基于玉米混合分離個體RNA測序與元分析的橞行數(shù)性狀定位.pdf

1、玉米是我國生產(chǎn)面積與總產(chǎn)量第一大糧食作物。穗行數(shù)性狀穩(wěn)定，遺傳力高，表型鑒定容易且準(zhǔn)確，是玉米產(chǎn)量構(gòu)成因子中最具研究價值與前景的性狀。前人基于不同的材料構(gòu)建的遺傳群體開展了一系列研究，但由于材料及其遺傳基礎(chǔ)不同、群體類型和大小、定位的模型等因素的影響，導(dǎo)致定位結(jié)果在QTL的數(shù)目、位置和效應(yīng)值上不盡一致。本課題以 B73與穗行數(shù)四行玉米(FRM)FRM雙親構(gòu)建了穗行數(shù)F2分離群體，利用基于混合分離樣本RNA測序分析技術(shù)Bulked Seg

2、regant RNA-Seq（BSR-Seq）進(jìn)行穗行數(shù)性狀的QTL定位，鑒定出重要的QTL、染色體區(qū)段，以及在樣本差異表達(dá)的基因。此外，本研究還基于前人研究，采用元分析方法，整合分析前人的研究結(jié)果，得出的一致性較高，效應(yīng)較大的穗行數(shù)的QTL，為后續(xù)的遺傳定位、精細(xì)定位奠定初步分析基礎(chǔ)。同時，本研究兩項(xiàng)研究內(nèi)容為穗行數(shù) QTL的精細(xì)定位、圖位克隆、分子標(biāo)記輔助育種奠定了材料、數(shù)據(jù)與分析基礎(chǔ)，從而提高育種效率，加速育種進(jìn)程。主要結(jié)果如下：

3、
　　1、以親本B73和FRM構(gòu)建的包含948株個體的穗行數(shù)F2分離群體，948個個體的穗行數(shù)表型值呈正態(tài)分布且分布連續(xù)不斷，從中選取極端突變型個體62個（穗行數(shù)4行：5個；穗行數(shù)6行：57個）和極端野生型個體61個（穗行數(shù)16行：57個；穗行數(shù)18行：4個）供RNA提取。兩個混池RNA樣品的RIN值（RNA Integrity Number）分別為8.0和7.6，均大于測序樣本要求值7.5；濃度分別為1482ng/ul和760n

4、g/ul，滿足要求濃度400ng/ul；OD260/280分別為2.043和1.996，符合1.8~2.2的范圍要求，28S:18S分別為1.2和1.0，符合28S:18S≥1.0的要求。綜上所述，樣本 RNA的各方面質(zhì)量均符合RNA-Seq的要求，可以進(jìn)行BSR-seq分析。
　　2、應(yīng)用Illumina Hiseq2000雙末端測序技術(shù)（Pair-end sequencing, PE）進(jìn)行高通量測序。兩個樣品混合池測序分別得到

5、了133942396和123628466條101bp大小的原始序列，獲得26.79和24.73Gb的原始數(shù)據(jù)量。98％的原始序列經(jīng)過質(zhì)量檢測和過濾，在容許兩堿基錯配的基礎(chǔ)上，每個樣本池分別有89.1%和88.6%可以比對到參考基因組上（B73 RefGen-v2），其中82.6%和81.8%可以唯一比對到參考基因組上，該結(jié)果表明測序數(shù)據(jù)中遠(yuǎn)高于70%正常百分比的讀段可以唯一比對到參考基因組上，有利于后期的SN P發(fā)掘。
　　3、從

6、在參考基因上有唯一比對位置的read中（占過濾讀段的82%）發(fā)掘到了608608個SNP，篩選出202651個高質(zhì)量的SNP。采用基因定位策略BSR-Seq對玉米穗行數(shù)性狀QTL進(jìn)行分析定位，共確定5個QTL位點(diǎn)：位于8號染色體上的BSR-QTL1（10-25Mb）和BSR-QTL2（60-150Mb）的主效QTL位點(diǎn)；分別位于2號染色體的短臂、長臂及4號染色體的長臂上的3個推測的QTL位點(diǎn)。
　　4、以MaizeGDB數(shù)據(jù)庫中2

7、008年發(fā)布的IBM22008 Neighbors為參考遺傳圖譜，利用BioMercator2.1軟件，將已報道的基于26個不同雙親分離群體于不同實(shí)驗(yàn)中定位的玉米穗行數(shù) QTL通過公共標(biāo)記映射，整合到該圖譜上，并對這些QTL進(jìn)行Meta分析。在已報道的196個穗行數(shù)QTL中，以95%的置信區(qū)間為閾值，發(fā)掘出176個QTL的公共定位區(qū)間及其在公共圖譜上的共有標(biāo)記，發(fā)掘出25個―一致性‖與效應(yīng)值大于4.5的QTL，并整理了連鎖標(biāo)記，為下一步

8、玉米穗行數(shù)性狀的精細(xì)定位、圖位克隆和分子育種奠定了基礎(chǔ)。
　　5、通過元分析和 BSR-Seq聯(lián)合分析定位穗行數(shù) QTL，結(jié)合前人不同定位群體不同定位方法不同試驗(yàn)背景下得到的定位結(jié)果，與BSR-Seq技術(shù)定位到的穗行數(shù)QTL進(jìn)行相互補(bǔ)充驗(yàn)證，篩選出結(jié)果更可靠效應(yīng)值更大的QTL作為下一步精細(xì)定位的候選QTL。4號染色體上295.91cM附近的MQTL4-4與Peter Bommert等利用B73和Mo17構(gòu)建的RIL群體在第4染色體