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第二十届中国作物学会学术年会

作者：高志远张帆付俊杰徐建龙宋庆鑫王文生中国农业科学院作物科学研究所南京农业大学

【研究背景】水稻（Oryza sativa L.）是世界上最重要的粮食作物之一,在确保国家粮食安全方面发挥着至关重要的作用。而土壤含盐量是影响其生长和产量的主要因素之一,全世界大约三分之一的水稻种植面积受到土壤盐渍化的影响。而且水稻... 详细信息

【研究背景】水稻（Oryza sativa L.）是世界上最重要的粮食作物之一,在确保国家粮食安全方面发挥着至关重要的作用。而土壤含盐量是影响其生长和产量的主要因素之一,全世界大约三分之一的水稻种植面积受到土壤盐渍化的影响。而且水稻幼苗对盐胁迫尤为敏感。土壤中盐含量较高会阻止水稻幼苗吸收土壤中的水分和养分,从而抑制幼苗生长,最终降低产量。因此,挖掘水稻耐盐基因,培育优良耐盐水稻品种具有重要意义;【材料与方法】由于苗期水稻耐盐性的强弱在水稻K5分群存在明显的分化,粳稻（Japonica）的耐盐性要明显强于其他亚群。因此,本研究以187份重测序的粳稻作为实验材料。而且苗期耐盐性的强弱在粳稻亚种内部也存在着明显的分化,即GJ-tmp和GJ-sbtrp的耐盐性明显强于GJ-trp。因此,本研究将这187份粳稻按其苗期耐盐性强弱分为GJS （Japonica rice varieties with strong salt tolerance,组成为GJ-tmp和GJ-sbrtp）和GJW （Japonica rice varieties with weak salt tolerance,组成为GJ-trp）两个群体并对其进行选择消除分析（xp-clr以及ratio）用于鉴定粳稻亚群内的分化位点。再对这187份粳稻的5个与苗期盐胁迫相关表型性状进行测定,并进行全基因组关联分析（GWAS）鉴定分化位点中与盐胁迫相关的位点和基因,再结合转录组数据通过加权共表达网络分析（WGCNA）、GO、KEGG等分析方法最终筛选出高置信的苗期水稻盐胁迫相关基因;【结果与分析】本研究通过对187份粳稻的GJS和GJW两个群体的选择消除分析,鉴定了123个分化片段,约16Mb,主要集中在1号、3号和6号染色体上。结合GWAS结果,表明123个分化片段中有40个与苗期水稻盐胁迫相关的基因,其中有1个基因（LOCs01g49290）与被报道水稻耐盐胁迫相关。结合转录组数据进行加权共表达网络分析（WGCNA）、GO、KEGG等分析方法对数据进行联合分析;【结论】本研究利用选择消除分析、GWAS并结合转录组数据挖掘到了4个高置信的苗期粳稻盐胁迫相关基因OsSa1、OsSa2、OsSa3、OsSa4。结果可为后续耐盐水稻的分子设计育种提供了基因资源。

关键词：耐盐粳稻选择消除分析 GWAS WGCNA

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野生型和人工选育全蓝型七彩神仙鱼群体的遗传多样性分析

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广东农业科学 2024年第4期51卷 65-78页

作者：吉钰陈再忠温彬高建忠上海海洋大学水产与生命学院/农业农村部淡水水产种质资源重点实验室/水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室/上海水产养殖工程技术研究中心/水产科学国家级实验教学示范中心上海201306

【目的】研究七彩神仙鱼(Symphysodon aequifasciatus)的遗传多样性,分析野生型和两种人工选育蓝色群体的亲缘关系和遗传差异,获得与体色形成相关的候选基因组区域及位点,同时为七彩神仙鱼分类系统的制订提供参考。【方法】对9尾野生型(... 详细信息

【目的】研究七彩神仙鱼(Symphysodon aequifasciatus)的遗传多样性,分析野生型和两种人工选育蓝色群体的亲缘关系和遗传差异,获得与体色形成相关的候选基因组区域及位点,同时为七彩神仙鱼分类系统的制订提供参考。【方法】对9尾野生型(WF)、8尾全蓝型(BF)和10尾白化蓝型(ABF)七彩神仙鱼个体进行全基因组重测序,获得单核苷酸多态性(SNP)位点,计算群体遗传多样性指标,分析群体遗传结构,进行群体间的选择消除分析。考虑SNP注释和突变率,结合PCR和Sanger测序,验证候选SNP。【结果】在3个七彩神仙鱼群体中共鉴定出1360293个SNP,PIC、Pi、Ho、He表明,野生型、全蓝型和白化蓝型的遗传多样性递减,选育群体的杂合度很低。系统发育进化树、群体结构分析和多态性位点主成分分析结果均显示,3个群体之间相互独立,且群体内部聚集明显。连锁不平衡衰减分析结果表明,白化蓝型群体承受着巨大的选择压力,其次是全蓝型群体。基于群体分化指数F_(ST)和Pi进行选择消除分析,结果表明,全蓝型群体的第3、12、13、18、20号染色体和白化蓝型群体的第1、16、18、19号染色体的较大区域内存在强烈的选择信号。在全蓝型群体和白化蓝型群体中分别鉴定出13个和9个候选SNP。【结论】3个七彩神仙鱼群体的遗传多样性较低,遗传关系显示出与人工选育进程的一致性。USP43、FGFR2、DENND4、MLL1基因可能与七彩神仙鱼体色形成密切相关。

关键词：七彩神仙鱼群体遗传学遗传多样性单核苷酸多态性(SNP) 选择消除分析

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新疆和西藏棕鳟群体的遗传多样性分析

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南方农业学报 2022年第5期53卷 1425-1433页

作者：吴昊天李亚琳王军陈晓雯陆颖王成辉水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室(上海海洋大学) 上海201306 农业农村部淡水水产种质资源重点实验室(上海海洋大学) 上海201306

【目的】了解新疆和西藏地区棕鳟养殖群体的遗传多样性状况,解析两地棕鳟的亲缘关系和遗传差异,为棕鳟的分子辅助育种打下数据和方法基础。【方法】采用第二代高通量测序技术对来自新疆达坂城和西藏亚东的2个棕鳟群体各12个个体进行基... 详细信息

【目的】了解新疆和西藏地区棕鳟养殖群体的遗传多样性状况,解析两地棕鳟的亲缘关系和遗传差异,为棕鳟的分子辅助育种打下数据和方法基础。【方法】采用第二代高通量测序技术对来自新疆达坂城和西藏亚东的2个棕鳟群体各12个个体进行基因组重测序,利用鉴定得到的多态性信息位点进行群体结构、群体遗传多样性和群体间的选择消除分析。【结果】全基因组重测序在2个棕鳟群体中共获得4694474928条Illumina测序序列(reads),参考棕鳟基因组,共鉴定出8559684个单核苷酸多态性(SNP)位点,根据获得的SNP进行计算后发现,新疆和西藏棕鳟群体的遗传多样性指标相似,西藏棕鳟的遗传多样性略高于新疆棕鳟。个体系统发育进化树、群体结构分析和多态性位点主成分分析均显示,2个群体的亲缘关系相近,而连锁不平衡衰减分析表明,西藏棕鳟群体受到的选择压力较大。基于群体分化指数(FST)和核苷酸多态性(Pi)计算的选择消除分析发现,主要在新疆群体的第5号和第19号染色体上,以及西藏群体的第17号和第18号染色体上的较大区域内存在强烈的选择信号,位于这些区域里的共94个基因可能受到较强的选择压力,其中有21个基因与免疫或疾病相关(17个来自于西藏群体,4个来自新疆群体)。【结论】新疆棕鳟和西藏棕鳟源于同一种源,2个群体的遗传多样性差异较小。西藏棕鳟受到的环境选择压力更加明显,受到选择的基因以免疫相关基因为主。

关键词：棕鳟群体遗传学选择消除分析基因组重测序新疆西藏

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基于全基因组重测序分析野生和人工选育蓝色七彩神仙鱼的遗传多样性和体色选择信号

基于全基因组重测序分析野生和人工选育蓝色七彩神仙鱼的遗传多样...

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作者：吉钰上海海洋大学

学位级别：硕士

盘丽鱼(Symphysodon spp.)俗称七彩神仙鱼,是一种广受欢迎的观赏性慈鲷科(Cichlidae)鱼类,经长期杂交选育,成功地培育出了众多体色鲜艳、花纹变幻的人工品种。为了产生具有特异性形态特征的新品种,人工选育七彩神仙鱼进行了多代反复的... 详细信息

盘丽鱼(Symphysodon spp.)俗称七彩神仙鱼,是一种广受欢迎的观赏性慈鲷科(Cichlidae)鱼类,经长期杂交选育,成功地培育出了众多体色鲜艳、花纹变幻的人工品种。为了产生具有特异性形态特征的新品种,人工选育七彩神仙鱼进行了多代反复的杂交、回交、近交,然而,由于多数品种的遗传起源缺乏规范记录,只能通过它们多样化的外形特征进行分类,使其谱系的确定变得十分困难。因此,了解现有不同品种之间的系统发育关系,并进行基于分子遗传学的科学分类,对于保持名优品种遗传特征的稳定性并制定合理的育种计划是至关重要的。本团队获得了组装到染色体的盘丽鱼高质量基因组序列,基于全基因组重测序分析了野生和蓝色七彩神仙鱼的遗传多样性和蓝色体色形成相关的选择信号。首先,采用第二代高通量测序技术对七彩神仙鱼的9个野生型个体、8个全蓝型个体和10个白化蓝型个体进行了全基因组重测序,总测序数据量达到了253.029 Gb,clean data数据量的共为242.538Gb,测序质量值Q20高于96.84%,Q30高于92.21%,GC含量的翻去区间为42.21%～44.64%,测序质量为正常。与七彩神仙鱼参考基因组的比对率可达到平均值为99.04%,测序深度的平均值为8.24 X。共检测出了3601828个单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP)位点,经严格地过滤和筛选后,得到了1360293个高质量的SNP用于后续分析。随后,研究了七彩神仙鱼的群体遗传多样性情况,分析了野生型和两种人工选育蓝色群体的亲缘关系和遗传差异。以SNP为基础计算了4个群体遗传多样性指标,分别为多态性信息含量(Polymorphic Information Content,PIC)、核苷酸多态性(Nucleotide Diversity,Pi)、期望杂合度(Expected Heterogosity,He)、观测杂合度(Observed Heterogosity,Ho)。三个群体的PIC值都处于中低度水平,Pi、He、Ho表明,野生型、全蓝型和白化蓝型的遗传多样性呈递减趋势,两个选育群体的杂合度很低,与人工选育史呈现一致性。个体系统发育树、群体遗传结构和主成分分析的结果相互印证,它们都显示3个群体的遗传图谱与选育史基本一致,群体间相互独立,且内部聚集明显。连锁不平衡分析结果说明,白化蓝型群体承受着最大的选择压力,其次是全蓝型群体。最后,基于SNP计算了对野生型、全蓝型、白化蓝型3个群体的群体分化指数(Population Differentiation Index,Fst)和核苷酸多态性(Nucleotide Polymorphism,Pi),采用滑窗法分析了群体选择信号,进行了Fst和Pi联合的选择消除分析,筛选全蓝型群体相对于野生型群体的选择信号(即Blue vs Wild,或在后续简称为BF vs WF)和白化蓝型群体相对于全蓝型群体的选择信号(即Albino vs Blue或在后续简称为AF vs BF),评估了与体色形成相关的基因组区域。结果表明,全蓝型群体的第3、12、13、18、20号染色体和白化蓝型群体的第1、16、18和19号染色体的较大区域内存在强烈的选择信号。结合SNP功能注释和在不同群体中的出现频率,缩小了受选择SNP的范围,随后,使用聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)技术和一代Sanger测序相结合的方法验证了SNP的真实性。在全蓝型群体中鉴定出了13候选SNP,分别位于LG03＿47060063、LG03＿47060487、LG12＿2861101、LG12＿2877165、LG13＿21490048、LG13＿21491162、LG13＿21534604、LG13＿21534625、LG13＿24930478、LG13＿24977861、LG13＿24988445、LG13＿24988658、LG20＿7991831。在白化蓝型群体中鉴定出了9个SNP,分别位于LG01＿15349057、LG01＿15349102、LG01＿27388385、LG02＿44971028、LG12＿418716、LG16＿24260773、LG16＿24292657、LG19＿19949950、LG23＿6733984。

关键词：七彩神仙鱼群体遗传学遗传多样性单核苷酸多态性全基因组重测序选择消除分析

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中国对虾SNP数据库的构建及不同群体遗传多样性分析

中国对虾SNP数据库的构建及不同群体遗传多样性分析

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作者：王凤娇上海海洋大学

学位级别：硕士

中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)是我国重要的海水养殖经济虾类。然而中国对虾产业一直受到诸多问题的挑战,尤其是1993年白斑综合征病毒(White Spot Syndrome Virus,WSSV)性流行病大规模的暴发,对中国对虾产业造成沉重了打击。在此... 详细信息

中国对虾(Fenneropenaeus chinensis)是我国重要的海水养殖经济虾类。然而中国对虾产业一直受到诸多问题的挑战,尤其是1993年白斑综合征病毒(White Spot Syndrome Virus,WSSV)性流行病大规模的暴发,对中国对虾产业造成沉重了打击。在此背景下,我国学者开展了中国对虾优良品种的选育工作,并先后获得了4个养殖新品种,有效促进了对虾养殖业的健康可持续发展。为了探究累代人工选育群体的遗传多样性变化,本文以2015-2017年(G-G代)连续选育的中国对虾新品种“黄海2号”和未经选育的、捕自朝鲜半岛西海岸的野生中国对虾群体为材料,采用2b-RAD简化基因组测序技术,进行高通量SNP开发。在构建了中国对虾SNP标记数据库的基础上,对选育群体和野生群体进行遗传多样性参数、群体间遗传分化和遗传距离的分析,从分子水平初步揭示选育群体遗传结构和基因组水平SNP分子变异情况,以期为中国对虾进一步的选育工作提供科学数据支持。主要结果如下:1.中国对虾SNP标记数据库的构建为了建立一个通用的高质量中国对虾SNP数据库,本文对不同来源、不同年份中国对虾样品的2b-RAD简化基因组数据进行了分析,比较了使用2种不同的参考序列(Ref)开发SNP标记的影响标记的数量,即利用中国对虾高密度连锁图谱作图群体2个亲本构建F-Ref,以及利用选育群体中随机选取的4个测序良好个体构建的P-Ref。分型结果表明,在选育群体中,依据F-Ref和P-Ref分别得到66,985和66,304个SNP;在野生群体中,依据F-Ref和P-Ref分别得到65,088和66,009个SNP。两种Ref在不同的群体中得到的SNP数均无显著差异,两种Ref的基因组覆盖度和代表性均良好。本文最终确定使用F-Ref作为SNP数据库构建的参考序列共开发出90,775个SNP组成了中国对虾SNP标记数据库。2.中国对虾选育群体在基因组水平上遗传多样性评估对连续选育的中国对虾“黄海2号”G-G代样品进行了群体遗传结构和遗传多样性分析。结果显示,G-G代平均核苷酸多样性(Pi)分别为0.1439、0.1587和0.1674,平均观测杂合度(Ho)分别为0.1388、0.1515和0.1609,多态信息含量(PIC)分别为0.1241、0.1360和0.1430。G-G代遗传多样性整体呈现一定的上升趋势,但差异不显著。F-检验显示,3个世代总的Fst值为0.0061,G-G相邻世代群体间遗传分化程度较弱(G-G为0.0029,G-G为0.0026)。相邻世代的遗传距离逐渐减小,分别为0.0029、0.0026。3个群体间基因交流充分,基因流为62.91-94.63。统计数据表明,累代人工选育没有降低中国对虾遗传多样性水平,世代间群体基因交流充分,遗传分化较小。3.中国对虾选育群体和野生群体在基因组水平上的差异分析对中国对虾“黄海2号”G-G代样品和未经选育的野生中国对虾群体进行群体遗传多样性、遗传结构和选择消除分析。中国对虾“黄海2号”3个选育世代的平均观测杂合度(Ho=0.1504)和多态性信息含量值(PIC=0.1343)与韩国西海岸野生中国对虾观测杂合度(Ho=0.1428)和多态性信息含量(PIC=0.1269)无明显差异。选育群体与野生群体之间的遗传分化系数Fst为0.0220-0.0234,表明中国对虾“黄海2号”选育群体与野生群体之间为遗传分化较弱。两群体间基因交流充分,基因流为10.43-11.12。G-G选育世代分别和野生群体进行选择消除分析,共筛选出246个共同受选择的差异SNP位点。这些标记为进一步进行开展SNP位点关联分析及功能验证提供了基础。

关键词：中国对虾选育群体 2b-RAD SNP 遗传多样性选择消除分析

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