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BSA-seq identified candidate genes and diagnostic KASP markers for anemone type flower in chrysanthemum

期刊：SCIENTIA HORTICULTURAE
影響因子：4.3
發表單位：南京農業大學
發表年份：2023年12月21日

一、研究背景

菊花花型丰富九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌，其中托桂花型因中央管状花高度发达熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站，花冠顶端羽裂成桂花状（即桂瓣）beat365中文官方网站[官网]-正版App StoreV体育(VSport)官网-专业体育赛事直播与资讯平台，且具有着色丰富、开花持续期长等特点OG视讯·(中国区)官方平台网站B·体育【中国官】B-sports登录入口九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌，颇受消费者欢迎娱乐中心—注册大厅（官网）娱乐中心 -我的账户B·体育【中国官】B-sports登录入口。然而beat365中文官方网站[官网]-正版App StoreOG视讯·(中国区)官方平台网站熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站，由于菊花自交不亲和熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站，基因组庞大、高度杂合且重复序列多九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌，导致托桂花型的遗传机制和分子标记研究严重滞后熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌。本研究在團隊近期破译六倍体栽培菊花基因组基础上V体育(VSport)官网-专业体育赛事直播与资讯平台，利用基于重測序的BSA-seq挖掘菊花托桂花型形成的关键候选基因和位点熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站，并开发KASP功能型分子标记EON4-意昂4凯捷「强保障平台,更省心注册」，以期加快菊花托桂花型新品种选育EON4-意昂4凯捷「强保障平台,更省心注册」熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTSB·体育【中国官】B-sports登录入口。

三、研究結果

1. 菊花F1代托桂花型分离与混池构建
以托桂菊花品种‘南农雪峰’（XF）为母本娱乐中心—注册大厅（官网）娱乐中心 -我的账户熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站，‘蒙白’（MB）为父本进行杂交EON4-意昂4凯捷「强保障平台,更省心注册」，获得F1群体（n = 167）OG视讯·(中国区)官方平台网站。连续多年记录各F1子代的花型EON4-意昂4凯捷「强保障平台,更省心注册」OG视讯·(中国区)官方平台网站娱乐中心—注册大厅（官网）娱乐中心 -我的账户，发现该群体的托桂与非托桂花型分离比例为3:1熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站beat365中文官方网站[官网]-正版App Store熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS，且托桂程度存在连续性变化熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站娱乐中心—注册大厅（官网）娱乐中心 -我的账户，表明菊花托桂花型由显性多基因控制熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS。选取典型托桂花型株系28个和典型非托桂花型株系20个熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTSOG视讯·(中国区)官方平台网站，分别将检测合格的DNA等量混合熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站娱乐中心—注册大厅（官网）娱乐中心 -我的账户B·体育【中国官】B-sports登录入口，构建托桂池（BA）和非托桂池（BS）beat365中文官方网站[官网]-正版App StoreB·体育【中国官】B-sports登录入口熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS，连同两个亲本DNA样本进行全基因组重測序熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站。
2.變異檢測与BSA-seq
以栽培菊花品种‘钟山紫桂’基因组为参考B·体育【中国官】B-sports登录入口，进行序列比对和變異檢測B·体育【中国官】B-sports登录入口V体育(VSport)官网-专业体育赛事直播与资讯平台beat365中文官方网站[官网]-正版App Store。四个样本XF、MB、BA和BS的比对率分别为99.29%、99.20%、99.17%和99.15%熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTSbeat365中文官方网站[官网]-正版App Store，1×覆盖率百分比在89.25%以上EON4-意昂4凯捷「强保障平台,更省心注册」，混池測序平均深度为20.97×熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS。为尽量控制背景噪音OG视讯·(中国区)官方平台网站熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS，首先根据完整度和多态性对SNP/Indel位点进行过滤熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站。采用|Δ(SNP/InDel-index)|和欧式距离ED两种算法共同检测出42个一致性关联区域OG视讯·(中国区)官方平台网站，区间长度累计30 Mbbeat365中文官方网站[官网]-正版App Store，主要分布于部分同源染色体组Chr4-Chr5-Chr6（图2）V体育(VSport)官网-专业体育赛事直播与资讯平台beat365中文官方网站[官网]-正版App Store九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌。
3. 菊花托桂花型候选基因注释及相对表达量分析
在候選區間內熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站beat365中文官方网站[官网]-正版App Store九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌，通過基因功能注釋以及典型托桂/非托桂品種管狀花組織的RNA-seq分析OG视讯·(中国区)官方平台网站V体育(VSport)官网-专业体育赛事直播与资讯平台九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌，篩選出22個候選基因娱乐中心—注册大厅（官网）娱乐中心 -我的账户熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS。進一步通過qRT-PCR實驗發現熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌V体育(VSport)官网-专业体育赛事直播与资讯平台，evm.model.scaffold_915.436（CBF5）、evm.model.scaffold_24.208（U2AF65A）和一個未知功能新基
evm.model.scaffold_260.201在托桂/非托桂極端F1株系管狀花中的表達量均存在顯著性差異OG视讯·(中国区)官方平台网站V体育(VSport)官网-专业体育赛事直播与资讯平台，推測其可能爲控制菊花托桂花型的關鍵候選基因B·体育【中国官】B-sports登录入口EON4-意昂4凯捷「强保障平台,更省心注册」娱乐中心—注册大厅（官网）娱乐中心 -我的账户。
4.KASP標記開發與驗證
爲了精准高效地篩選托桂花型材料OG视讯·(中国区)官方平台网站熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS，將與菊花托桂花型緊密連鎖的SNP/Indel位點成功開發出了四個KASP標記B·体育【中国官】B-sports登录入口熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS。其中Chr6__33961007和Chr6__179207697兩個KASP標記的基因分型聯合分析可有效區分托桂和非托桂花型V体育(VSport)官网-专业体育赛事直播与资讯平台B·体育【中国官】B-sports登录入口熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS，爲菊花花型分子標記輔助育種奠定了重要基礎OG视讯·(中国区)官方平台网站熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS。

四、研究結論

利用BSA-seq和RNA-seq組學分析挖掘控制菊花托桂花型形成的重要候選基因和位點熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌，開發的KASP標記可以實現托桂品種的早期高通量篩選熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站，大大提高了菊花托桂花型分子標記輔助選擇育種效率九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌B·体育【中国官】B-sports登录入口，也可爲菊花其他重要園藝性狀的正向遺傳學研究提供借鑒beat365中文官方网站[官网]-正版App Store熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS。

用BSA方法定位水稻耐鹽性性狀

MutMap accelerates breeding of a salt-tolerant rice cultivar

期刊：Nature Biotechnology
影響因子：39.08
发表单位：Iwate Biotechnology Research Center, Kitakami, Iwate, Japan
發表年份：2015年3月

一、研究背景

2011年地震和海嘯導致日本大面積的稻田被海水淹沒而造成鹽汙染OG视讯·(中国区)官方平台网站，但日本當地缺少耐高濃度鹽的水稻品種熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS娱乐中心—注册大厅（官网）娱乐中心 -我的账户，急需培育耐鹽性的水稻新品種熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTSB·体育【中国官】B-sports登录入口熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站。

二、方法流程

取材

建庫

測序

分析

1. 地方品种Hitomebore进行EMS诱变得到耐盐突变体hst1；
2. Hitomebore与hst1 雜交構建F₂ 分離群體；
3. 取20株F₂分離群體中的耐鹽性個體進行混池熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS。

1. 野生型亲本Hitomebore提取DNA娱乐中心—注册大厅（官网）娱乐中心 -我的账户B·体育【中国官】B-sports登录入口熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站，单独建庫beat365中文官方网站[官网]-正版App Store熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站OG视讯·(中国区)官方平台网站。
2. 20株F₂子代提取DNA後進行等量混合九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌OG视讯·(中国区)官方平台网站熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS，構建子代DNA
池再进行建庫OG视讯·(中国区)官方平台网站九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS。

1. HiSeq 2500測序；
2. 亲本測序深度≥20X；子代測序深度≥18XB·体育【中国官】B-sports登录入口EON4-意昂4凯捷「强保障平台,更省心注册」OG视讯·(中国区)官方平台网站。

1. 比对参考基因组
2. 群体SNP检测及基因分型
3. SNPindex差异分析
4. 目标性状定位
5. 候选基因挖掘及功能验证

三、研究結果

1. 耐盐突变体hst1 篩選
通过对当地水稻品种Hitomebore进行EMS诱导篩選得到的水稻突变体hst1 能在0.75%的NaCl濃度下保持青綠娱乐中心—注册大厅（官网）娱乐中心 -我的账户B·体育【中国官】B-sports登录入口，抗鹽能力強V体育(VSport)官网-专业体育赛事直播与资讯平台，適用于進一步研究EON4-意昂4凯捷「强保障平台,更省心注册」九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌。
2. 全基因组BSA耐盐性状定位
将目标区域锚定在6号染色体上2.76 Mb~8.57 Mb区间熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站OG视讯·(中国区)官方平台网站，该候选区域其中1个SNP的突变使一个无义色氨酸密码子突变为终止子V体育(VSport)官网-专业体育赛事直播与资讯平台，所在基因为OsRR22九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS，導致突變體hst1 産生耐鹽表型熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站。
3. 耐盐突变体hst1 抗鹽機理驗證
通過進一步實驗驗證熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站B·体育【中国官】B-sports登录入口熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS，證明是OsRR22基因中轉座子Tos17 的插入致使該基因部分功能缺失九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌V体育(VSport)官网-专业体育赛事直播与资讯平台，使得突變體hst1 産生耐鹽表型九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS。通过RNA-seq证明耐盐突变体hst1 只影響了小部分基因的表達V体育(VSport)官网-专业体育赛事直播与资讯平台九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌，所以研究者通過表型驗證發現耐鹽突變體hst1 的産量和品質等均與其親本無差異熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站B·体育【中国官】B-sports登录入口。
4. 耐盐品种培育
爲解決實際生産問題OG视讯·(中国区)官方平台网站，以耐鹽突變體hst1 作爲母本EON4-意昂4凯捷「强保障平台,更省心注册」，以Hitomebore爲父本進行雜交九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS，最終培育出品種"Kaiji"OG视讯·(中国区)官方平台网站B·体育【中国官】B-sports登录入口，該品種保留了其親本優良的産量性狀和品質性狀的同時熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTSB·体育【中国官】B-sports登录入口，其耐鹽性也與突變體hst1 保持在同一水平上九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌beat365中文官方网站[官网]-正版App Store。該品種于2015年于當地推廣熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS，在短短的兩年時間內培育出了耐鹽品種"Kaiji"娱乐中心—注册大厅（官网）娱乐中心 -我的账户EON4-意昂4凯捷「强保障平台,更省心注册」B·体育【中国官】B-sports登录入口。

四、研究結論

通过对日本地方水稻品种Hitomebore进行EMS诱变熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTSV体育(VSport)官网-专业体育赛事直播与资讯平台熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站，从6,000株突变体中篩選得到耐盐性的突变体hst1 V体育(VSport)官网-专业体育赛事直播与资讯平台。將耐鹽性突變體hst1 與野生型親本Hitomebore雜交熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS娱乐中心—注册大厅（官网）娱乐中心 -我的账户熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTS，構建F₂分離群體九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌EON4-意昂4凯捷「强保障平台,更省心注册」B·体育【中国官】B-sports登录入口。運用全基因組BSA策略OG视讯·(中国区)官方平台网站熊猫体育-【中国区】Panda SPORTS 官方平台网站EON4-意昂4凯捷「强保障平台,更省心注册」，從F₂子代群体中选取20个极端耐盐个体混池后与野生型亲本（Hitomebore）一起进行全基因组重測序EON4-意昂4凯捷「强保障平台,更省心注册」OG视讯·(中国区)官方平台网站V体育(VSport)官网-专业体育赛事直播与资讯平台，结合Mutmap分析方法熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTS，找到控制水稻耐盐性的候选基因OsRR22EON4-意昂4凯捷「强保障平台,更省心注册」beat365中文官方网站[官网]-正版App Store。通過進一步實驗驗證V体育(VSport)官网-专业体育赛事直播与资讯平台OG视讯·(中国区)官方平台网站九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌，證明是OsRR22基因中轉座子Tos17 的插入致使該基因部分功能缺失熊猫体育【Panda】官方网站- Panda SPORTSV体育(VSport)官网-专业体育赛事直播与资讯平台，使得突變體hst1 産生耐鹽表型熊猫体育Panda【官方网站】- Panda SPORTSOG视讯·(中国区)官方平台网站。本研究仅用两年时间培育出了耐盐性的水稻新品种九游会·J9-中国官方网站|真人游戏第一品牌B·体育【中国官】B-sports登录入口，为快速进行作物育种提供了新思路OG视讯·(中国区)官方平台网站EON4-意昂4凯捷「强保障平台,更省心注册」。