墨西哥大刍草全基因组变异分析及部分性状QTL定位

发布时间：2017-09-09 13:52

  本文关键词：墨西哥大刍草全基因组变异分析及部分性状QTL定位

  更多相关文章： 玉米 大刍草 SNP InDel 连锁图谱 QTL定位

【摘要】：玉米不仅是我国三大粮食作物之一,也是世界上产量最高的作物,对我国的国民经济以及人民生活有着举足轻重的作用。但是近年来玉米生产和玉米育种面临着推广品种单一化、育种材料遗传基础越来越狭窄、基因库日益贫乏的问题,选取玉米近缘属种大刍草和玉米进行远缘杂交,对玉米进行改良,扩大玉米的基因库和种质资源,可以使玉米获得许多优良性状的基因,是未来玉米育种的一个突破口。本实验中,我们将大刍草全基因组的重测序序列与玉米参考基因组B73的序列进行比对,掌握了大刍草中的SNP和InDel变异信息,并开发了能在常规实验室应用的InDel分子标记,为分子标记辅助育种奠定了基础；同时,我们还构建了一套玉米和大刍草之间的连锁图谱并进行QTL定位,为后期将大刍草中的优良基因导入玉米提供理论依据。主要实验结果如下：1.本实验对大刍草的重测序序列进行全基因组变异分析,在全基因组中检测到8,041,081个SNP变异和586,943个InDel变异。在基因组编码区内检测到1,092,216个SNP变异和141,237个InDel变异。对SNP具体变异类型进行统计,发现不管是在全基因组中,还是在编码区内,SNP变异中A-G、 C-T、G-A、T-C的变异数量是最多的,占全基因组中SNP变异的66.86%,占编码区内SNP变异的63.14%,而InDel变异中,插入和缺失的数量基本相同。对每条染色体上的SNP变异和InDel变异的分布频率以1 Mb/window为单位进行统计,得到全基因组中SNP变异的最大频率为9,445个/Mb,最小频率为481个/Mb; InDel变异的最大频率为607个/Mb,最小频率为32个/Mb。2.在586,943个InDel变异中,长度1-5bp的InDel变异为547,227个,占总数的93.23%；长度为1-10bp的InDel变异为573,505个,占总数的97.71%。本实验选取均匀分布于玉米10条染色体上的InDel变异设计出141对InDel引物,取3份玉米材料Mo17、1212、zheng58和3份大刍草材料M-1、M-4、M-6进行标记多态性验证,有122对InDel引物能扩增出产物,其中有106对InDel引物在玉米和大刍草之间存在差异,比例为86.89%。3.本实验以玉米自交系1212与大刍草M-1构建了148株F2群体,通过对148株F2群体的DNA进行SNP分析,得到了包含3,072个标记的SNP数据。经过层层筛选,选取了效果较好的419个SNP标记,用这419个SNP标记构建了一套遗传距离总长为1404.21cM,平均图距为3.35cM的遗传图谱。其中,1号染色体的连锁图谱距离最长,全长为220.03cM,平均图距为4.31cM;4号染色体的连锁图谱距离最短,全长为101.95cM,平均图距为2.76cM。4.本实验以玉米自交系1212与大刍草M-1构建的148株F2群体所衍生出的F2:3群体的性状数据,对株高进行QTL定位,检测到4个影响株高的QTL位点qPH-1-1, qPH-1-2, qPH-7, qPH-9,分别位于第1、7、9染色体上,其中qPH-1-1, qPH-1-2位于1染色体上,qPH-1-1位于标记PZE-101168807和标记PZE-101166671之间,贡献率为9.32%,qPH-1-2位于标记PZE-101043682和标记PZE-101041837之间,贡献率为7.58%,qPH-7位于标记SYN17951和标记PUT-163a-71300000-3068之间,贡献率为6.08%,qPH-9位于标记PZE-109047418和标记PZE-109038360之间,贡献率为12.77%。检测到2个与分蘖相关的QTL位点qPT-1,qPT-10,分别位于第1、10染色体上,qPT-1位于标记PZE-101041837和标记PZE-101035640之间,贡献率为8.81%,qPT-2位于标记PZE-110009618和标记SYN17100之间,贡献率为8.79%。
【关键词】：玉米 大刍草 SNP InDel 连锁图谱 QTL定位
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S513
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1. 文献综述10-21
• 1.1 玉米简介10
• 1.2 玉米育种面临的问题10-11
• 1.3 大刍草11
• 1.4 大刍草与玉米杂交研究研究进展11-12
• 1.5 二代测序技术研究进展12-15
• 1.5.1 主要方法的原理和特点比较13-14
• 1.5.2 二代测序技术比较14
• 1.5.3 全基因组变异分析的研究进展14-15
• 1.6 分子标记15-17
• 1.6.1 分子标记概述15-16
• 1.6.2 主要分子标记比较16-17
• 1.7 连锁图谱的构建17-18
• 1.7.1 连锁图谱构建原理17
• 1.7.2 玉米与大刍草连锁图谱构建17-18
• 1.8 QTL定位18-21
• 1.8.1 QTL定位原理18-19
• 1.8.2 QTL定位群体19-20
• 1.8.3 QTL定位的影响因素20
• 1.8.4 株高QTL定位研究进展20-21
• 1.8.5 分蘖QTL定位研究进展21
• 2. 研究目的和意义21-22
• 3. 实验材料及方法22-28
• 3.1 材料22
• 3.2 主要试剂配制22-23
• 3.3 实验方法23-28
• 3.3.1 大刍草全基因组SNP和InDel变异位点检测23
• 3.3.2 InDel标记开发及验证23
• 3.3.3 PCR23-24
• 3.3.4 聚丙烯酰胺凝胶电泳检测24-25
• 3.3.5 田间试验与性状调查25
• 3.3.6 DNA提取25-26
• 3.3.7 DNA纯化26-27
• 3.3.8 DNA样品的SNP检测27-28
• 3.3.9 遗传连锁图谱构建及QTL定位28
• 4. 结果与分析28-37
• 4.1 全基因组SNP和InDel变异检测28
• 4.2 基因组编码区内SNP和InDel变异检测28-29
• 4.3 SNP和InDel变异在各条染色体上的分布频率29
• 4.4 InDel变异的长度分布29
• 4.5 InDel标记的开发与验证29-33
• 4.6 连锁图谱构建33-36
• 4.6.1 SNP数据的处理33-34
• 4.6.2 遗传连锁图谱的构建34-36
• 4.7 QTL定位36-37
• 5. 讨论37-42
• 5.1 SNP和InDel变异的分析37-38
• 5.2 全基因组变异分析的应用38
• 5.3 SNP连锁图谱的比较38-39
• 5.4 标记的数量对QTL定位的影响39
• 5.5 QTL定位比较39-41
• 5.6 QTL作图群体41
• 5.7 QTL定位在玉米育种中的应用41-42
• 参考文献42-49
• 致谢49

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