普通小麦7DL同源染色体单倍型构建技术体系的建立

发布时间：2020-06-27 11:07

【摘要】：单倍型是指单条染色体上具有统计学关联性的一类变异位点的组合,每一条染色体都有自己独特的单倍型,在减数分裂过程中,同源染色体非姐妹染色单体之间的重组可以产生新的单倍型,促进遗传信息的广泛重组,为基因组进化提供动力。单倍型分析技术作为一种常用的数据分析方法,是寻找单染色体上杂合SNP变异位点的有效方法,对挖掘致病基因,寻找疾病治疗新方法有重要作用。普通小麦(Triticum aestivum L.,2n=6X=42,AABBDD)是由AA、BB和DD三个染色体组构成的异源六倍体,是种植最广泛的粮食作物之一。7DL染色体大小约为340 Mb,含有诸多与植物生长发育有关的基因。单染色体单倍型分析技术能够对同源染色体序列进行比较分析,为个体亲缘关系追踪、等位基因差异分析和遗传重组热点分析等提供重要信息。目前有效的植物单染色体单倍型分析技术还没有报道。本研究的目的是以小麦7DL同源染色体为材料,探索构建植物单染色体单倍型的技术体系。本研究以普通小麦7DL双端体附加系为材料,用成熟的单染色体显微分离技术成功地将同一分裂相中分散较好的两条7DL同源染色体分离出来,分别用MDA和MALBAC技术对其进行基因组扩增。通过对扩增产物进行浓度检测、片段大小检测和FISH荧光信号检测,发现MDA法扩增产物浓度高达2,000 ng/μL,片段大小约为15 Kb,在每条染色体上荧光信号均匀分布,无明显扩增偏向性。然而,MALBAC扩增产物浓度仅为600 ng/μL,片段大小为200-5,000 bp,在所有染色体上也都有荧光信号分布,但是在其端部都没有荧光信号,具有明显的扩增偏向性。因此,MDA扩增产物明显优于MALBAC扩增产物,我们用MDA扩增产物进行后续实验。为了验证MDA扩增产物是否含有微生物及细胞质基因组和小麦其他染色体污染,我们选取大肠杆菌复制起始蛋白DnaN、DnaA和叶绿体基因Psb C、PsbD,以及5AL,7BS,5BL,4DS和7AL等小麦其他染色体上的基因对MDA扩增产物进行PCR检测,发现MDA扩增产物含有少量微生物及叶绿体基因组污染,但不含小麦其他染色体污染。为了进一步验证MDA扩增产物的完整性,我们选用了22个7DL SSR分子标记、10个7DL基因进行PCR检测,发现能扩增出大部分的分子标记和基因,表明MDA扩增产物完整性较好且包含7DL上的一些基因,可用于后续实验。最后对不同种子(不同世代)的7DL同源染色体1-1,1-2,5-1和5-2进行660K SNP芯片检测并建立了7DL同源染色体的SNP基因型物理图谱,发现同源染色体1-1与1-2相同的SNP位点占1-1总位点数的50%,占1-2总位点数的42%;5-1与5-2相同的SNP位点数约占其各自总位点数的57%。然后对1-1,1-2,5-1和5-2 SNP差异位点分析发现,5-1和5-2与1-1相同的SNP位点分别约占各自总SNP位点数的30%,与1-2相同的SNP位点数分别约占各自总SNP位点数的37%,剩余的大约50%是5-1和5-2自身特异的基因型。说明同源染色体间存在差异,而且不同株系的不同后代同源染色体间差异较大。本研究初步建立了7DL同源染色体单倍型分析技术体系,对寻找同源染色体间差异,分析基因重组、染色体进化及杂种优势,挖掘优异等位基因等方面有重要价值,同时也为建立一套植物通用的单染色体单倍型分析技术体系奠定了基础。
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S512.1
【图文】：

普通小麦 7DL 同源染色体单倍型构建技术体系的建立更好更完整的单倍型信息[64]。2017 年，Bansal 等在 HapCUT 基础上2 单倍型组装技术。HapCUT2 能对各种不同类型的数据进行组装，与降低了组装的错误率，提高了序列组装的精确性，是目前单倍型组术[65]。

图 1-2 本研究技术路线图Fig. 1-2 Technology roadmap of this research注：图中红色箭头表示未做。Note: The red arrows in the graph indicate that they have not been done.

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本文编号：2731746