一個(gè)人工合成玉米群體的基因組變異分析.pdf

1、在自然界中，生物體存在豐富的表型變異，很大程度是源于個(gè)體基因組巨大的多樣性。因此，基因組變異的研究對(duì)我們探明個(gè)體表型差異的原因具有重要意義，一直以來(lái)都是備受關(guān)注的重大科學(xué)問(wèn)題。大規(guī)模基因組變異鑒定，不僅能深入認(rèn)識(shí)同一物種、不同個(gè)體基因組變異的特征和規(guī)律，而且能夠?yàn)檫z傳圖譜構(gòu)建和基因定位提供高密度的分子標(biāo)記。
　　近十年來(lái)，基因組學(xué)的研究方法和技術(shù)呈現(xiàn)出跨越式的發(fā)展趨勢(shì)。尤其是令人矚目的高通量測(cè)序技術(shù)，使分子標(biāo)記的探尋在密度和通量上

2、都達(dá)到了前所未有的新高度，為實(shí)現(xiàn)全基因組基因分型提供了更加高效的途徑，也為作物育種改良提供了強(qiáng)有力的支持。玉米是目前全世界第一大糧食作物，也是重要的能源作物，其種植范圍最廣、產(chǎn)量最高。不僅如此，玉米基因組所特有的高遺傳多樣性和結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，也使玉米成為遺傳學(xué)和基因組學(xué)研究中的模式植物之一。本研究以玉米基因組為研究對(duì)象，以具有廣泛遺傳和基因組多樣性的多親本高世代互交系(MAGIC)群體為研究材料，其中包含24個(gè)我國(guó)育種骨干親本和1404個(gè)子

3、代自交系。結(jié)合多種高通量基因型鑒定方式，包括全基因組重測(cè)序(WGS)、基于簡(jiǎn)化基因組的基因型分型技術(shù)(GBS)和高密度芯片等策略發(fā)掘序列多態(tài)性，以期獲得一套高密度的玉米全基因組分子標(biāo)記集，作為后續(xù)構(gòu)建玉米遺傳圖譜以及研究遺傳學(xué)和基因組學(xué)重要生物學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。此外，由于該群體所用親本是被我國(guó)育種家廣泛應(yīng)用的骨干自交系，其與當(dāng)前玉米參考基因組有很大不同，同時(shí)擁有諸多優(yōu)良農(nóng)藝性狀，因此該群體特有的基因序列為育種改良提供了非常大的借鑒意義。

4、于是我們分別在親本和子代群體水平對(duì)該群體的特有序列進(jìn)行了組裝，進(jìn)而開展玉米泛基因組的挖掘和分析工作。概括地講，本研究利用豐富的數(shù)據(jù)資源，進(jìn)行了系統(tǒng)的基因組變異分析，主要工作及結(jié)果包括以下3個(gè)部分:
　　第一,對(duì)1428份MAGIC材料提取了用于測(cè)序的DNA，并協(xié)助構(gòu)建、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)室GBS測(cè)序分析平臺(tái)。完成MAGIC群體中279份玉米自交系材料的GBS文庫(kù)構(gòu)建、測(cè)序及基因型鑒定工作，最終共獲得653，876個(gè)單核苷酸多態(tài)性(SNP)標(biāo)

5、記。
　　第二,對(duì)群體子代1404份個(gè)體進(jìn)行1倍深度、24個(gè)親本11倍深度的全基因組重測(cè)序，采用改進(jìn)的常規(guī)策略進(jìn)行群體的單核苷酸多態(tài)性鑒定工作，經(jīng)過(guò)缺失基因型填補(bǔ)和過(guò)濾最終共保留53.3 M個(gè)SNP位點(diǎn)。對(duì)其中258份材料進(jìn)行了200 K SNP芯片的測(cè)序和基因型鑒定工作，共獲得56423個(gè)高分辨率SNP位點(diǎn)。親本材料的重測(cè)序、GBS與SNP芯片得到的基因型結(jié)果一致率分別達(dá)到了99％和98％左右，這在一定程度上說(shuō)明了包括我們構(gòu)建的