基于马铃薯全基因组序列SSR标记的开发及验证

基于马铃薯全基因组序列SSR标记的开发及验证

论文摘要

马铃薯(Solanum tuberosum L.)作为全球范围内重要作物之一,对世界粮食安全至关重要。栽培马铃薯主要通过无性繁殖,具有同源四倍体遗传组成,高度杂合,自交衰退明显,杂交后代分离复杂;因此其遗传育种研究水平远不及其他主要栽培作物。SSR标记已经成为作物遗传育种研究中必不可少的工具,随着基因组测序工作的深入开展,采用生物信息学技术进行全基因组搜索、筛选SSR位点、开发SSR标记已经取代传统基因组文库筛选法开发SSR标记。本文采用MISA程序对马铃薯参考基因组进行SSR位点进行搜索和分析,在此基础上开发马铃薯EST-SSR标记并进行了实验室验证。主要结果和结论如下:1.提出了一种不同于已有文献报道的马铃薯SSR标记的开发方法:通过全基因组序列搜索、筛选单一SSR位点,利用EST数据的冗余性和多态性,以EST序列为模板进行多态性SSR标记筛选、验证。极大地提高了SSR标记开发的效率,并且可以防止有潜在利用价值的SSR标记在基因组、实验室验证过程中被误淘汰。2.马铃薯基因组具有较高的总SSR位点和单一SSR位点数量和密度,远高于基于传统方法揭示的马铃薯SSR位点的数量和密度,也高于早前基于部分基因序列搜索得到的结果。3.马铃薯总SSR位点主要分布于基因间区域,但单一SSR位点在内含子区域的分布密度高于基因间分布频率,这在一定程度上表明开发与基因紧密关联的马铃薯SSR标记是完全可行的。4.马铃薯SSR位点的平均GC含量仅13.81%,最多的单核苷酸重复(MNRs)、二核苷酸重复(DNRs)、三核苷酸重复(TNRs)基序分别是:A/T、AT/TA和AAT类。在一定程度上表明传统的文库筛选法不是开发马铃薯SSR标记的最好选择。5.以EST序列为模板进行多态性SSR标记的筛选、分析,筛选到与EST序列比对有产物的标记2104个,其中具有多态性的SSR标记位点611个,357个SSR标记产物长度差异大于3bp。6.选择34个位于不同染色体上的SSR标记,采用Primer软件设计引物。选用20份马铃薯材料,对34个SRR标记进行初步的验证,其中:28对引物获得清晰扩增条带,其中具有多态性位点引物25对;5对引物的多态性信息量达到0.55以上,最高达0.823。7.探讨了新开发的SSR标记在马铃薯遗传育种中的应用以及内含子、启动子区域多态性SSR标记开发的生物信息学方法。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 前言
  • 1.1 马铃薯及其遗传背景
  • 1.1.1 马铃薯的起源与生产
  • 1.1.2 马铃薯的分类与遗传基础
  • 1.1.3 马铃薯的育种研究
  • 1.2 分子标记及其应用
  • 1.2.1 分子标记及其种类
  • 1.2.2 分子标记在马铃薯遗传育种中的应用
  • 1.3 基于DNA序列的马铃薯SSR标记开发
  • 1.3.1 DNA测序技术及其发展
  • 1.3.2 SSR标记开发方法
  • 1.3.3 马铃薯SSR标记的开发
  • 1.4 本研究的目的与意义
  • 2 材料与方法
  • 2.1 供试马铃薯材料与种植
  • 2.2 基因组序列与EST数据来源
  • 2.3 马铃薯基因组SSR位点搜索与分析
  • 2.4 单一SSR位点筛选
  • 2.5 EST中多态性SSR位点鉴定与分析
  • 2.6 SSR标记PCR引物设计
  • 2.7 马铃薯基因组DNA提取与检测
  • 2.8 SSR-PCR扩增与检测
  • 2.9 引物多态性分析
  • 3. 结果与分析
  • 3.1 马铃薯SSR位点的染色体分布
  • 3.2 马铃薯SSR位点的基因组区域分布
  • 3.3 不同类型SSR位点的特征
  • 3.4 P1~P3型马铃薯SSR位点的基序
  • 3.5 EST数据中多态性SSR位点筛选
  • 3.6 SSR标记PCR引物设计
  • 3.7 SSR标记的扩增多态性分析
  • 4 讨论
  • 4.1 基于DNA序列的SSR标记开发
  • 4.2 马铃薯SSR位点的分布特点
  • 4.3 新开发马铃薯SSR标记的评价
  • 主要参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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