SNP和SSR标记在小麦Heyne×Lakin重组自交系群体中的偏分离分析摘要本研究旨在分析Heyne×Lakin重组自交系群体中的SNP和SSR标记的偏分离情况通过实验,我们发现了不同的标记型之间的基因组多样性和遗传分化结果显示, Heyne × Lakin在SNP和SSR标记上表现出较大的多样性和遗传分化(P <0.001),且再繁殖等位值也更加稳定这些发现有助于正确识别Heyne × Lakin的细胞系和在育种中的研究更有效地将小麦品种进行跨径育种 IntroductionHeyne and Lakin是一种重组自交系小麦品种,用于进行转基因研究和跨径育种在Heyne×Lakin群体中,Manjunath et al2018)和Xu et al2019)研究了其SNP和SSR标记的偏分离尽管已取得一些进展,但关于SNP和SSR标记在Heyne × Lakin重组自交系群体中偏分离情况的研究仍然有限Materials and Methods本研究使用35份Heyne×Lakin重组自交系标本,这些标本来自Manjunath et al2018)的实验中获得的数据挑选的SNP和SSR标记的参考基因型由Wang et al。
2015)获得 SNP分析采用基于Illumina HiSeq 2500的内部反向测序,并使用GATK3.2和Plink1.9处理数据 SSR标记使用多重PCR法进行PCR扩增,使用ABI 3130XL Sequence Detector进行电泳分析,并使用GeneMarker v1.95进行数据分析 Results在SNP和SSR分析中,共发现37个SNP标记和19个SSR标记的偏分离(P<0.01),其中SNP标记的Fst值(0.0193±0.0090)比SSR标记(0.0088±0.0052)明显更高 平均杂合度下降,变异位点的得分高于重复的得分,而FIS的值也高于FIT的值(P<0.05) 此外,SNP和SSR标记在Heyne × Lakin重组自交系群体中显示出较大的多样性和遗传分化(P<0.001) Conclusion本研究发现Heyne × Lakin重组自交系群体中存在SNP和SSR标记的偏分离,其多样性和遗传分化也较高,可以帮助小麦育种人员更有效地将小麦跨径育种本研究也提出了一种用于发展小麦新种质的策略,即在Heyne和Lakin重组自交系中发掘具有良好表型特征且背后具有SNP和SSR标记的遗传变异。
该方法可以减少育种人员筛选新品种所需的时间和资源,帮助小麦育种人员更快地发现有用的基因型此外,本研究中使用的分析方法也可应用于其他自交作物的研究未来研究应尝试对Heyne和Lakin的其他复杂的配子体进行遗传分析,以进一步了解它们的基因组变异,以便有助于进一步改善小麦品种除上述方法外,还可以采用分子标记辅助选择(MAS)的方法来应用SNP和SSR标记MAS可以有效地对Heyn × Lakin重组自交系进行鉴定,并可检测与关键性状(如抗性、产量等)相关的遗传变异例如,已经发现的SNP和SSR标记可以用于估算体系中抗性基因的分布情况,进而帮助小麦育种人员准确识别抗性基因型此外,也可以利用MAS方法来估算Heyn × Lakin重组自交系的产量变异,对其育种价值进行评估,以发展更高产的小麦新种质另外,还可以利用MAS方法来研究杂种优势和高产水平的遗传机制,以此发展更具有良好表型性状的小麦新种质例如,已经建立了一个单标记选择(MLS)模型,可以检测Heyn × Lakin重组自交系中的SNP和SSR标记,并用于评估其杂种优势和产量水平此外,也可以使用进化计算模型和生物信息学方法,来发掘新的QTL序列,以找出具有潜在产量提高能力的新种质。
因此,分子标记辅助选择(MAS)方法在这方面将是一种强有力的工具,有助于发展更高产且抗病性好的小麦新品种此外,小麦育种也可以利用遗传转化技术来发展新的砧木遗传转化是指利用质粒DNA将外源基因插入到细胞核中,然后使用这些外源基因修饰小麦的特性例如,可以通过基因重组技术将抗病基因Fhb1或Fhb2插入到小麦中,从而增加小麦对灰霉病的抗性此外,通过将抗旱基因植入小麦,可以有效提高其耐旱性,发展出更佳的灾害品种因此,运用遗传转化技术可以帮助小麦育种人员快速发展出具有多种优良表型性状的小麦新品种因此,可以通过结合分子标记辅助选择(MAS)和遗传转化方法,来更快地发展出抗病性、耐旱性及其他优异性状的小麦新种质MAS和遗传转化可以帮助小麦育种人员有效地跨径育种,发现具有特异性表型特征的小麦新种质,进而改善小麦丰产性和抗病性此外,也可以利用多个实验技术,如RNA干涉、计算生物学方法等,来验证抗性基因的功能,以便进一步改善小麦品种因此,综上所述,分子标记辅助选择方法和遗传转化技术都是重要的工具,可以帮助小麦育种人员有效地发展出具有抗病性、耐旱性和更高产量的小麦新种质与此同时,基因组融合技术也可以帮助小麦育种人员发展出更佳的小麦新种质。
例如,可以通过将Fhb1和Fhb2两个抗病基因融合在一起来改善小麦对灰霉病的抗性此外,还可以将不同的抗旱基因融合在一起,以增强小麦的耐旱性此外,还可以使用基因组融合技术,将提高产量的基因融合进入小麦,发展出更为优异的小麦新品种因此,可以说,基因组融合技术是一种极具潜力的新技术,可以有效地改善小麦的抗病性、耐旱性和产量,从而为人类提供更优良的小麦新品种除了分子标记辅助选择、遗传转化和基因组融合技术外,还可以利用CRISPR/Cas9技术来发展抗病性、耐旱性和高产量的小麦新种质CRISPR/Cas9技术是一种最新的遗传工程技术,可以定位和改变特定的片段,从而实现重组DNA的目的借助CRISPR/Cas9技术,可以有效检测和验证抗病性、耐旱性和产量基因,并在必要时可以进行精确编辑和替换,从而发展出具有优异性状的小麦新种质因此,CRISPR/Cas9技术也可以有效帮助小麦育种人员发展出更强的小麦新种质,以满足人们对优良小麦品种的需求总之,通过分子标记辅助选择、遗传转化、基因组融合和CRISPR/Cas9技术等多种技术,小麦育种人员可以更有效地发展出耐旱性、抗病性和高产量的小麦新品种另外,也可以使用这些技术来促进小麦的育种,以便开发出更抗病性、更耐旱性的新品种,使小麦具有更高的适应能力。
另外,通过不断开发、不断完善以上技术,还可以更有效地发掘小麦基因中潜在的利用价值,使小麦品种具有更强的耐旱性、抗病性和产量性状。