genome-widegeneticchangesduringmodernbreeding

1、Genome-wide genetic changes during modern breeding of maize現(xiàn)代玉米育種過(guò)程中發(fā)生的基因組遺傳變化規(guī)律,Author: … Jin-sheng Lai …,類蜀黍 玉米育種 品系多樣性 基因組多樣性278份玉米自交系基因組進(jìn)行系統(tǒng)的比較分析。90 Ex-PVP 36 public US lines 152 elite Chinese li

2、nes 玉米育種過(guò)程中發(fā)生的基因組遺傳變化規(guī)律。,SNPs,SNPs(單核苷酸多態(tài)性)：主要是指在基因組水平上由單個(gè)核苷酸的變異所引起的DNA序列多態(tài)性。 它是可遺傳的變異中最常見(jiàn)的一種。6,686,326 SNPs (6百萬(wàn))用于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析基因 1,015,790 非同義突變 1

3、58,296 編碼區(qū) 283,186 同義突變 138,918Large-effect SNPs 3,046 (start codon, stop codon, splice site),,一 SNPs真實(shí)性的檢驗(yàn),與已構(gòu)建的玉米單體型圖譜(HapMap)進(jìn)行比對(duì)，95.6%一致性。對(duì)已測(cè)序的基因組進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)，

4、可以將表型性狀與基因型進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)。,HapMap,對(duì)105個(gè)野生型和栽培品種測(cè)序、分析，構(gòu)建的單體型圖譜。單體型：位于染色體某一區(qū)域的一組相關(guān)聯(lián)的SNP等位位點(diǎn)，并傾向于以整體遺傳給后代的單核苷酸多態(tài)的組合。Hapmap=基因組中常見(jiàn)多態(tài)位點(diǎn)目錄。,首先在研究人類基因組研究中構(gòu)建的，篩選頻率較高的多態(tài)位點(diǎn)作為標(biāo)記。意義： 人類基因組中有一千萬(wàn)個(gè)SNPs，若檢測(cè)所有的多態(tài)位點(diǎn)價(jià)格非常昂貴。 利

5、用多態(tài)位點(diǎn)在染色體上組成的規(guī)律性特征，收集高頻率SNPs，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立HapMap。To validate SNP quality, we compared data from three lines (Hp301, Mo17 and P39) to sequences in maize HapMap1, finding over 95.6% accordance . Gore, M.A. et al. A first-ge

6、neration haplotype map of maize. Science 326, 1115-1117 (2009).,GWAS（Genome-wide association study）,全基因組關(guān)聯(lián)分析： 在全基因組范圍內(nèi)找出存在的序列變異，即單核苷酸多態(tài)性(SNP)，從中篩選出與特定性狀相關(guān)的SNPs。高效的探索“性狀—基因”關(guān)系的方法。,3個(gè)性征：Cob color (穗軸顏色

7、)Silk color (花絲顏色)Date to anthesis (開(kāi)花期)定位于1, 10, 8號(hào)染色體上。,,,,小結(jié)1,利用第二代測(cè)序技術(shù)對(duì)來(lái)自不同地域以及不同育種年代的278份自交系基因組進(jìn)行系統(tǒng)的比較分析，GWAS獲得與玉米農(nóng)藝性狀相關(guān)的基因。進(jìn)一步研究現(xiàn)代玉米育種過(guò)程中發(fā)生的基因組遺傳變化規(guī)律。,二 基因組遺傳變化規(guī)律的探索,對(duì)278份自交系的核苷酸多樣性進(jìn)行比較分析，結(jié)果

8、發(fā)現(xiàn)相比之前報(bào)道的結(jié)果，核苷酸多樣性有所較低，也就是說(shuō)，遺傳多樣性有所丟失。278份自交系涉及到的栽培品種非常廣泛，并且在現(xiàn)在育種過(guò)程中，品系之間的交流程度也有所提高，所以，體現(xiàn)出多樣性的丟失。,群體遺傳學(xué)中，一個(gè)重要內(nèi)容就是檢測(cè)出進(jìn)化上重要的基因位點(diǎn)(受選擇的靶位點(diǎn))。 基因組哪些變化與育種時(shí)產(chǎn)生的變異直接相關(guān)。,玉米基因組非常龐大(B73 2.3Gb)，需要進(jìn)行系統(tǒng)篩選后才能進(jìn)一步研究。單位點(diǎn)的檢測(cè)研究要求對(duì)所研究的位

9、點(diǎn)有一個(gè)預(yù)先判斷，即從基因功能等信息上判斷該位點(diǎn)是否有可能受到選擇。利用composite likelihood ratio (CLR)分析方法進(jìn)行全基因組掃描，鑒定出人工育種過(guò)程中受選擇的靶位點(diǎn)Target regions。,Target regions特征： 包括編碼蛋白的基因和非編碼調(diào)控區(qū)域。,Ex-PVP與publicUS少一致 差異與不同育種年代有關(guān)Chinese與US少一致

10、 存在多基因控制性狀 差異與不同地域、環(huán)境有關(guān),,,,Analysis Genetic changes,研究對(duì)象：家譜信息明確的四個(gè)品系 5003, 8112, 478, Zheng58 以B73基因序列為參考，分析差異基因情況(Mapping read)。 雜交后代具有較高的突變率，且大部分突變?yōu)橄∮械任换?Identity-by-desc