单配子体测序剖析玉米减数分裂重组交换的雌雄差异

发布时间：2024-11-03 02:42

　　减数分裂重组交换(Crossover,CO)在配子体的发生和遗传变异的产生上具有重要作用,是物种进化的动力和遗传改良的基础。CO发生的模式在物种间和物种内都有差异,而在性别之间也有差别。然而,在植物中,性别特异的CO发生模式至今还鲜有研究。随着单细胞测序技术的发展,CO模式已经可以在单个配子体中得到,这为在研究单细胞水平研究性别特异的CO模式提供了机会。本研究中,我们构建了首个单细胞水平的植物雌性重组图谱,并与相同背景下的雄性重组图谱进行了比较,分析了在CO频率、分布和干涉上的性别差异。这项研究为理解不同性别中CO发生的分子机制提供了见解,并且说明父本选择可以帮助提高育种效率。主要结果有:1.开发了一个分离玉米单胚囊反足细胞并用于基因组测序的方法。在约1.2倍的测序深度下,可以获取约40%的基因组覆盖度。基于106个单雌配子体中获得的2,033,416个高质量SNPs(Single Nucleotide Polymorphisms),高分辨度的雌性重组图谱被构建出来。相比于雄性(平均每个小孢子19.3次CO,总共962.5 c M),雌性减数分裂产生更少的CO(平均每个胚囊12.4次CO...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
缩略语表
1 前言
    1.1 单细胞全基因组测序技术的发展
        1.1.1 单细胞分离技术
        1.1.2 单细胞全基因组扩增技术
        1.1.3 单细胞全基因组测序的应用
    1.2 减数分裂重组交换的研究进展
        1.2.1 减数分裂重组过程
        1.2.2 重组交换的特性和数学模型
        1.2.3 重组交换模式的影响因素
        1.2.4 单细胞水平研究重组交换的相关技术
        1.2.5 基于单细胞基因组学方法的重组交换性别差异研究
2 材料与方法
    2.1 研究材料
    2.2 单胚囊反足细胞的分离
    2.3 单细胞全基因组扩增和测序
        2.3.1 单细胞全基因组扩增
        2.3.2 扩增产物质量检测
        2.3.3 文库的构建和测序
    2.4 测序数据分析
        2.4.1 测序读段的比对和SNP的获取
        2.4.2 高质量SNP的筛选
    2.5 短片段双交换的重测序验证
    2.6 CO模拟
        2.6.1 基于BF模型的CO模拟
        2.6.2 基于gamma模型的CO模拟
3 结果与分析
    3.1 单雌配子体全基因组测序
        3.1.1 单胚囊反足细胞分离和扩增
        3.1.2 雌雄配子体SNP的获取
    3.2 雌雄CO的鉴定和影响因素分析
        3.2.1 bin map的构建
        3.2.2 CO数量和SC长度及供体单株的关系
        3.2.3 CO数量在雌雄配子体间的差异
    3.3 雌雄重组图谱的构建和差异分析
    3.4 雌雄CO模拟分析
        3.4.1 BF模型的基本原理
        3.4.2 雌雄CO模式的模拟
        3.4.3 模拟参数和结果的验证
        3.4.4 不同遗传背景下的CO模拟
        3.4.5 CMI的发现和验证
        3.4.6 不同类型CO数量的性别差异和验证
4 讨论
    4.1 单配子体全基因组测序和减数分裂数学模型的结合加深了对重组交换性别差异的理解
    4.2 玉米是研究 CMI 发生机制的理想材料
    4.3 减数分裂性别差异的分子机制
5 参考文献
附录A PCR引物
附录B PCR反应体系
附录C 单配子体测序数据处理的统计结果
附录D 雌雄配子体(Zheng58 x SK背景)小片段双交换的Sanger测序验证
附录E 雌雄配子体(Zheng58 x SK背景)的CO数量
附录F 雌雄配子体(Zheng58 x SK背景)CO热区统计
附录G 不同群体在BF模型中的最佳拟合参数
附录H 作者简历、在读期间与课题有关的研究成果,包括发表的论文、出版专著、参加国际会议及论文等
致谢



本文编号：4010554