甘蔗SCoT-PCR反应体系优化与多态性引物筛选及应用

目标起始密码子多态性(Start condon targeted polymorphism,SCoT)分子标记是一种新型的标记,结合了ISSR标记和RAPD标记的优点.本研究针对SCoT-PCR反应体系的影响因素,以甘蔗叶片DNA为材料,在单因子实验的基础上,采用L16(45)正交实验设计,进一步探讨了模板DNA、Mg2+、dNTPs、引物及Taq酶等5个因素对甘蔗SCoT-PCR扩增效果的影响,建立了甘蔗SCoT-PCR的优化反应体系.25μL PCR反应混合液中,含50 ng DNA模板、2.0μL 10×Ex Taq Buffer(Mg2+Plus)、0.625 U Ex Taq酶,dNTP和引物的终浓度分别为0.22 mmol/L和0.9μmol/L.以我国种植面积最大的栽培品种新台糖22号为模板,应用优化体系,对40条SCoT标记引物进行测试,筛选出16条有效扩增的引物,且均为多态性引物,其GC含量在50%～67%之间.该体系的稳定性和SCoT标记引物的扩增能力,通过基于随机选择的4条引物对9份具有地理来源和遗传背景不同的甘蔗种质进行标记分析来验证,结果共扩增出84条带,其中多态性条带占82.14%,平均单条引物可扩增出21条.研究结果为在甘蔗上进一步开发和应用功能性SCoT标记奠定了基础.     

镉和酸雨对不同性别桑树幼苗光合生理的影响

土壤镉(Cd)污染和酸沉降(AR)是当今全球性的环境问题,而雌雄异株植物对逆境胁迫的差异性性别响应也是植物逆境生理生态研究的重要内容.为探讨桑树雌株、雄株和雌雄同株幼苗对土壤Cd污染和酸沉降的性别响应差异,以盆栽模拟法研究Cd(50 mg/kg)、AR(pH 3.0)及两者复合处理对不同性别桑树幼苗生物量积累与分配、光合荧光特性的影响.结果表明:(1)Cd处理显著降低了3种性别桑树幼苗的总生物量积累和光合速率,且存在性别差异,与对照相比,雄株总生物量仅下降了23.54%,而雌株和雌雄同株下降幅度分别为对照的29.43%和36.38%;雄株光合速率下降程度也低于雌株和雌雄同株.(2) Cd处理改变了桑树的生物量分配,雌株以减少茎生物量为主,与对照相比,雌株茎生物量降低了37.45%,但根、叶生物量仅降低了7.72%和9.71%;而雄株和雌雄同株以减少根、茎生物量为主,叶生物量仅降低了9.17%和5.28%.(3)3种性别桑树幼苗光合速率的下降是气孔导度和PSⅡ实际光量子产量下降导致的,与对照相比,Cd处理与复合处理下,雌株气孔导度降低了47.39%和57.82%,PSⅡ实际光量子产量降低了21.59%和18.49%;雌雄同株气孔导度下降了46.57%和58.88%;PSⅡ实际光量子产量降低了26.63%和19.81%;而雄株气孔导度和PSⅡ实际光量子产量下降程度均低于雌株和雌雄同株.(4)AR的加入导致了Cd胁迫下,雌株和雌雄同株叶生物量积累和光合速率的进一步下降,但是对雄株影响不大.由此可见,Cd通过降低光合能力抑制了3种性别桑树幼苗的生物量积累,对雄株的影响小于雌株和雌雄同株,而光合能力的下降是由气孔和非气孔因素共同作用引起的.(图3表3参39)     

贡嘎山高低海拔上优势杨柳科植物性别比例与繁殖特性北大核心CSCD

雌雄异株植物的性比问题一直是进化生物学的研究热点之一.为揭示杨柳科植物不同性比格局的内在机理,从繁殖投入、种群密度和传粉效率等方面对贡嘎山两个海拔高度（2 000和2 600 m）上冬瓜杨和川滇柳的性别比例与繁殖投入进行对比研究.结果显示：（1）低海拔下冬瓜杨和川滇柳雄雌性比（M/F）接近1：1平衡;而在高海拔区域出现性比失衡,即杨树偏雄（M/F=2.36,P=0.008）,而柳树偏雌（M/F=0.62,P=0.033）.（2）冬瓜杨和川滇柳种群密度随海拔升高均明显下降,但川滇柳密度显著高于冬瓜杨,柱头接收花粉数量亦显著高于冬瓜杨.（3）枝条水平上,杨柳的总繁殖结构生物量（花序干重＋种子干重）在两个海拔上都为雌株高于雄株;相对繁殖投入在低海拔时雌株高于雄株,高海拔上冬瓜杨雌株高于雄株,而川滇柳由于叶片的补偿生长,包括更高的叶片生物量投入和光合能力,导致相对繁殖投入雌雄间无显著差异.冬瓜杨雌株繁殖投入显著高于雄株,雌株对高海拔更敏感,因而高海拔时偏雄性.川滇柳的繁殖投入在海拔间无差异,加之传粉效率较高,可能容易产生花粉管竞争,从而偏雌性.本研究发现较之低海拔,贡嘎山上杨柳科植物在高海拔上叶与繁殖结构生物量权衡关系改变容易导致性比失衡,未来需在分子水平上,结合性别决定基因、性染色体和表观遗传学等进一步深入研究.     

11个猕猴桃品种间的遗传多样性分析

利用随机扩增多态性DNA标记(RAPD)技术对采自四川省猕猴桃科研基地的11个猕猴桃品种进行了遗传多样性分析.通过引物筛选,从15个RAPD引物中扩增出135条带,其中100条为多态带,占74.07%.UPGMA聚类分析结果揭示了各品种间的亲缘关系.RAPD标记说明猕猴桃品种间遗传距离与地理分布有一定关系,地理位置较近的材料能聚在一起.分子标记可用于猕猴桃种质资源的分类、鉴定及良种选育.图2表2参15     

贡嘎山高低海拔上优势杨柳科植物性别比例与繁殖特性

雌雄异株植物的性比问题一直是进化生物学的研究热点之一.为揭示杨柳科植物不同性比格局的内在机理,从繁殖投入、种群密度和传粉效率等方面对贡嘎山两个海拔高度(2 000和2 600 m)上冬瓜杨和川滇柳的性别比例与繁殖投入进行对比研究.结果显示:(1)低海拔下冬瓜杨和川滇柳雄雌性比(M/F)接近1:1平衡;而在高海拔区域出现性比失衡,即杨树偏雄(M/F=2.36,P=0.008),而柳树偏雌(M/F=0.62,P=0.033).(2)冬瓜杨和川滇柳种群密度随海拔升高均明显下降,但川滇柳密度显著高于冬瓜杨,柱头接收花粉数量亦显著高于冬瓜杨.(3)枝条水平上,杨柳的总繁殖结构生物量(花序干重+种子干重)在两个海拔上都为雌株高于雄株;相对繁殖投入在低海拔时雌株高于雄株,高海拔上冬瓜杨雌株高于雄株,而川滇柳由于叶片的补偿生长,包括更高的叶片生物量投入和光合能力,导致相对繁殖投入雌雄间无显著差异.冬瓜杨雌株繁殖投入显著高于雄株,雌株对高海拔更敏感,因而高海拔时偏雄性.川滇柳的繁殖投入在海拔间无差异,加之传粉效率较高,可能容易产生花粉管竞争,从而偏雌性.本研究发现较之低海拔,贡嘎山上杨柳科植物在高海拔上叶与繁殖结构生物量权衡关系改变容易导致性比失衡,未来需在分子水平上,结合性别决定基因、性染色体和表观遗传学等进一步深入研究.     

松毛虫遗传多样性研究中AFLP反应体系的建立

以油松毛虫为材料,对T4 DNA连接酶不同用量、预扩增中的Mg~(2+)浓度、dNTP浓度、引物浓度以及选择性扩增巾的预扩增产物稀释倍数、Mg2~(2+) 浓度、dNTP浓度、引物浓度和Taq酶浓度进行了比较分析.最终建立了适合松毛虫的AFLP反应体系.用优化的AFLP反应体系,以油松毛虫、赤松毛虫和马尾松毛虫为材料筛选引物,从81对引物组合中筛选出10对多态性高的引物组合.图9参17     

中药材哈蟆油PCR鉴定的初步研究

从中国林蛙 (Ranachensinensis)、中华大蟾蜍 (Bufogargarizans)以及鳕鱼 (Gadusmacrocephalus)等组织材料中提取DNA ,扩增出约 340bp的 12SrRNA基因片段 ,测定其序列 ,并参考有关序列 ,设计一对哈蟆油的鉴别引物HsmL1、HsmH1,用该鉴别引物扩增蛙类原动物的模板DNA时 ,只有中国林蛙和黑龙江林蛙的模板能得到阳性扩增 ,其余样品为阴性 .因此该对引物能用于哈蟆油药材来源的鉴别 .对购自 5个不同药材商店的哈蟆油PCR鉴定结果表明 ,现市售商品哈蟆油有不同的材料来源 .图 3表 1参 9     

基于rDNA ITS和ISSR标记研究四川松茸遗传多样性

松茸是一种珍贵的食药用菌,至今无法人工栽培.为更好地开发利用松茸资源,以采自四川小金、雅江、木里等7个县的24株不同生境的野生松茸子实体为材料,采用ISSR(Inter-Simple Sequence Repeat)分子标记及rDNA ITS序列分析的方法研究这些菌株的遗传资源及多样性.从15条ISSR引物中筛选出2条多态性较好的引物对所有菌株进行了扩增,所得条带表明,在松茸中存在一定的遗传多样性;亲缘关系树状图表明,来自木里、会东、小金的大部分松茸样品聚为一个类群,而雅江、盐源、盐边、冕宁的为另一类群,呈现一定的地理分化现象.通过对各菌株rDNA ITS序列分析表明,松茸菌株间的ITS序列相似性很高.同时系统进化树表明四川松茸(Tricholoma matsutake)与美洲口蘑(T.magnivelare)同源关系较近,与欧洲口蘑(T.caligatum)距离较远,这与报道的形态学分类结果并不一致.本研究表明四川松茸蕴含丰富的遗传信息.图4表4参16     

中国大麦育成品种(系)的遗传多样性

为了解我国大麦育成品种(系)的遗传基础现状,利用位于大麦7个连锁群上不同位置的25对SSR引物对来自国内不同区域的大麦推广和新育成品种(系)的遗传多样性及其亲缘关系进行分析.结果表明,25对SSR引物在73个大麦品种间均有多态性扩增,每一对引物检测到的等位基因数目在2-6之间,平均为3.92个.SSR引物的多态性信息含量(PIC)变幅为0.252-0.780,平均为0.569.遗传多样性分析发现,我国不同大麦产区的皮大麦品种(系)间遗传相似性系数(GS)变化范围为0.661-0.767(平均值0.714),青藏高原地区青稞品种(系)间遗传相似性系数变化范围为0.533-0.925(平均值0.699),表明目前国内皮大麦和青稞的遗传多样性均较差、品种遗传背景单一.通过聚类分析,在遗传相似系数0.671水平处,42份皮大麦材料聚为2大类;在遗传相似系数0.618水平处,31份青稞材料聚为5大类,来源地相同的材料通常聚在同一大类或亚类,材料聚类结果与其地理来源有一定相关性.本研究表明SSR标记具有较好的遗传变异检测能力,对大麦品种(系)间的遗传多样性评价可为我国大麦育种过程中亲本材料的选择和利用提供重要依据.     

基于山桐子转录组序列的SSR分子标记开发

为研究山桐子遗传多样性,对山桐子转录组数据进行分析,开发SSR分子标记技术.将山桐子高通量转录组测序获得的84 213条Unigene进行简单重复序列(SSR)位点挖掘和分析,并结合引物验证,初步证明其可行性.通过软件分析,共获得含SSR位点的序列数23 077,出现频率为27.40%,涉及序列数量为29 953条,发生频率为35%.SSR序列中包括1 620种重复基元类型,其中单核苷酸、二核苷酸和三核苷酸为优势重复类型,SSR位点数分别为9 782(32.67%)、6 921(23.11%)和5 420(18.10%).单核苷酸中A/T类型比例最高,为9 630(32.15%),二核苷酸和三核苷酸中以类型AG/CT(4 679;15.62%)和AAG/CCT(1 220;1.53%)为主.SSR位点重复次数差别较大,主要是3次(4 748;15.70%),其次为6次(3 707;12.25%)和5次(3 475;11.60%).运用多态性分析的方式初步验证SSR位点在不同地区山桐子标记中的可行性.同时,利用Primer 5.0进行引物设计,随机筛选100对引物进行验证,31对引物可以扩增出条带,19对引物扩增出预期大小的条带,8对引物能特异性区分宜宾、资阳、宁强、成都4个不同地区的山桐子.本研究通过分析山桐子高通量转录组序列的SSR信息,筛选出8对引物验证不同地区山桐子的遗传多样性,将有助于山桐子基因挖掘、分子标记育种和资源保护等后续工作的开展.