甘蔗栽培种单倍体基因组SSR位点的发掘与应用

• 作者: 王恒波 祁舒婷 陈姝琦 郭晋隆 阙友雄
• 来源期刊: 作物学报
• 关键词: 甘蔗栽培种 BAC 文库 SSR 标记开发 多态性
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 研究简报
• 页码范围: 631-642
• 页数: 11页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3724/SP.J.1006.2020.94135

摘要

甘蔗是世界上最重要的糖料作物之一, 由于尚未完全破译栽培种基因组, 导致SSR标记匮乏, 难以覆盖全基因组, 限制了甘蔗遗传研究的进展。本研究以栽培种R570的4660个BAC文库片段序列(累计总长为382 Mb, 预测到25,316个编码蛋白基因)组装成的一套甘蔗单倍体基因组的模板, 利用MISA (Microsatellite identification tool)软件, 发掘SSR位点; 并综合分析其与4种禾本科植物(高粱、玉米、水稻和二岁短柄草)SSR位点的分布特征; 选取50对以TG和AG重复基序的SSR引物, 分别利用4个甘蔗属材料(R570、ROC1、LA purple和SES208)和24个重要甘蔗亲本, 对SSR引物进行扩增效率验证和多态性分析。共发掘到27,241个SSR位点, 平均每个BAC片段有6.29个SSR位点, 平均密度为71.33个SSR Mb1, 远低于高粱的平均密度(350.00个SSR Mb1)。在重复基序中, 占比前2位的分别为单核苷酸基序(11,079个)和三核苷酸重复基序(6447个), 合计占总SSR位点数的64.33%。与甘蔗不同的是, 4种禾本科植物中的三核苷酸基序类型数量最多、占比最大。此外, 在单核苷酸重复基序中, A/T所占比例最高, 为84.8%, C/G所占比例最低, 为15.2%; 在三核苷酸重复基序中, TGT/ACA所占比例最高, 为16.04%。总之, 禾本科植物基因组富含A/T的基序。在50对SSR引物(TG基序41对和AG基序9对)的多态性验证中, 共有45对(90%)能够扩增出清晰的条带, 其中35对(70%)在4个甘蔗材料上呈现多态性。进一步利用20对多态性较高的SSR引物对24个甘蔗重要亲本材料进行分析, 共扩增到95个等位基因, 平均每对引物扩增4.75个, 验证了这些引物应用于甘蔗遗传多样性研究的可行性。本研究鉴定的甘蔗栽培种单倍体基因组SSR标记, 有效增加了甘蔗遗传研究中可用的分子标记数量, 可直接用于甘蔗群体遗传多样性分析和重要性状遗传机制的解析, 为甘蔗分子育种的深入研究奠定了基础。