斑点叉尾鮰性别及瓦氏黄颡鱼、长吻鮠和其杂交种的遗传鉴定

这是一篇关于斑点叉尾鮰,长吻鮠,瓦氏黄颡鱼,性别鉴定,杂交物种鉴定,分子标记的论文, 主要内容为水产养殖在世界食品供应中扮演着重要角色。利用鱼类两性生长差异进行性别控制育种与杂交育种是水产养殖领域的两种重要技术手段。由于雌雄或杂交种和亲本间的外观形态和染色体形态差异微小,因此需要使用分子标记进行遗传鉴定以实现性别控制育种和杂交育种。斑点叉尾鮰雄性生长速度较雌性快,且比雌性具备更低的饵料系数,培育全雄品系有利于提高该品种整体产量,其中最关键的一步是通过分子标记筛选出YY个体,而目前已有的分子标记是基于雄性特异SNP与小片段INDEL所设计,通过PCR扩增和琼脂糖凝胶电泳检测难以区分条带差异,需要开发出适用面更广、使用更方便的性别鉴定分子标记。鲿科鱼类是我国江河湖泊等天然水域中分布广泛的经济鱼类,其中通过瓦氏黄颡鱼与长吻鮠杂交培育的后代,生长性能优越,具有很大的养殖潜力,然而目前暂时没有可用的分子标记对杂交种与亲本进行遗传鉴定。因此,本研究通过比较基因组学分析寻找基因组上多态性位点,结合PCR、LAMP等分子生物学技术开展对斑点叉尾鮰性别及瓦氏黄颡鱼、长吻鮠和其杂交种的遗传鉴定研究。本研究的主要结果如下:1.基于PCR与LAMP技术对斑点叉尾鮰遗传性别快速鉴定基于目前已有的斑点叉尾鮰XX参考基因组、YY参考基因组以及简化基因组测序数据,本研究首先选取雌雄各30个简化基因组的原始测序数据,经质控后比对到XX基因组上。通过开展全基因组关联分析(GWAS),本研究鉴定出在斑点叉尾鮰4号染色体上富集大量性别连锁SNP,并进一步确定其为X染色体。通过对性别连锁SNP进行分析,本研究将X染色体上富集的性别连锁SNP区域(19.5-20 Mb)与Y染色体上对应的区域(24.45-24.95Mb)进行比较,检测到它们之间存在几个大的插入或缺失。本研究针对这些INDEL设计了多对性别鉴定引物,经过PCR筛选验证找到了3对效果最好的引物ip1、ip2、ip3,它们分别在雌鱼中仅扩增单一大小的片段(418 bp,878 bp,274 bp),在雄鱼中扩增两种大小的片段(524 bp和418 bp,878 bp和187 bp,342 bp和274 bp),因此根据PCR扩增结果可以准确鉴别斑点叉尾鮰的遗传性别。此外,通过在另外三个地区的群体中进行进一步验证,显示这3个标记在斑点叉尾鮰遗传性别鉴定中的准确率为100%。为了进一步简化遗传性别鉴定的方法,满足野外或养殖环境的需求,本研究尝试将曾经广泛应用于微生物、病毒快速鉴定的环介导等温扩增(LAMP)技术应用于鱼类遗传性别鉴定上。通过在之前鉴定到的性别连锁INDEL富集的区域上寻找X特异的插入片段和Y特异的插入片段分别设计LAMP引物组,经过多轮筛选验证,我们得到了一组LAMP-X引物组和一组LAMP-Y引物组,通过这两组引物在不同群体的雌雄个体中的扩增结果,我们可以准确鉴别XX个体(仅LAMP-X反应阳性)和XY个体(LAMP-X与LAMP-Y均反应阳性)。据此,本研究开发出了可以在多个群体中高效准确鉴别斑点叉尾鮰遗传性别的PCR引物与LAMP引物组,并且理论上本研究开发的两种分子标记均可用于鉴别YY个体。2.瓦氏黄颡鱼、长吻鮠及其杂交种物种鉴定分子标记开发瓦氏黄颡鱼、长吻鮠的基因组序列为比较基因组学分析提供了充足资源。因此,本研究首先基于比较基因组学分析构建系统发育树来比较两者在演化上的亲缘关系,估算出瓦氏黄颡鱼与长吻鮠的分化时间为3.7 Mya。同时,通过对两者的基因组进行共线性分析,发现两者的染色体核型均为2n=52,且染色体间共线性较好,一一对应且未发现染色体间的融合重组现象。结合系统发育树与共线性的结果,本研究定位到差异较大的基因patj,在它的序列上找到了一段391 bp的INDEL,根据这个差异片段,本研究设计出了引物PVLL。该引物在瓦氏黄颡鱼中仅扩增出339 bp的条带,在长吻鮠中仅扩增出730 bp的条带,而在其杂交种中可以同时扩增出339 bp与730bp两种大小的条带。根据扩增条带的差别可以准确区分三者,此研究结果不受性别影响,并且我们在不同群体中进一步验证了引物的有效性。据此,我们开发出了一对可以高效、准确鉴别瓦氏黄颡鱼、长吻鮠及其杂交种的分子标记,极大提高杂交育种生产的效率;并且根据比较基因组学的结果,推断瓦氏黄颡鱼与长吻鮠亲缘关系较近且核型一致,为两者之间的顺利杂交提供了理论依据。

小麦抗叶锈病基因Lr29作图群体的创制及分子标记开发

这是一篇关于小麦叶锈病,Lr29基因,EMS诱变,基因克隆,分子标记的论文, 主要内容为小麦是世界上重要的粮食作物之一,但小麦叶锈病严重威胁小麦的产量安全。小麦叶锈病(wheat leaf rust)是由小麦叶锈菌(Puccinia triticina)引起的小麦重要病害之一。防治叶锈病主要依靠化学防治或栽培抗病品种,而培育抗病品种是防治叶锈病最为安全、有效的方法。然而由于不断变异产生新的叶锈小种,导致很多抗叶锈病基因逐渐丧失了抗病性。小麦抗叶锈病基因Lr29是一个全生育期抗病基因(ASR),来源于长穗偃麦草(Thinopyrum ponticum),对我国叶锈小种具有高水平抗性,而且在生产上尚未被利用,具有重要的应用潜力。由于Lr29基因位于长穗偃麦草易位染色体7E,与普通小麦7D染色体不能正常配对,难以开展连锁分析。为了创建分离群体,并最终克隆该基因,本研究采用EMS(甲基磺酸乙酯)试剂诱变F1杂交种,获得感病突变体并与抗病亲本Lr29NIL回交创建作图群体,并开发了5个7E染色体特异分子标记。本研究为克隆Lr29基因奠定了基础,也为该基因抗病育种提供便于检测的分子标记。本研究的主要结果有:(1)抗叶锈病基因Lr29的初定位。利用Lr29NIL和Delibab的杂交后代群体,在F4代选取了5棵抗病植株和9棵感病植株组成极端性状混池,开展了小麦660k SNP芯片分析。统计纯合多态性SNPs在染色体上的分布,结果显示大部分定位在7D染色体,7D染色体末端4.8-5.8Mb范围内SNP密度最高。(2)Lr29是显性抗叶锈病基因。抗叶锈病的Lr29NIL材料和感叶锈病的CB037、Fielder杂交,选择了12粒F1种子,在苗期接叶锈菌,发现杂交种叶片上没有反应,为免疫类型(等级“0”),而对照CB037则有大量的孢子堆出现,为高感类型(等级“4”)。表明Lr29是一个显性抗叶锈病的基因。(3)EMS诱变处理。为了能快速获得较多的感病突变体,我们选择用EMS诱变Lr29NIL和CB037、Fielder的杂交种共约6600粒。预实验设计了0、0.5%、0.8%、1.0%、1.2%共5个EMS浓度梯度,每个梯度用100粒杂交种,预实验确定杂交种的半致死浓度为0.4%。为了保证诱变效率,我们选了用0.45%的EMS诱变剩余的6100粒杂交种。(4)M1感病突变体的表型和基因型鉴定。EMS诱变后共获得突变体约2000棵,在苗期接叶锈菌表型鉴定,共筛选得到104棵高感叶锈病的突变体,其中94棵收获得到种子。我们根据一个纯合多态性SNP(AX-95235261)位点,开发了能区分Lr29NIL和CB037、Fielder的分子标记,并命名为LGM1。用该标记鉴定94棵感病突变体,基因型显示其中86棵突变体为杂交种。(5)M2突变体的表型和基因型鉴定。从94份感病M1代突变体中,每份选择10粒种子构成M2群体共690棵。在苗期接叶锈菌表型鉴定,其中89份M1突变体后代全部高感;3份M1突变体后代表型分离16棵抗病和9棵感病;2份M1突变体后代由于白粉病发病严重,没有发叶锈病。M1代为杂交种且M2代没有发生表型分离的突变体共82份。(6)选择39棵感病突变体创建作图群体。我们在M2群体中随机选择M1代为杂交种且M2代高感的39棵独立突变体。以这39棵突变体为母本,Lr29NIL为父本做杂交,通过回交创建分离作图群体,可用于开展Lr29基因的定位及克隆研究。(7)7E染色体特异分子标记的开发。我们依据中国春参考基因组中7D染色体短臂上的基因,在其外显子处设计引物;筛选能在Lr29NIL、CB037和Fielder扩增出条带的引物。对扩增片段测序后寻找Lr29NIL、CB037和Fielder处基因的序列差异,最后根据差异位点设计共显性的In Del引物。根据此方法我们设计了5个7E染色体特异的In Del标记。

斑点叉尾鮰性别及瓦氏黄颡鱼、长吻鮠和其杂交种的遗传鉴定

这是一篇关于斑点叉尾鮰,长吻鮠,瓦氏黄颡鱼,性别鉴定,杂交物种鉴定,分子标记的论文, 主要内容为水产养殖在世界食品供应中扮演着重要角色。利用鱼类两性生长差异进行性别控制育种与杂交育种是水产养殖领域的两种重要技术手段。由于雌雄或杂交种和亲本间的外观形态和染色体形态差异微小,因此需要使用分子标记进行遗传鉴定以实现性别控制育种和杂交育种。斑点叉尾鮰雄性生长速度较雌性快,且比雌性具备更低的饵料系数,培育全雄品系有利于提高该品种整体产量,其中最关键的一步是通过分子标记筛选出YY个体,而目前已有的分子标记是基于雄性特异SNP与小片段INDEL所设计,通过PCR扩增和琼脂糖凝胶电泳检测难以区分条带差异,需要开发出适用面更广、使用更方便的性别鉴定分子标记。鲿科鱼类是我国江河湖泊等天然水域中分布广泛的经济鱼类,其中通过瓦氏黄颡鱼与长吻鮠杂交培育的后代,生长性能优越,具有很大的养殖潜力,然而目前暂时没有可用的分子标记对杂交种与亲本进行遗传鉴定。因此,本研究通过比较基因组学分析寻找基因组上多态性位点,结合PCR、LAMP等分子生物学技术开展对斑点叉尾鮰性别及瓦氏黄颡鱼、长吻鮠和其杂交种的遗传鉴定研究。本研究的主要结果如下:1.基于PCR与LAMP技术对斑点叉尾鮰遗传性别快速鉴定基于目前已有的斑点叉尾鮰XX参考基因组、YY参考基因组以及简化基因组测序数据,本研究首先选取雌雄各30个简化基因组的原始测序数据,经质控后比对到XX基因组上。通过开展全基因组关联分析(GWAS),本研究鉴定出在斑点叉尾鮰4号染色体上富集大量性别连锁SNP,并进一步确定其为X染色体。通过对性别连锁SNP进行分析,本研究将X染色体上富集的性别连锁SNP区域(19.5-20 Mb)与Y染色体上对应的区域(24.45-24.95Mb)进行比较,检测到它们之间存在几个大的插入或缺失。本研究针对这些INDEL设计了多对性别鉴定引物,经过PCR筛选验证找到了3对效果最好的引物ip1、ip2、ip3,它们分别在雌鱼中仅扩增单一大小的片段(418 bp,878 bp,274 bp),在雄鱼中扩增两种大小的片段(524 bp和418 bp,878 bp和187 bp,342 bp和274 bp),因此根据PCR扩增结果可以准确鉴别斑点叉尾鮰的遗传性别。此外,通过在另外三个地区的群体中进行进一步验证,显示这3个标记在斑点叉尾鮰遗传性别鉴定中的准确率为100%。为了进一步简化遗传性别鉴定的方法,满足野外或养殖环境的需求,本研究尝试将曾经广泛应用于微生物、病毒快速鉴定的环介导等温扩增(LAMP)技术应用于鱼类遗传性别鉴定上。通过在之前鉴定到的性别连锁INDEL富集的区域上寻找X特异的插入片段和Y特异的插入片段分别设计LAMP引物组,经过多轮筛选验证,我们得到了一组LAMP-X引物组和一组LAMP-Y引物组,通过这两组引物在不同群体的雌雄个体中的扩增结果,我们可以准确鉴别XX个体(仅LAMP-X反应阳性)和XY个体(LAMP-X与LAMP-Y均反应阳性)。据此,本研究开发出了可以在多个群体中高效准确鉴别斑点叉尾鮰遗传性别的PCR引物与LAMP引物组,并且理论上本研究开发的两种分子标记均可用于鉴别YY个体。2.瓦氏黄颡鱼、长吻鮠及其杂交种物种鉴定分子标记开发瓦氏黄颡鱼、长吻鮠的基因组序列为比较基因组学分析提供了充足资源。因此,本研究首先基于比较基因组学分析构建系统发育树来比较两者在演化上的亲缘关系,估算出瓦氏黄颡鱼与长吻鮠的分化时间为3.7 Mya。同时,通过对两者的基因组进行共线性分析,发现两者的染色体核型均为2n=52,且染色体间共线性较好,一一对应且未发现染色体间的融合重组现象。结合系统发育树与共线性的结果,本研究定位到差异较大的基因patj,在它的序列上找到了一段391 bp的INDEL,根据这个差异片段,本研究设计出了引物PVLL。该引物在瓦氏黄颡鱼中仅扩增出339 bp的条带,在长吻鮠中仅扩增出730 bp的条带,而在其杂交种中可以同时扩增出339 bp与730bp两种大小的条带。根据扩增条带的差别可以准确区分三者,此研究结果不受性别影响,并且我们在不同群体中进一步验证了引物的有效性。据此,我们开发出了一对可以高效、准确鉴别瓦氏黄颡鱼、长吻鮠及其杂交种的分子标记,极大提高杂交育种生产的效率;并且根据比较基因组学的结果,推断瓦氏黄颡鱼与长吻鮠亲缘关系较近且核型一致,为两者之间的顺利杂交提供了理论依据。

斑点叉尾鮰性别及瓦氏黄颡鱼、长吻鮠和其杂交种的遗传鉴定

这是一篇关于斑点叉尾鮰,长吻鮠,瓦氏黄颡鱼,性别鉴定,杂交物种鉴定,分子标记的论文, 主要内容为水产养殖在世界食品供应中扮演着重要角色。利用鱼类两性生长差异进行性别控制育种与杂交育种是水产养殖领域的两种重要技术手段。由于雌雄或杂交种和亲本间的外观形态和染色体形态差异微小,因此需要使用分子标记进行遗传鉴定以实现性别控制育种和杂交育种。斑点叉尾鮰雄性生长速度较雌性快,且比雌性具备更低的饵料系数,培育全雄品系有利于提高该品种整体产量,其中最关键的一步是通过分子标记筛选出YY个体,而目前已有的分子标记是基于雄性特异SNP与小片段INDEL所设计,通过PCR扩增和琼脂糖凝胶电泳检测难以区分条带差异,需要开发出适用面更广、使用更方便的性别鉴定分子标记。鲿科鱼类是我国江河湖泊等天然水域中分布广泛的经济鱼类,其中通过瓦氏黄颡鱼与长吻鮠杂交培育的后代,生长性能优越,具有很大的养殖潜力,然而目前暂时没有可用的分子标记对杂交种与亲本进行遗传鉴定。因此,本研究通过比较基因组学分析寻找基因组上多态性位点,结合PCR、LAMP等分子生物学技术开展对斑点叉尾鮰性别及瓦氏黄颡鱼、长吻鮠和其杂交种的遗传鉴定研究。本研究的主要结果如下:1.基于PCR与LAMP技术对斑点叉尾鮰遗传性别快速鉴定基于目前已有的斑点叉尾鮰XX参考基因组、YY参考基因组以及简化基因组测序数据,本研究首先选取雌雄各30个简化基因组的原始测序数据,经质控后比对到XX基因组上。通过开展全基因组关联分析(GWAS),本研究鉴定出在斑点叉尾鮰4号染色体上富集大量性别连锁SNP,并进一步确定其为X染色体。通过对性别连锁SNP进行分析,本研究将X染色体上富集的性别连锁SNP区域(19.5-20 Mb)与Y染色体上对应的区域(24.45-24.95Mb)进行比较,检测到它们之间存在几个大的插入或缺失。本研究针对这些INDEL设计了多对性别鉴定引物,经过PCR筛选验证找到了3对效果最好的引物ip1、ip2、ip3,它们分别在雌鱼中仅扩增单一大小的片段(418 bp,878 bp,274 bp),在雄鱼中扩增两种大小的片段(524 bp和418 bp,878 bp和187 bp,342 bp和274 bp),因此根据PCR扩增结果可以准确鉴别斑点叉尾鮰的遗传性别。此外,通过在另外三个地区的群体中进行进一步验证,显示这3个标记在斑点叉尾鮰遗传性别鉴定中的准确率为100%。为了进一步简化遗传性别鉴定的方法,满足野外或养殖环境的需求,本研究尝试将曾经广泛应用于微生物、病毒快速鉴定的环介导等温扩增(LAMP)技术应用于鱼类遗传性别鉴定上。通过在之前鉴定到的性别连锁INDEL富集的区域上寻找X特异的插入片段和Y特异的插入片段分别设计LAMP引物组,经过多轮筛选验证,我们得到了一组LAMP-X引物组和一组LAMP-Y引物组,通过这两组引物在不同群体的雌雄个体中的扩增结果,我们可以准确鉴别XX个体(仅LAMP-X反应阳性)和XY个体(LAMP-X与LAMP-Y均反应阳性)。据此,本研究开发出了可以在多个群体中高效准确鉴别斑点叉尾鮰遗传性别的PCR引物与LAMP引物组,并且理论上本研究开发的两种分子标记均可用于鉴别YY个体。2.瓦氏黄颡鱼、长吻鮠及其杂交种物种鉴定分子标记开发瓦氏黄颡鱼、长吻鮠的基因组序列为比较基因组学分析提供了充足资源。因此,本研究首先基于比较基因组学分析构建系统发育树来比较两者在演化上的亲缘关系,估算出瓦氏黄颡鱼与长吻鮠的分化时间为3.7 Mya。同时,通过对两者的基因组进行共线性分析,发现两者的染色体核型均为2n=52,且染色体间共线性较好,一一对应且未发现染色体间的融合重组现象。结合系统发育树与共线性的结果,本研究定位到差异较大的基因patj,在它的序列上找到了一段391 bp的INDEL,根据这个差异片段,本研究设计出了引物PVLL。该引物在瓦氏黄颡鱼中仅扩增出339 bp的条带,在长吻鮠中仅扩增出730 bp的条带,而在其杂交种中可以同时扩增出339 bp与730bp两种大小的条带。根据扩增条带的差别可以准确区分三者,此研究结果不受性别影响,并且我们在不同群体中进一步验证了引物的有效性。据此,我们开发出了一对可以高效、准确鉴别瓦氏黄颡鱼、长吻鮠及其杂交种的分子标记,极大提高杂交育种生产的效率;并且根据比较基因组学的结果,推断瓦氏黄颡鱼与长吻鮠亲缘关系较近且核型一致,为两者之间的顺利杂交提供了理论依据。

菜豆Mutator转座元件的注释、标记开发及应用

这是一篇关于菜豆,Mutator转座元件,生物信息学,分子标记,种质资源鉴定的论文, 主要内容为菜豆(Phaseolus vulgaris)是一种重要的蔬菜作物,在全世界范围内被人们广泛种植,具有很高的营养价值和经济价值。菜豆种质资源鉴定可延缓和解决菜豆品种退化和品种混乱等一系列问题。Mutator转座元件是拷贝数最多的DNA转座子之一,具有广泛分布、拷贝数多、转座频率高、多态性高、易用性以及功能基因关联密切等特征,符合分子标记开发的特点。因此,本研究基于结构寻找和同源比对的方法,在两个不同的菜豆基因组中系统鉴定Mutator转座元件,主要研究内容包括元件数量、元件插入偏向性、在染色体上的分布特征以及系统发育分析,然后基于菜豆Mutator元件开发分子标记,试图建立一种新型的方法来鉴定菜豆种质资源以解决菜豆品种退化和品种混乱等问题。本研究为菜豆种质资源鉴定提供了一条可行性方法,为培育品质优良,产量可观的新品种提供理论依据。主要结果如下:1.菜豆基因组中Mutator转座元件的鉴定和数量分析基于结构特征寻找和同源比对的方法,从菜豆G19833基因组中鉴定出2040个边界清楚、插入位置明确、结构相对完整的Mutator转座元件。在BAT93基因组中鉴定出2130个Mutator转座元件。两个基因组中Mutator转座元件数量相差不大,但两者之间都含有各自特有的Mutator转座元件。在G19833基因组中鉴定出158个特有的元件,在BAT93中鉴定出124个特有的元件。对G19833基因组中的Mutator元件进行分析发现,这些元件总长度约2.07 Mb,有84%的元件长度<1 Kb范围内,最小元件只有179 bp,而最长元件高达10872 bp。2.菜豆Mutator转座元件插入偏向性分析对G19833基因组中所有Mutator元件两边的侧翼序列各20 bp和9 bp靶位点重复序列TSD(Target Site Duplication,TSD)进行统计分析,在9 bp TSD位置上的GC平均含量约24%,远低于49个碱基的平均GC含量约31%和整个菜豆基因组GC含量的36%。Mutator转座元件的插入位点具有很强的偏向性,明显偏向插入GC较少的区域。同时,Mutator转座元件密度与功能基因密度之间呈显著的正相关性。3.菜豆Mutator转座元件系统发育分析对菜豆G19833基因组中所有含Mutator转座酶的Mutator元件进行系统发育分析发现,它们大致分为五支。其cladeⅠ、cladeⅢ和cladeⅤ进化支非常丰富,含酶元件数也相对较多。cladeⅡ进化支包含2个含酶元件和2个家族,相对前面三个分支,此分支在进化中相对稳定。但cladeⅣ进化支只有一个含酶元件且该元件的家族是拷贝数最丰富的家族Family 1。4.基于菜豆Mutator转座元件开发分子标记,并应用于种质资源鉴定基于菜豆Mutator转座元件广泛分布、拷贝数多、转座频率高,多态性高及相对缺乏插入特异性等特征开发分子标记。根据菜豆两个基因组中特有Mutator元件各随机设计了25对引物,选取了32份不同区域的菜豆品种作为供试品种,进行种质资源鉴定。参考经过PCR扩增后的结果,筛选出13对核心引物,能够将所有菜豆品种区分,区分率高达100%。还对这32份菜豆品种进行了遗传相似性分析,32份菜豆品种之间遗传相似系数在0.24～0.88之间,平均遗传相似系数0.56。在遗传相似系数0.24处将32份菜豆品种划分为2个大类,在遗传相似系数0.45处将所有菜豆品种分为四个亚类。最后根据条带的有或无,构建了唯一的分子身份证代码,可以更直观、方便简洁的区分不同菜豆种质。以上结果表明,菜豆基因组中Mutator转座元件符合分子标记开发的特征。此标记技术可应用于菜豆种质资源鉴定,可以为菜豆品种选育工作提供选择依据,为培育优质、高产品种提供分子支撑。

芸苔属作物变异的标记数据库的构建

这是一篇关于芸薹属,分子标记,数据库,生物信息学的论文, 主要内容为芸薹属是十字花科植物中经济价值最大的一个属,包含了如白菜和甘蓝等重要的蔬菜作物以及油菜等世界主要的油料作物,提供了全球约10%的蔬菜和12%的植物食用油。进入21世纪以来,随着生物信息技术的发展和测序手段的进步,基因组数据、全基因组重测序数据和转录组数据大量出现,不同的研究团队针对不同的研究领域开发了一系列不同的生物数据库。此外,分子标记技术已经广泛应用于芸薹属作物的遗传育种、基因定位、基因克隆、基因组作图和物种亲缘关系鉴别等各个领域,而指数级增长的芸薹属作物重测序数据在管理、分析和挖掘上需要大量依赖于编程或命令行的生物信息工具来解决。然而,对于绝大多数生物学家和植物育种家来,编程环境和命令行执行是非常耗时和难以操作的,而且关于芸薹属物种的分子标记数据库也是一片空白。因此,我们以SNP和In Del分子标记为基础,构建了芸薹属作物变异的标记数据库。本文以Python编程语言为开发基础,以MySQL数据库为后台数据管理系统,采用B/S架构,通过对芸薹属中白菜、甘蓝和甘蓝型油菜三种作物的VCF(Variant Call Format)文件和重测序数据收集处理,构建起一个提供位点查询标记、基因查询标记、序列查询标记等多种检索标记方式的芸薹属作物变异标记数据库,方便用户快速准确的查找和浏览分子标记信息。本文工作取得的研究成果主要包含以下三个方面:(1)构建了芸薹属作物变异标记数据库BRAD Marker(http://brassicadb.cn/#/marker)。通过文献检索和整合多个数据集,我们共收集了芸薹属中白菜、甘蓝和甘蓝型油菜重测序数据732份,利用gatk和VCFtools等生物信息软件从重测序数据中获取变异信息,然后借助Primer3和BLAST等软件开发In Del标记共203,901个,SNP标记652,653个。其中白菜引物365,395对,甘蓝引物700,807对,油菜引物963,281对。通过整合基因注释信息,计算每对标记Tm值,添加SSR标记等信息,每一个分子标记都包括变异数据、引物数据和注释数据,构建了一个专注于芸薹属作物的分子标记生物数据库。(2)搭建了网页BLAST序列比对和JBrowse基因组数据可视化工具。在网页BLAST中,我们收集了十字花科物种不同版本基因组共35个,提供了核酸数据库和蛋白数据库的比对查询。在Jbrowse基因浏览器中,我们搭载了不同物种的参考基因组、已过滤的VCF文件、基因注释文件,更为重要的是对分子标记信息的可视化,用户点击分子标记图示,网页就会提供分子标记信息的引物长度和引物序列等数据。此外也能清楚的查看变异信息的变异类型、变异位点和该变异的具体参数。(3)开发了在线引物设计功能。我们利用成熟的标记开发流程对用户上传的文件进行引物设计。用户在使用该功能之前需要进行注册、激活和登录,用户在登陆之后数据库就能将设计好的引物结果发送至用户的邮箱中。此外,我们还开发了用户上传多态性标记的功能,我们鼓励用户下载标记上传模板文件并按照模板文件填写引物信息上传至网站。在数据库管理人员核查之后录入本数据库中。

芸苔属作物变异的标记数据库的构建

这是一篇关于芸薹属,分子标记,数据库,生物信息学的论文, 主要内容为芸薹属是十字花科植物中经济价值最大的一个属,包含了如白菜和甘蓝等重要的蔬菜作物以及油菜等世界主要的油料作物,提供了全球约10%的蔬菜和12%的植物食用油。进入21世纪以来,随着生物信息技术的发展和测序手段的进步,基因组数据、全基因组重测序数据和转录组数据大量出现,不同的研究团队针对不同的研究领域开发了一系列不同的生物数据库。此外,分子标记技术已经广泛应用于芸薹属作物的遗传育种、基因定位、基因克隆、基因组作图和物种亲缘关系鉴别等各个领域,而指数级增长的芸薹属作物重测序数据在管理、分析和挖掘上需要大量依赖于编程或命令行的生物信息工具来解决。然而,对于绝大多数生物学家和植物育种家来,编程环境和命令行执行是非常耗时和难以操作的,而且关于芸薹属物种的分子标记数据库也是一片空白。因此,我们以SNP和In Del分子标记为基础,构建了芸薹属作物变异的标记数据库。本文以Python编程语言为开发基础,以MySQL数据库为后台数据管理系统,采用B/S架构,通过对芸薹属中白菜、甘蓝和甘蓝型油菜三种作物的VCF(Variant Call Format)文件和重测序数据收集处理,构建起一个提供位点查询标记、基因查询标记、序列查询标记等多种检索标记方式的芸薹属作物变异标记数据库,方便用户快速准确的查找和浏览分子标记信息。本文工作取得的研究成果主要包含以下三个方面:(1)构建了芸薹属作物变异标记数据库BRAD Marker(http://brassicadb.cn/#/marker)。通过文献检索和整合多个数据集,我们共收集了芸薹属中白菜、甘蓝和甘蓝型油菜重测序数据732份,利用gatk和VCFtools等生物信息软件从重测序数据中获取变异信息,然后借助Primer3和BLAST等软件开发In Del标记共203,901个,SNP标记652,653个。其中白菜引物365,395对,甘蓝引物700,807对,油菜引物963,281对。通过整合基因注释信息,计算每对标记Tm值,添加SSR标记等信息,每一个分子标记都包括变异数据、引物数据和注释数据,构建了一个专注于芸薹属作物的分子标记生物数据库。(2)搭建了网页BLAST序列比对和JBrowse基因组数据可视化工具。在网页BLAST中,我们收集了十字花科物种不同版本基因组共35个,提供了核酸数据库和蛋白数据库的比对查询。在Jbrowse基因浏览器中,我们搭载了不同物种的参考基因组、已过滤的VCF文件、基因注释文件,更为重要的是对分子标记信息的可视化,用户点击分子标记图示,网页就会提供分子标记信息的引物长度和引物序列等数据。此外也能清楚的查看变异信息的变异类型、变异位点和该变异的具体参数。(3)开发了在线引物设计功能。我们利用成熟的标记开发流程对用户上传的文件进行引物设计。用户在使用该功能之前需要进行注册、激活和登录,用户在登陆之后数据库就能将设计好的引物结果发送至用户的邮箱中。此外,我们还开发了用户上传多态性标记的功能,我们鼓励用户下载标记上传模板文件并按照模板文件填写引物信息上传至网站。在数据库管理人员核查之后录入本数据库中。

芸苔属作物变异的标记数据库的构建

这是一篇关于芸薹属,分子标记,数据库,生物信息学的论文, 主要内容为芸薹属是十字花科植物中经济价值最大的一个属,包含了如白菜和甘蓝等重要的蔬菜作物以及油菜等世界主要的油料作物,提供了全球约10%的蔬菜和12%的植物食用油。进入21世纪以来,随着生物信息技术的发展和测序手段的进步,基因组数据、全基因组重测序数据和转录组数据大量出现,不同的研究团队针对不同的研究领域开发了一系列不同的生物数据库。此外,分子标记技术已经广泛应用于芸薹属作物的遗传育种、基因定位、基因克隆、基因组作图和物种亲缘关系鉴别等各个领域,而指数级增长的芸薹属作物重测序数据在管理、分析和挖掘上需要大量依赖于编程或命令行的生物信息工具来解决。然而,对于绝大多数生物学家和植物育种家来,编程环境和命令行执行是非常耗时和难以操作的,而且关于芸薹属物种的分子标记数据库也是一片空白。因此,我们以SNP和In Del分子标记为基础,构建了芸薹属作物变异的标记数据库。本文以Python编程语言为开发基础,以MySQL数据库为后台数据管理系统,采用B/S架构,通过对芸薹属中白菜、甘蓝和甘蓝型油菜三种作物的VCF(Variant Call Format)文件和重测序数据收集处理,构建起一个提供位点查询标记、基因查询标记、序列查询标记等多种检索标记方式的芸薹属作物变异标记数据库,方便用户快速准确的查找和浏览分子标记信息。本文工作取得的研究成果主要包含以下三个方面:(1)构建了芸薹属作物变异标记数据库BRAD Marker(http://brassicadb.cn/#/marker)。通过文献检索和整合多个数据集,我们共收集了芸薹属中白菜、甘蓝和甘蓝型油菜重测序数据732份,利用gatk和VCFtools等生物信息软件从重测序数据中获取变异信息,然后借助Primer3和BLAST等软件开发In Del标记共203,901个,SNP标记652,653个。其中白菜引物365,395对,甘蓝引物700,807对,油菜引物963,281对。通过整合基因注释信息,计算每对标记Tm值,添加SSR标记等信息,每一个分子标记都包括变异数据、引物数据和注释数据,构建了一个专注于芸薹属作物的分子标记生物数据库。(2)搭建了网页BLAST序列比对和JBrowse基因组数据可视化工具。在网页BLAST中,我们收集了十字花科物种不同版本基因组共35个,提供了核酸数据库和蛋白数据库的比对查询。在Jbrowse基因浏览器中,我们搭载了不同物种的参考基因组、已过滤的VCF文件、基因注释文件,更为重要的是对分子标记信息的可视化,用户点击分子标记图示,网页就会提供分子标记信息的引物长度和引物序列等数据。此外也能清楚的查看变异信息的变异类型、变异位点和该变异的具体参数。(3)开发了在线引物设计功能。我们利用成熟的标记开发流程对用户上传的文件进行引物设计。用户在使用该功能之前需要进行注册、激活和登录,用户在登陆之后数据库就能将设计好的引物结果发送至用户的邮箱中。此外,我们还开发了用户上传多态性标记的功能,我们鼓励用户下载标记上传模板文件并按照模板文件填写引物信息上传至网站。在数据库管理人员核查之后录入本数据库中。

斑点叉尾鮰性别及瓦氏黄颡鱼、长吻鮠和其杂交种的遗传鉴定

这是一篇关于斑点叉尾鮰,长吻鮠,瓦氏黄颡鱼,性别鉴定,杂交物种鉴定,分子标记的论文, 主要内容为水产养殖在世界食品供应中扮演着重要角色。利用鱼类两性生长差异进行性别控制育种与杂交育种是水产养殖领域的两种重要技术手段。由于雌雄或杂交种和亲本间的外观形态和染色体形态差异微小,因此需要使用分子标记进行遗传鉴定以实现性别控制育种和杂交育种。斑点叉尾鮰雄性生长速度较雌性快,且比雌性具备更低的饵料系数,培育全雄品系有利于提高该品种整体产量,其中最关键的一步是通过分子标记筛选出YY个体,而目前已有的分子标记是基于雄性特异SNP与小片段INDEL所设计,通过PCR扩增和琼脂糖凝胶电泳检测难以区分条带差异,需要开发出适用面更广、使用更方便的性别鉴定分子标记。鲿科鱼类是我国江河湖泊等天然水域中分布广泛的经济鱼类,其中通过瓦氏黄颡鱼与长吻鮠杂交培育的后代,生长性能优越,具有很大的养殖潜力,然而目前暂时没有可用的分子标记对杂交种与亲本进行遗传鉴定。因此,本研究通过比较基因组学分析寻找基因组上多态性位点,结合PCR、LAMP等分子生物学技术开展对斑点叉尾鮰性别及瓦氏黄颡鱼、长吻鮠和其杂交种的遗传鉴定研究。本研究的主要结果如下:1.基于PCR与LAMP技术对斑点叉尾鮰遗传性别快速鉴定基于目前已有的斑点叉尾鮰XX参考基因组、YY参考基因组以及简化基因组测序数据,本研究首先选取雌雄各30个简化基因组的原始测序数据,经质控后比对到XX基因组上。通过开展全基因组关联分析(GWAS),本研究鉴定出在斑点叉尾鮰4号染色体上富集大量性别连锁SNP,并进一步确定其为X染色体。通过对性别连锁SNP进行分析,本研究将X染色体上富集的性别连锁SNP区域(19.5-20 Mb)与Y染色体上对应的区域(24.45-24.95Mb)进行比较,检测到它们之间存在几个大的插入或缺失。本研究针对这些INDEL设计了多对性别鉴定引物,经过PCR筛选验证找到了3对效果最好的引物ip1、ip2、ip3,它们分别在雌鱼中仅扩增单一大小的片段(418 bp,878 bp,274 bp),在雄鱼中扩增两种大小的片段(524 bp和418 bp,878 bp和187 bp,342 bp和274 bp),因此根据PCR扩增结果可以准确鉴别斑点叉尾鮰的遗传性别。此外,通过在另外三个地区的群体中进行进一步验证,显示这3个标记在斑点叉尾鮰遗传性别鉴定中的准确率为100%。为了进一步简化遗传性别鉴定的方法,满足野外或养殖环境的需求,本研究尝试将曾经广泛应用于微生物、病毒快速鉴定的环介导等温扩增(LAMP)技术应用于鱼类遗传性别鉴定上。通过在之前鉴定到的性别连锁INDEL富集的区域上寻找X特异的插入片段和Y特异的插入片段分别设计LAMP引物组,经过多轮筛选验证,我们得到了一组LAMP-X引物组和一组LAMP-Y引物组,通过这两组引物在不同群体的雌雄个体中的扩增结果,我们可以准确鉴别XX个体(仅LAMP-X反应阳性)和XY个体(LAMP-X与LAMP-Y均反应阳性)。据此,本研究开发出了可以在多个群体中高效准确鉴别斑点叉尾鮰遗传性别的PCR引物与LAMP引物组,并且理论上本研究开发的两种分子标记均可用于鉴别YY个体。2.瓦氏黄颡鱼、长吻鮠及其杂交种物种鉴定分子标记开发瓦氏黄颡鱼、长吻鮠的基因组序列为比较基因组学分析提供了充足资源。因此,本研究首先基于比较基因组学分析构建系统发育树来比较两者在演化上的亲缘关系,估算出瓦氏黄颡鱼与长吻鮠的分化时间为3.7 Mya。同时,通过对两者的基因组进行共线性分析,发现两者的染色体核型均为2n=52,且染色体间共线性较好,一一对应且未发现染色体间的融合重组现象。结合系统发育树与共线性的结果,本研究定位到差异较大的基因patj,在它的序列上找到了一段391 bp的INDEL,根据这个差异片段,本研究设计出了引物PVLL。该引物在瓦氏黄颡鱼中仅扩增出339 bp的条带,在长吻鮠中仅扩增出730 bp的条带,而在其杂交种中可以同时扩增出339 bp与730bp两种大小的条带。根据扩增条带的差别可以准确区分三者,此研究结果不受性别影响,并且我们在不同群体中进一步验证了引物的有效性。据此,我们开发出了一对可以高效、准确鉴别瓦氏黄颡鱼、长吻鮠及其杂交种的分子标记,极大提高杂交育种生产的效率;并且根据比较基因组学的结果,推断瓦氏黄颡鱼与长吻鮠亲缘关系较近且核型一致,为两者之间的顺利杂交提供了理论依据。