基于三代测序解析油菜和水稻遗传多样性

发布时间：2024-12-21 05:45

　　油菜是世界上第二重要的油料作物,水稻是最主要的粮食作物之一,虽然它们都已获得参考基因组,但是单个参考基因组不能表征作物种内遗传多样性。本研究通过三代测序技术分别构建了八个油菜和两个水稻高质量参考基因组,并以此为基础分析了油菜的亚基因组起源和基因组加倍事件,同时鉴定了油菜种内广泛的遗传变异,构建了油菜种内基因索引和泛基因组,进一步解析了结构变异与多个重要农艺性状的联系,另外也分析了水稻的种内遗传变异和基因家族的扩展,并构建了综合性籼稻生物信息平台。主要研究结果如下:1.八个高质量甘蓝型油菜参考基因组的构建本研究利用Pac Bio、Hi-C、Bio Nano和Illumina测序技术完成了8个甘蓝型油菜基因组组装,其中包括2个春性油菜、2个冬性油菜和4个半冬性油菜,代表了全球范围内主要的油菜亚群。8个从头组装的甘蓝型油菜基因组均达染色体水平,contig N50为2.1-3.1 Mb。核心基因集数据、BAC末端测序数据、Bio Nano图谱、Hi-C数据和RNA-Seq等数据的独立验证结果,都表明了8个参考基因组具有很高的准确性和完整度。基因组注释的结果表明,8个甘蓝型油菜基因组含有94,5...

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【部分图文】：

图1.2植物与脊椎动物的基因组大小和重复性比较(引自Jiao and Schneeberger 2017)。

由于Sanger方法的高成本,基因组测序最初仅限于微生物(通常具有小的基因组)和具有特殊科学意义的物种(Sanger1977)。模式物种拟南芥是2000年第一个测序的植物,耗资约1亿美元,随后是2005年完成的的水稻基因组(Kauletal2000,Matsumotoe....

图1.3导致功能基因变化的主要变异类型(引自Tao et al 2019)。

提高作物生产率是在气候变化和人口增长威胁下确保粮食安全的关键。生产率的提高依赖于挖掘和利用基因库中的遗传多样性。大多数农作物物种都已经获得参考基因组,这大大加快了遗传和基因组研究的进程。研究人员使用作物参考基因组来探索物种内的遗传变异并将其与重要的农艺性状联系起来。但是,越来越明....

图1.4 U形三角形描述的6种芸苔属物种的细胞遗传关系(引自Chang et al 2011)。

芸苔属植物是含对人体营养的重要多元化和蔬菜作物。特别重要的农业作物包括三个二倍体物种,白菜(AA)、黑芥(BB)和甘蓝(CC),以及三个异源多倍体物种,甘蓝型油菜(AACC)、芥菜型油菜(AABB)和埃塞俄比亚芥(BBCC)。这些芸苔属物种之间的进化关系通过所谓的“U型三角形”模....

图1.5甘蓝型油菜每个种群的基因流方向(引自Wu et al 2019)。

在各种生态环境中,通过自然选择和人工选择已经形成了三个油菜生态型群体。甘蓝型油菜参考基因组为剖析驯化期间基因的变化提供了基础资源(Chalhoubetal2014,Bayeretal2017,Sunetal2017,Zouetal2019)。由于某些等位基....

本文编号：4018496