水稻及其重要病原真菌BAC相關(guān)資源的構(gòu)建和分析.pdf

1、水稻是重要的糧食作物，為全世界超過50％的人口提供營(yíng)養(yǎng)，也是禾本科研究的模式生物。綠色革命和雜交水稻使得水稻產(chǎn)量在1960年之后翻了一倍，但是傳統(tǒng)育種手段很難再使水稻產(chǎn)量大幅飛躍。伴隨著全球人口的快速增長(zhǎng)和農(nóng)作物病蟲害的日益嚴(yán)重，我們面臨著越來(lái)越嚴(yán)峻的糧食短缺問題。水稻及其真菌性病原菌大片段基因組文庫(kù)和物理圖譜在其基因組比較分析、基因組序列拼接和圖位克隆等研究中具有重要價(jià)值，對(duì)提高水稻產(chǎn)量和控制水稻病害有著重要的意義。
　　秈稻品

2、種明恢63和珍汕97是我國(guó)種植面積最大的雜交水稻汕優(yōu)63的父母本，蘊(yùn)藏著眾多優(yōu)良性狀相關(guān)基因，基于它們所構(gòu)建的重組自交系群體在產(chǎn)量相關(guān)QTL的鑒定和分析中發(fā)揮了重要作用。我們構(gòu)建了具有基因組10倍覆蓋度的明恢63和珍汕97的BAC文庫(kù)，對(duì)每個(gè)文庫(kù)中一半的克隆進(jìn)行了雙末端測(cè)序和指紋圖譜分析，并構(gòu)建基于BAC的物理圖譜。然后以克隆重疊群中的末端序列作為橋梁，將明恢63和珍汕97的物理圖譜比對(duì)到粳稻日本晴和秈稻93-11的全基因組序列上，分別

3、構(gòu)建了栽培稻亞種間和亞種內(nèi)的比較物理圖譜，并依此鑒定了基因組之間大量的擴(kuò)增、收縮和顛倒等染色體重排區(qū)域。在日本晴的擴(kuò)增區(qū)域內(nèi)，重復(fù)序列和與抗性相關(guān)的基因數(shù)量都高于全基因的平均值。將過濾掉重復(fù)序列后的末端序列比對(duì)到參考序列的同源區(qū)域，鑒定了大量的SNP，MNP，Insertion，Deletion和具有多態(tài)性的SSR標(biāo)記。以來(lái)自O(shè)MAP(OryzaMapAlignmentProject)的Oryzaglaberrima，Oryzaniva

4、ra和2個(gè)Oryzarufipogon作為對(duì)照材料，分析了我們所鑒定的結(jié)構(gòu)變異在所有分析品種中的分布，并推斷這些變異的來(lái)源以及在水稻進(jìn)化和馴化過程中基因組的保守和易變區(qū)域。最后將實(shí)驗(yàn)室所有的水稻物理圖譜（明恢63、珍汕97、93-11和中華11）、具有雙末端序列的克隆、來(lái)自GRAMENE的水稻分子標(biāo)記和QTL信息、具有多態(tài)性的SSR標(biāo)記、日本晴的注釋信息以及我們鑒定的所有結(jié)構(gòu)變異整合在一起，并且對(duì)齊到日本晴的參考序列上(http://G

5、resource.hzau.edu.cn)。這些資源為水稻的比較基因組學(xué)和功能基因組學(xué)研究提供了良好的材料和基礎(chǔ)。
　　水稻稻曲病是由稻曲病菌（Villosiclavavirens）引起的，它已經(jīng)從水稻的次生病害上升為水稻的主要病害，在大部分的水稻主產(chǎn)區(qū)均有發(fā)生。目前，關(guān)于稻曲病菌的基因組和致病機(jī)制的研究基本上還是一片空白，我們構(gòu)建了稻曲病菌UV-8b的BAC文庫(kù)，對(duì)可以覆蓋基因組10倍的克隆進(jìn)行了雙末端測(cè)序和指紋分析，并構(gòu)建了稻

6、曲病菌的第一個(gè)物理圖譜。通過末端序列獲得了對(duì)稻曲病菌基因組的初步認(rèn)識(shí)，例如51.52％的GC含量、22.52％的重復(fù)序列、376.12/Mb的SSR密度和大約36.01％的基因編碼序列。通過序列比較分析發(fā)現(xiàn)，稻曲病菌的基因組與綠僵菌（Metarhiziumanisopliae）、木霉（Trichodermareesei)、赤殼屬（Nectriahaematococca）和蟲草屬（Cordycepsmilitaris）親緣關(guān)系較近。這是第

7、一套稻曲病菌基因組資源，為稻曲病菌的遺傳學(xué)、基因組學(xué)和分子生物學(xué)研究提供了資源和基礎(chǔ)。
　　稻瘟病菌（Magnaporthegrisea）所引起的水稻稻瘟病，是水稻最為嚴(yán)重的病害。病原菌基因組的多樣性和易變性是稻瘟病防治中的難題。先前的研究者已經(jīng)對(duì)分離自日本的P131菌株進(jìn)行了全基因組測(cè)序，但是序列的連續(xù)性不高（1823個(gè)序列scaffold,N50和最長(zhǎng)的序列長(zhǎng)度分別為65Kb和459Kb）。為了提高P131菌株的序列拼接質(zhì)量，