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分子植物育种 2024年第13期22卷 4291-4296页

作者：穆子涵吴晓花李艳伟鲁忠富王尖吴新义汪宝根王华森李国景汪颖浙江农林大学园艺科学学院杭州311399 浙江省农业科学院蔬菜研究所杭州310021

果形是瓠瓜重要的农艺和商品性状,为定位控制瓠瓜果形相关性状的主效基因,本研究以葫芦形瓠瓜‘JH-8’、长棒形瓠瓜‘长瓠21’及其杂交获得的F2群体(324个单株)为试材,筛选出极端单株建立了葫芦形混池和长棒形混池,结合高通量测序筛选... 详细信息

果形是瓠瓜重要的农艺和商品性状,为定位控制瓠瓜果形相关性状的主效基因,本研究以葫芦形瓠瓜‘JH-8’、长棒形瓠瓜‘长瓠21’及其杂交获得的F2群体(324个单株)为试材,筛选出极端单株建立了葫芦形混池和长棒形混池,结合高通量测序筛选果形相关性状的QTLs。利用snp-index算法共鉴定出3个主要的瓠瓜果形调控关联区域,分别位于Chr.3:6 765 000~9 431 999 kb,Chr.8:9 066 000~9 172 999 kb和Chr.9:14 000~2 908 999 kb。本研究结果为瓠瓜果形相关性状的基因定位提供了重要的候选区间,可为后续目标基因的精细定位和克隆提供参考。

关键词：瓠瓜果形 BSA-seq snp-index

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基于QTL-seq的水稻粒质量QTL定位及候选基因分析

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华北农学报 2020年第2期35卷 18-28页

作者：王豪张健王加峰杨瑰丽郭涛陈志强王慧华南农业大学国家植物航天育种工程技术研究中心广东广州510642

利用实验室收集的优良种质资源籼稻亲本B91及B233分析影响粒质量的关键表型性状,挖掘粒质量相关的遗传位点与候选基因,进一步了解多基因调控粒型性状的遗传基础,以期在种质资源改良中加以应用。以2个籼稻亲本B91和B233及杂交繁育的F2群... 详细信息

利用实验室收集的优良种质资源籼稻亲本B91及B233分析影响粒质量的关键表型性状,挖掘粒质量相关的遗传位点与候选基因,进一步了解多基因调控粒型性状的遗传基础,以期在种质资源改良中加以应用。以2个籼稻亲本B91和B233及杂交繁育的F2群体为研究材料,对B91和B233籽粒颖壳和胚乳进行扫描电镜观察,测定两亲本灌浆速率;对B91和B233构建的F2分离群体进行QTL-seq分析,通过注释基因表达位置以及预测功能进一步筛选出粒质量候选基因。结果表明,根据籽粒颖壳和胚乳扫描电镜观察,B233与B91粒长、粒宽、粒厚的差异是由细胞大小和细胞数量共同决定的,且与B91相比B233籽粒饱满度较差。通过灌浆参数的比较,B233起始生长势,活跃灌浆时间,最大灌浆速率等指标均大于B91。QTL-seq分析共得到了430 762个有效snp位点,发现了位于6条染色体上共8个QTL。主要关注正阈值区内的5个QTL,对正阈值区QTL位点内△(snp-index)>0.7的snp位点进行了筛选,选出在基因中非同义突变及剪接位点上的snp突变23个基因,同时挑选出Indel突变基因共11个。根据NCBI网站对注释基因的转录表达分析及基因功能预测筛选出6个可能为调控粒质量性状的候选基因,其中基因Os04g0617600、Os04g0619600编码蛋白起到蛋白激酶或转录调节因子作用,Os04g0624600、Os04g0631000调控碳水化合物的合成与分解,Os04g0653100调控生物大分子的运输,同时也是花粉壁细胞的重要组成成分,Os02g0611450可能调控生物大分子的合成和细胞周期。综上,水稻粒长、粒宽、粒厚及饱满度均直接影响水稻籽粒质量,通过扫描电镜观察,灌浆速率调查从细胞水平和生理水平解释粒质量差异。通过QTL-seq结合注释基因转录表达分析及功能预测等手段可以更高效的筛选出粒质量的候选基因。水稻粒质量可能受到蛋白磷酸化、转录调节相关基因的影响。

关键词：水稻粒质量基因 QTL-seq 数量性状基因座 snp-index

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基于全基因组测序的MutMap方法在水稻氮高效育种当中的应用

基于全基因组测序的MutMap方法在水稻氮高效育种当中的应用

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作者：谢鹏南京农业大学

学位级别：硕士

MutMap是一种基于全基因组测序,并通过混池测序及关联分析算法进行基因定位的方法。该方法通过将纯合突变体材料与其亲本回交得到F1,F1自交得到F2,F2后代会出现表型分离,得到野生型表型群体和突变体表型群体,将两个群体的DNA分别进行等... 详细信息

MutMap是一种基于全基因组测序,并通过混池测序及关联分析算法进行基因定位的方法。该方法通过将纯合突变体材料与其亲本回交得到F1,F1自交得到F2,F2后代会出现表型分离,得到野生型表型群体和突变体表型群体,将两个群体的DNA分别进行等量混合,产生野生型DNA混池及突变体DNA混池,混池测序结果与参考基因组进行比对,通过数据分析,计算snp在突变体混池和野生型混池出现的频率,即可得到和突变表型连锁的染色体区段和可能的突变位点。此前研究表明,通过MutMap已经定位到了与水稻雄性不育系,水稻耐盐性,水稻斑点叶,水稻黄叶及水稻株型变矮等相关的基因,为作物遗传育种改良奠定了基础。本实验室此前通过EMS诱变武运粳7号,多代筛选出表型稳定的两个株系DFE02和DFE05。武运粳7号全生育期为158-160天,其中DFE02杨花期提前18-27天,全生育期为131-141天,全生育期相较于武运粳7号缩短11.8-17.1%,DFE05杨花期提前28天,全生育期为142天,全生育期相较于武运粳7号缩短8.1-13.7%。且DFE02和DFE05在生理氮素利用效率,农学氮素利用效率方面及水稻籽粒产量方面有显著提高,为氮高效且高产材料。本研究通过将株系DFE02和DFE05与WYJ7回交得到F1,F1自交产生表型分离的F2,采集群体间DFE02与武运粳7号回交F2代杨花期105天样本（R01）、DFE05与武运粳7号回交F2代杨花期105天样本（R02）、DFE02与武运粳7号回交F2代130天样本（R03）、DFE05与武运粳7号回交F2代杨花期130天样本（R04）、DFE02样本（R05）、DFE05样本（R06）及武运粳7号样本（R07）各30个样品进行MutMap混池测序。通过snp位点比较,DFE05回交恢复效果相比DFE02要好,其中R01相比R05提高3%,R03相比R05降低92.6%,R02相比R06降低8.8%,R04相比R06降低72.1%,DFE02由于收集样品中可能具有串粉或在测序过程中存在系统误差导致回交测序比对结果有异议。本次测序共获得113.27 Gb数据量,Q30（碱基质量值）达到97.11%以上,结果与水稻参考基因组进行比对分析,比对效率至少为84.13%,平均覆盖深度为32X～42 X,基因组覆盖度为97.16%（至少一个碱基覆盖）。通过样品与参考基因组间,样品与样品间的snp,INDEL及SV的检测与注释,在R01中获得了 15943个具有功能变异的位点,在R02中获得了 13818个具有功能变异的位点,在R03中获得了 10892个具有功能变异的位点,在R04中获得了 11880个具有功能变异的位点,在R05中获得了 14990个具有功能变异的位点,在R06中获得了 10910个具有功能变异的位点,在R07中获得了 10878个具有功能变异的位点,且对上述位点引起的具有功能变异的基因做注释。snp-index关联分析算法是一种通过混池间的基因型频率差异进行标记关联分析的方法,主要是寻找混池之间基因型频率的显著差异,标记snp与性状关联度越强,snp-index越接近于1。通过此分析算法对同一染色体上的snp进行标记,进行loess的回归拟合,在水稻六号染色体上,于R01中定位到一段长度为2.32 M的区间,区间内包含341个具有snp位点的候选基因,于R02中定位到一段长度为0.4 M的区间,区间内包含49个具有snp位点的候选基因。R01与R02定位区间重合,重合区间为R02中所定位到的长度为0.4 M的区间,该区间内包含49个具有snp位点的候选基因,候选基因功能为可能对水稻开花时间具有调控作用。并通过反向遗传的方法对所选基因进行进一步的基因克隆和验证。EMS诱变武运粳27号,实验室此前已经对M2代材料表型进行了分析,本研究将对M3代材料进行进一步筛选,通过田间观察及数据分析,筛选到了 HY01,HY02两株具有高产潜力的株系,其中在南京农业大学白马基地低氮（150kg/ha-N）条件下HY01单株穗重相较武运粳27号提高8.6%,中氮（250kg/ha-N）条件下提高9.8%,HY02于低氮条件下单株穗重提高25.1%,中氮条件下提高1.6%。

关键词： MutMap snp-index EMS 水稻氮高效高产

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两个萝卜种质抗黑腐病基因的QTL-seq分析

两个萝卜种质抗黑腐病基因的QTL-seq分析

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中国园艺学会第十三次全国会员代表大会暨2017年学术年会

作者：吴春珲汪精磊段韫丹邱杨李锡香中国农业科学院蔬菜花卉研究所

为了挖掘萝卜多样性抗黑腐病基因,通过分子设计育种培育具有持久抗性的新品种。同时以抗病基因为中心深度解析植物对黑腐病菌抗性机理,为制定有效的抗病遗传改良策略和病害综合防治措施提供理论依据。以两个高抗黑腐病材料P22、P24和1... 详细信息

为了挖掘萝卜多样性抗黑腐病基因,通过分子设计育种培育具有持久抗性的新品种。同时以抗病基因为中心深度解析植物对黑腐病菌抗性机理,为制定有效的抗病遗传改良策略和病害综合防治措施提供理论依据。以两个高抗黑腐病材料P22、P24和1个感黑腐病材料P33为亲本,分别构建了两个F群体(P22×P33,P24×P33)。利用剪叶法和喷雾法相结合对F群体进行单株表型鉴定。依据表型鉴定结果,在两个群体中分别选取表型高抗和高感的F单株各50株,单株提取DNA后等量混合,4个极端混池进行QTL-seq测序,同时对3份抗、感亲本材料进行重测序。以公布的萝卜基因组为参考,分别计算4个抗、感池的snp-index,并计算抗、感池之间的Asnp-index,获得抗病性状位点区间,并对定位区间内的基因进行初步分析。分析结果表明:在P22×P33的F群体中,将抗病性状位点初步定位于2号染色体上两个区域(26.250.55 Mb和33.23.65 Mb,置信区间为95%);在26.250.55 Mb区间内有两个含有NBS结构域抗病基因Rsa10012347和Rsa10012342。P24×P33的F群体中,抗病性状位点初步定位在7号染色体前半部分两个区域(0.95.15 Mb和6.65.45 Mb,置信区间为99%)。0.95.15Mb区域含有1个NBS基因Rsa10031067,6.65.45 Mb区域含有9个含NBS结构的基因。其中Rsa10023419、Rsa10023420、Rsa10023421、Rsa10023422、Rsa10023423、Rsa10023424、Rsa10023425为串联重复基因簇,Rsa10009783和Rsa10009784也为串联重复基因。在已经克隆的植物抗病基因中,大约80%属于NBS基因家族,因此推测这些基因可能与萝卜抗黑腐病有关。

关键词：萝卜黑腐病基因定位 QTL-seq snp-index

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