GBS)技术,对收集自大凉山不同地方的360份玉米地方品种资源进行亲缘关系与遗传分化分析。通过高通量测序,产生有效数据250.99 GB,所有样本获得1 659 033 712个clean reads,平均reads数量为4 608 427,平均raw base为0.70 GB,clean base为0.67 GB。各样本的Q20平均值大于等于94.57%,Q30平均值大于等于87.14%,平均GC含量48.20%。经过SNP calling并过滤,获得124 342个单核苷酸多态性(SNP)位点、32 063个插入缺失(InDel)位点(其中插入位点15 738个、缺失位点16 325个)。邻接法构建的系统进化树将360份玉米地方品种群体分成A和B两大类群,支持玉米杂优两群学说;结合主成分分析表明,两群亲缘关系较远,呈现遗传分化;群体结构分析进一步把其分成9个亚群。类群A与B之间的群体分化指数(F_(st))为0.462 2,类群A的核苷酸多样性(πA)高于类群B;选择性清除分析得到96个基因组区域,对前5%的基因组区域进一步分析,共检测到418个基因。对候选基因进行基因功能注释,发现富集的基因组区域中包含寒冷响应基因、缺水响应基因、病菌响应基因等与逆境应答相关的基因。研究结果为大凉山玉米地方品种资源的保护和遗传改良提供了参考依据。

关键词：玉米大凉山地方品种基因分型测序亲缘关系

基于GBS测序的湘东黑山羊的亲缘关系及近交系数

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湖南农业大学学报（自然科学版） 2024年第2期50卷 78-85页

作者：刘海林江为民段洪峰李昊帮罗璋李安定龚龑湖南省畜牧兽医研究所湖南长沙410131 湖南光大牧业科技有限公司湖南长沙410131 浏阳畜牧水产局湖南浏阳410300 湖南普菲克生物科技有限公司湖南长沙410005

利用基因分型测序(GBS)对60只湘东黑山羊(9只公羊、51只母羊)进行基因组测序,获得湘东黑山羊染色体上的SNP数据和连续纯合子片段(ROH)数据。通过SNP数据进行基于G矩阵的基因组亲缘关系分析和NJ聚类分析,构建湘东黑山羊的群体家系结构,... 详细信息

利用基因分型测序(GBS)对60只湘东黑山羊(9只公羊、51只母羊)进行基因组测序,获得湘东黑山羊染色体上的SNP数据和连续纯合子片段(ROH)数据。通过SNP数据进行基于G矩阵的基因组亲缘关系分析和NJ聚类分析,构建湘东黑山羊的群体家系结构,并通过ROH数据得到群体平均近交系数。结果表明,60只湘东黑山羊的平均测序深度为9.15X,与参考基因组比对率平均为99.59%;在SNP检测过程中,3只母羊不符合基因型数据质控标准,将其过滤后获得其他57只黑山羊29条染色体上153046个SNPs位点和1937个ROH片段;构建的湘东黑山羊8个家系,其中9只公羊和6只母羊被分为7个家系,另42只母羊被单独分类;基于ROH片段分析的湘东黑山羊群体中每个个体的近交系数均值为0.047,说明湘东黑山羊公羊在繁育过程中有较大的利用空间。

关键词：湘东黑山羊基因分型测序单核苷酸多态性连续纯合子片段近交系数亲缘关系

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基于GBS-SNP的武夷茶树(Camellia sinensis,Synonym:Thea bohea L.)遗传分析及标记开发

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茶叶科学 2023年第3期43卷 310-324页

作者：李力罗盛财王飞权黎巷汝冯花石玉涛叶江华刘菲赵佳林李舒莹张渤武夷学院茶与食品学院福建南平354300 武夷山市农业农村局福建南平354300 武夷学院茶叶科学研究所福建南平354300 福建农林大学园艺学院福建福州350002

为深入了解武夷茶树(Camelliasinensis,异名:TheaboheaL.)的遗传多样性与背景关系,收集126个武夷茶树品种/品系与223个来自12个不同地区的优异茶树品种/品系,共349份茶树资源。采用基因分型测序(Genotyping by sequencing,GBS)技术筛选... 详细信息

为深入了解武夷茶树(Camelliasinensis,异名:TheaboheaL.)的遗传多样性与背景关系,收集126个武夷茶树品种/品系与223个来自12个不同地区的优异茶树品种/品系,共349份茶树资源。采用基因分型测序(Genotyping by sequencing,GBS)技术筛选出973个高质量核心SNP进行茶树遗传多样性及背景关系分析。基于模型的遗传结构(Structure)、系统发育树(NJtree)和主成分分析(PCA)结果表明,349个茶树可分为5个亚群,亚群聚类主要是基于茶树之间的亲缘关系,而不是树型或叶形等形态特征。基因流分析表明,从闽南地区到武夷山地区和武夷山地区到浙江地区存在基因渗入。遗传相似度分析显示,在349个茶树中有136对样本的遗传相似系数大于0.9,其中有26对涉及武夷茶树品种/品系。通过两两比对的辨识度分析,从973个SNP标记中筛选出21个可100%识别349个茶树品种/品系的SNP标记,其中18个SNP标记即可100%识别126个武夷茶树品种/品系,并建立遗传指纹图谱与开发鉴定引物。研究结果为今后武夷茶树种质资源的管理和育种提供有价值的信息。

关键词：武夷茶基因分型测序遗传相似度基因流指纹图谱鉴定引物

基于离散SNP位点解析青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)对水温和盐度的适应性

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基因组学与应用生物学 2023年第1期42卷 25-33页

作者：罗慧匡箴罗颖祁洪芳方弟安中国水产科学研究院淡水渔业研究中心农业农村部淡水渔业和种质资源利用重点实验室无锡214081 上海海洋大学水产与生命学院上海201306 青海湖裸鲤救护中心青海省青海湖裸鲤繁育与保护重点实验室西宁810016

青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)在长期的进化过程中逐渐适应了青海湖特殊的高原地理环境。为揭示青海湖裸鲤的适应性进化机制,采用基因分型测序(genotyping by sequencing, GBS)技术对6个群体72尾青海湖裸鲤开展离散单核苷酸多态... 详细信息

青海湖裸鲤(Gymnocypris przewalskii)在长期的进化过程中逐渐适应了青海湖特殊的高原地理环境。为揭示青海湖裸鲤的适应性进化机制,采用基因分型测序(genotyping by sequencing, GBS)技术对6个群体72尾青海湖裸鲤开展离散单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)位点筛选,探讨其可能受到自然选择作用的相关SNP位点,并对离散SNP位点所在contigs进行序列比对及功能注释。研究共得到1 566个高度变异的适应性离散SNP位点。NR(non-redundant protein sequences)注释显示,相似比例序列所占比例最高的前两个物种分别是鱇浪白鱼(Anabarilius grahami)和鲤(Cyprinus carpio)。GO注释分析发现,注释到细胞过程、代谢过程和结合的contigs较多。KEGG注释分析显示,注释到代谢通路和神经活性配体-受体相互作用通路的contigs最多,其中,注释到代谢通路的基因包括ctu1、cps1、gba2、fasn和plcg1等,推测这些基因与青海湖裸鲤的本地适应性相关。研究结果证明青海湖裸鲤可能形成了与温度、盐度等环境因子相关的本地适应性机制,研究结果为进一步深入探讨青海湖裸鲤的本地适应性机制提供了技术方法和数据支撑。

关键词：青海湖裸鲤基因分型测序离散SNP位点功能注释本地适应性

基于GBS测序的湘东黑山羊的亲缘关系及近交系数

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湖南农业大学学报(自然科学版) 2023年

作者：刘海林江为民段洪峰李昊帮罗璋李安定龚龑湖南光大牧业科技有限公司湖南普菲克生物科技有限公司湖南省畜牧兽医研究所浏阳畜牧水产局

利用基因分型测序(GBS)对60只湘东黑山羊(9只公羊、51只母羊)进行基因组测序，获得湘东黑山羊染色体上的SNP数据和连续纯合子片段(ROH)数据。通过SNP数据进行基于G矩阵的基因组亲缘关系分析和NJ聚类分析，构建了湘东黑山羊的群体家系结... 详细信息

利用基因分型测序(GBS)对60只湘东黑山羊(9只公羊、51只母羊)进行基因组测序，获得湘东黑山羊染色体上的SNP数据和连续纯合子片段(ROH)数据。通过SNP数据进行基于G矩阵的基因组亲缘关系分析和NJ聚类分析，构建了湘东黑山羊的群体家系结构，并通过ROH数据得到了群体平均近交系数。结果表明，60只湘东黑山羊的平均测序深度为9.15X，与参考基因组比对率平均为99.59%；在SNP检测过程中3只母羊不符合基因型数据质控标准，将其过滤，以此获得其他57只黑山羊29条染色体上153 046个SNPs位点和1937个ROH片段，构建的湘东黑山羊家系，共建立了8个家系，其中 9只公羊和6只母羊被分为7个家系，42只母羊被单独分类；基于ROH片段分析的湘东黑山羊群体中每个个体的近交系数均值为0.047，说明湘东黑山羊公羊在繁育过程中有较大的利用空间。

关键词：湘东黑山羊基因分型测序 SNP 连续纯合子片段近交系数亲缘关系

基于简化基因组重测序的扁桃群体遗传学分析及基因克隆

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基于简化基因组重测序的扁桃群体遗传学分析及基因克隆

作者：李冬塔里木大学

学位级别：硕士

扁桃(Prunus dulcis)作为一种重要干果,具有良好的经济价值,营养价值和医药价值。国内扁桃抗寒性不强,适宜生长区域狭窄,无法满足市场多元化需求,扁桃的高价值和市场匮乏,这就需要育种工作者培育出优质、高产、适应性强的扁桃新品种。... 详细信息

扁桃(Prunus dulcis)作为一种重要干果,具有良好的经济价值,营养价值和医药价值。国内扁桃抗寒性不强,适宜生长区域狭窄,无法满足市场多元化需求,扁桃的高价值和市场匮乏,这就需要育种工作者培育出优质、高产、适应性强的扁桃新品种。对扁桃进行群体遗传学分析和克隆木质素合成关键酶基因可为扁桃的分子育种提供理论依据,对加快扁桃的育种效率具有重要意义。本研究基于二代测序技术对扁桃优良实生单株及传统主栽品种进行全基因组重测序,再基于SNP分子标记进行群体进化和群体选择分析,然后找到木质素合成关键酶基因进行基因克隆和生物信息学分析。最终得到以下结论:1.检测变异获得高质量SNP位点1088481个,有81556个SNP位点位于外显子区域,Chr1染色体上SNP位点的数量和平均密度最高;对38个扁桃单株进行遗传进化分析可知:系统进化树将扁桃单株分为4类,再结合群体结构和主成分分析,可将第一类分入第一组,第二、三、四类分入第二组;11、14、18号单株与品种‘矮丰’、‘晚丰’亲缘关系较近,16、21、22号单株与‘双果’亲缘关系较近,13号单株与‘纸皮’、8号单株与‘石头巴旦’、19号单株与‘叶尔羌’之间亲缘关系较近(单株编号情况见11页表2-1)。2.参照遗传进化分析结果将扁桃单株分为A、B两组(A、B两组单株具体情况见26页3.1.1),对A、B两组进行群体选择分析可知:A、B两组在Chr2、Chr3染色体上存在较大遗传分化,在染色体Chr5上差异较小;基于ROD和Fst的前10%、前5%和前1%区域的交集进行选择性清除分析,分别得到1058、306和8个蛋白编码基因;对前10%、前5%所得受选择基因进行功能解析,他们的功能主要为类固醇的合成及代谢、脂质的合成及代谢、油菜素类固醇、对激素的反应、氧化还原酶活性、糖基转移酶活性等。3.以薄壳8号和厚壳15号单株为试验材料,对CCo AOMT、CAD两个基因进行克隆,克隆所得基因命名为8P-CCo AOMT、15P-CCo AOMT、8P-CAD和15P-CAD。四个基因所编码蛋白的氨基酸数分别为98个、98个、299个和305个;8P-CCo AOMT和15P-CCo AOMT对应蛋白为疏水性稳定蛋白,8P-CAD和15P-CAD对应蛋白为亲水性不稳定蛋白;三级结构上,8P-CCo AOMT与15P-CCo AOMT、8P-CAD与15P-CAD的空间结构高度相似。基于这四个基因的系统进化树显示,扁桃与李属植物桃、甜樱桃、杏和梅较好的聚在一起,说明他们之间具有较强的同源性。

关键词：扁桃基因分型测序单核苷酸多态性群体进化分析选择性清除分析基因克隆

基于GBS技术分析鲂鲌鱼类及其杂交子代的遗传结构

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水产学报 2021年

作者：刘凯冯晓宇沈玉帮马恒甲李家乐郭炜谢楠杭州市农业科学研究院水产研究所上海海洋大学农业农村部淡水水产种质资源重点实验室

为利用基因分型测序（GBS）技术对三角鲂、翘嘴鲌、蒙古鲌及其杂交子代的遗传结构进行分析。本研究采用GBS技术对三角鲂、翘嘴鲌、蒙古鲌及其杂交子代(F;)共6个个体的鳍条提取总DNA进行双酶切简化基因组测序，使用Stacks软件构建SNP比... 详细信息

为利用基因分型测序（GBS）技术对三角鲂、翘嘴鲌、蒙古鲌及其杂交子代的遗传结构进行分析。本研究采用GBS技术对三角鲂、翘嘴鲌、蒙古鲌及其杂交子代(F;)共6个个体的鳍条提取总DNA进行双酶切简化基因组测序，使用Stacks软件构建SNP比对参考基因组进行分析。结果显示，6个个体共产生clean data 7.01 GB，平均每个样品1.17 GB；将所有样本作为一个群体检测SNP变异，共检测出SNP位点399 145个，质控过滤后得到SNP位点97 911个。基于亲本及其子代的SNP位点分析表明，亲本及其子代的平均观测杂合度为0.339 4，平均期望杂合度为0.285 3，平均多态性信息含量为0.273 7，平均核苷酸多样性为0.372 7，平均最小等位基因频率为0.247 2，平均可分型样品比例为93.94%。基于不同群体间的遗传分化指数和遗传距离，研究表明，三角鲂、翘嘴鲌、蒙古鲌及其杂交子代间的分化指数为0.309 6～0.894 0，遗传距离为0.370 5～2.244 3。使用最大似然（ML）法构建的系统进化树显示，三角鲂、翘嘴鲌、蒙古鲌及其杂交子代区分明显。本研究通过对三角鲂、翘嘴鲌、蒙古鲌及其杂交子代的遗传结构分析，将为鲂鲌鱼类的杂交选育提供更多的遗传学数据。

关键词：三角鲂翘嘴鲌蒙古鲌杂交单核苷酸多态性基因结构基因分型测序

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思南黄牛的群体遗传进化分析

黑龙江畜牧兽医 2021年第16期 38-42,149,150页

作者：王胤晨袁扬张定红赵恬陈燕张锦华贵州省农业科学院畜牧兽医研究所贵阳550000

为了增加对思南黄牛群体遗传多样性和种群结构的了解,试验采集12~18月龄的42头思南黄牛、5头西门塔尔牛及7头思南黄牛与西门塔尔牛杂交牛的外周血液样品,采用基因分型测序(GBS)技术对思南黄牛群体单核苷酸多态性(SNP)特征进行分析,根据... 详细信息

为了增加对思南黄牛群体遗传多样性和种群结构的了解,试验采集12~18月龄的42头思南黄牛、5头西门塔尔牛及7头思南黄牛与西门塔尔牛杂交牛的外周血液样品,采用基因分型测序(GBS)技术对思南黄牛群体单核苷酸多态性(SNP)特征进行分析,根据SNP特征进行种群结构分析、群体进化分析、主成分分析(PCA)和群体选择分析。结果表明:获得思南黄牛群体高质量SNP位点441548个,平均SNP密度为12.338个/Mb。种群结构分析将54个样本分为A、B、C 3个集群,集群C和B亲缘关系较近;基于SNP的PCA分类结果和群体结构分析结果完全一致;群体选择分析发现3-磷酸-5-磷酸硫酸酯合成酶2(3′-phosphoadenosine 5′-phosphosulfate synthase,PAPSS2)、表皮生长因子样重复序列和盘状蛋白Ⅰ类结构域3(EGF like repeats and discoid in domains 3,EDIL3)、ADP核糖基化因子类GTPase 13B(ADP ribosylation factor like GTPase 13B,ARL13B)、突触融合蛋白19(syntaxin 19,STX19)、酪氨酸激酶2受体酪氨酸激酶4(erb-b2 receptor tyrosine kinase 4,ERBB4)、JARID2(jumonji and AT-rich interaction domain containing 2)和基质相互作用分子2(stromal interaction molecule 2,STIM2)基因受到选择,其中PAPSS2、ARL13B、STX19、EDIL3基因与牛骨骼生长有关,ERBB4、JARID2、STIM2基因与肌肉发育有关,ERBB4基因与毛色选择有关。说明不同集群牛体型相异,可能与其受选择基因偏好相关。

关键词：思南黄牛基因分型测序单核苷酸多态性群体进化受选择基因