丁香（Syzygium aromaticum）中新型SSR标记的全基因组发现、特征分析与验证及其在遗传分析中的应用

《BMC Plant Biology》：Genome-wide discovery, characterization, and validation of novel SSR markers in clove (Syzygium aromaticum) and their application in genetic analysis

　　

摘要

丁香（Syzygium aromaticum）是一种具有经济价值和药用价值的作物，其遗传改良一直受到有限分子资源的限制。最近获得的参考基因组使得能够在染色体水平上对丁香的基因组进行全面分析，并开发出简单序列重复序列（SSRs）。通过对367.77 Mb基因组组装的计算机模拟分析，共鉴定出189,127个SSRs，平均每Mb有514.25个SSRs。其中，单核苷酸重复序列（50.30%）和二核苷酸重复序列（40.68%）最为常见，这些重复序列具有明显的A/T富集倾向，而CG/GC序列则相对较少。尽管SSRs在整个染色体上的分布较为均匀（R2 = 0.99，相对于染色体长度而言），但高分辨率分析揭示了显著的染色体内部异质性，存在多个重复序列热点区域（>600个SSRs/Mb）和冷点区域（<400个SSRs/Mb）。总共鉴定出11,107个高度可变的I类重复序列位点，其中二核苷酸重复序列占主导地位（92.3%），这表明它们是SSR变异性的主要贡献者。基于这些位点，开发了28,147对高质量引物对，用于检测I类和II类SSRs，并将这些引物对整理成一个公开可访问、可搜索的丁香SSR标记数据库。在19个丁香种质资源中进行的实验验证显示，这些引物对的扩增成功率高达96.4%，多态性率为90.6%。验证后的标记显示出了中等程度的遗传多样性（平均He = 0.22；PIC = 0.18），这与所分析种质资源中相对狭窄的遗传基础相符。系统发育分析将这19个种质资源划分为不同的分支，并鉴定出一个具有红色花蕾的高度分化种质资源（Acc. 9833）。通过杂交鉴定以及在F2代群体中验证共显性孟德尔分离规律，进一步证明了这些验证标记的实际应用价值。总体而言，这一经过验证的SSR标记资源和数据库为丁香的遗传研究、种质资源管理和未来的遗传图谱构建工作提供了宝贵的基因组资源。

丁香（Syzygium aromaticum）作为一种具有经济价值和药用价值的作物，其遗传改良一直受到有限分子资源的限制。最近获得的参考基因组使得能够在染色体水平上对丁香的基因组进行全面分析，并开发出简单序列重复序列（SSRs）。通过对367.77 Mb基因组组装的计算机模拟分析，共鉴定出189,127个SSRs，平均每Mb有514.25个SSRs。其中，单核苷酸重复序列（50.30%）和二核苷酸重复序列（40.68%）最为常见，这些重复序列具有明显的A/T富集倾向，而CG/GC序列则相对较少。尽管SSRs在整个染色体上的分布较为均匀（R2 = 0.99，相对于染色体长度而言），但高分辨率分析揭示了显著的染色体内部异质性，存在多个重复序列热点区域（>600个SSRs/Mb）和冷点区域（<400个SSRs/Mb）。总共鉴定出11,107个高度可变的I类重复序列位点，其中二核苷酸重复序列占主导地位（92.3%），这表明它们是SSR变异性的主要贡献者。基于这些位点，开发了28,147对高质量引物对，用于检测I类和II类SSRs，并将这些引物对整理成一个公开可访问、可搜索的丁香SSR标记数据库。在19个丁香种质资源中进行的实验验证显示，这些引物对的扩增成功率高达96.4%，多态性率为90.6%。验证后的标记显示出了中等程度的遗传多样性（平均He = 0.22；PIC = 0.18），这与所分析种质资源中相对狭窄的遗传基础相符。系统发育分析将这19个种质资源划分为不同的分支，并鉴定出一个具有红色花蕾的高度分化种质资源（Acc. 9833）。通过杂交鉴定以及在F2代群体中验证共显性孟德尔分离规律，进一步证明了这些验证标记的实际应用价值。总体而言，这一经过验证的SSR标记资源和数据库为丁香的遗传研究、种质资源管理和未来的遗传图谱构建工作提供了宝贵的基因组资源。