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基于高通量测序的芥菜结构变异(SV)标记开发及应用

发布时间:2018-09-25 10:16编辑:admin阅读(

      芥菜是世界范围内一类重要的经济作物,传统意义上按食用器官及用途划分为根用芥菜、茎用芥菜、叶用芥菜、薹用芥菜、籽用芥菜及油用芥菜。榨菜(Brassica juncea Coss. var. tumida Tsen et Lee)是一类茎用芥菜变种,基因组AABB,由白菜(B.rapa,2n=20,AA)和黑芥(B. nigra,2n=16, BB)种间杂交再经染色体自然加倍得到的异源四倍体植物。 结构变异(Structure variation, SV)标记属于基因组结构变化,包括插入、缺失、结构重复、倒位和易位等。SV在植物基因组中广泛存在并且是表型变异的重要原因。随着高通量测序技术的发展,高通量、新型分子标记已运用在植物遗传多样性和数量性状分析上。 本论文利用30×覆盖率的测序深度,对榨菜基因组结构变异多态性进行扫描,并对另一份榨菜材料进行重测序,获得SV多态性,开发为基于PCR方法的标记。将这些标记运用到榨菜膨大茎QTL分析和芥菜种质遗传多样性分析,所得结果如下: ①对2个榨菜样本分别进行测序和重测序。总测序量为29.90Gb,其中170bp文库19.57Gb,500bp文库10.33Gb。测序数据覆盖度59.8倍,共产生304,440,194个reads,28.35Gb高质量榨菜基因组数据被用于进行17-mer分析。亚洲真人娱乐网址预计基因组大小978Mb。组装结果与参考序列比对,共检测到100997个SV,插入变异占49.61%、缺失47.45%、倒置0.13%、亚洲真人娱乐网址染色体内异位0.3%、染色体间异位2.52%。筛选500-800bp的插入/缺失型结构变异序列,利用基因组结构变异上游300bp和下游300bp区域的序列,设计20个寡核苷酸的正向和反向PCR引物。共有833个基于PCR的SV标记在榨菜中被开发。 ②榨菜膨大性状QTL定位。在构建的6条连锁群上检测到2个与膨大性状相关性较高的区域,均位于LG1。其中控制横径和茎重的QTL位点均位于BJsvl737和BJsv1774之间,LOD值分别在BJsv1362左侧和右侧区域达到最大。控制纵茎的QTL位点位于AT4G27490和AT4G33920之间,LOD值在AT4G27490左侧达到最大。将BJsvl362和AT4G27490分别与白菜和拟南芥基因组进行比对发现,BJsv1362的正反引物的比对序列分别位于白菜和拟南芥基因组的不同染色体上。而AT4G27490位于白菜基因组A01上,与本研究绘制的LG1上AT4G27490的位置相近。 ③利用SV标记对芥菜种质进行遗传多样性分析。在47个芥菜品种间分别以类平均法(UPGMA)、邻接法(NJ)和最小进化法(ME)构建分子标记进化树,对芥菜品种进行类聚分析。结果表明三种聚类分析法结果基本相同且均部分符合基于芥菜食用器官和地理来源的传统分类。UPGMA方法中WT6、TN02、IN46、亚洲真人娱乐网址,IN209、03B0109与其他种质分离,其余42个品种类聚成3个主要类群,6个亚群。亚洲真人娱乐官网,NJ法中AU201和IN02与其他种质分离,余下的芥菜种质类聚为5个大群8个亚群。ME法中AU201和IN46与其他种质距离较远,其余类聚与NJ法构建的进化树图基本一致。

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