水稻EMS诱变效率和品种内遗传多态性分析

发布时间：2017-09-26 04:26

  本文关键词：水稻EMS诱变效率和品种内遗传多态性分析

  更多相关文章： EMS诱变 日本晴 高通量测序 单核苷酸多态性

【摘要】：高通量测序技术已成为遗传学研究的一种有力工具,其中,基于高通量测序的混合分离分析(简记为BSA-seq)方法,可以快速地进行基因定位,正在得到越来越广泛的应用。在植物中,将甲基磺酸乙酯(EMS)诱变获得的突变体与原始品种杂交建立F2分离群体,或直接利用M2代中突变位点杂合体自交产生M3代分离群体,然后采用BSA-seq进行基因定位,可以快速地鉴定和定位突变基因。这种方法称为MutMap。由于BSA-seq需要分离群体中存在足够的单核苷酸多态性(SNP)位点,因此EMS的诱变效率(即诱变产生的SNP数量)和原始品种内存在的遗传多态性水平(即品种中残留的SNP数量)是决定MutMap方法能否定位到目标基因的关键因素。有鉴于此,本课题以已测序的粳稻品种日本晴(Nipponbare)为材料,采用高通量测序(Illumina HiSeq 2500)和生物信息学分析的方法,对水稻EMS诱变效率和品种内遗传多态性水平进行了研究,以期为MutMap方法的实际应用提供参考。主要结果如下：1、随机对1株野生型日本晴单株进行高通量测序(深度约为50-),与国际水稻基因组测序计划(IRGSP)公布的日本晴基因组参考序列进行比较,发现全基因组共存在19209个单核苷酸差异(即本单株与IRGSP单株间的SNP),且主要集中在4号染色体上,这些差异主要是由参考序列测序错误造成的；而本单株中还存在42562个杂合位点(即本单株内的SNP,其中每个SNP中的等位之一与参考序列相同)。2、试验发现,日本晴EMS诱变的最适条件是：在23℃下,浸种24 h,然后1%EMS浸种8 h,再流水冲洗种子2 h。处理后种子发芽率为48%,接近半致死剂量。3、随机对6株M2代单株进行高通量测序(深度约为10×),发现全基因组由EMS诱变产生的SNP数量变化在360～2705个之间,平均约为1071个。4、与参考基因组序列比较,6个M2单株一起与IRGSP单株存在17566个SNP,数量上与前面野生型单株的估计值相近。而且,这些SNP也同样集中分布在4号染色体上,这些差异也主要是由参考序列测序错误造成的。5、在6个M2单株之间的SNP数量变化在31756～35976之间,平均为34488个；而它们中总的SNP数量为36657个,与前面野生型单株中的估计值相近。根据本研究结果可以看出,本实验室的日本晴材料与IRGSP的日本晴材料之间大约存在19000个SNP,本实验室日本晴材料中间则至少存在35000个以上的SNP。该结果说明,水稻品种内部存在的SNP数量是相当丰富的。相比之下,由EMS诱变产生的SNP数量要少得多,平均只有1000个左右。因此,在应用MutMap方法进行基因定位时,应该充分利用品种内原来存在的SNP,方可取得良好的效果。
【关键词】：EMS诱变 日本晴 高通量测序 单核苷酸多态性
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S511
【目录】：

• 缩略词表8-9
• 摘要9-11
• Abstract11-13
• 前言13-15
• 1 文献综述15-27
• 1.1 突变的定义15
• 1.2 自发突变和诱发突变15-16
• 1.2.1 自发突变15
• 1.2.2 诱发突变15-16
• 1.3 常用化学诱变剂的种类及诱变机理、特点16-17
• 1.3.1 常用化学诱变剂的种类和机理16
• 1.3.2 常用化学诱变剂的特点16-17
• 1.4 EMS诱变技术17-19
• 1.4.1 EMS诱变的起源17
• 1.4.2 EMS诱变的特点17
• 1.4.3 EMS诱变的原理17-18
• 1.4.4 EMS诱变的关键环节18
• 1.4.5 EMS诱变材料的选取18
• 1.4.6 EMS诱变种子技术18-19
• 1.5 BSA-seq技术及其应用19-21
• 1.6 基因组测序及其发展现状21-24
• 1.6.1 第一代测序技术21
• 1.6.2 第二代测序技术21-24
• 1.6.2.1 Roche 454测序技术22-23
• 1.6.2.2 Illumina和SOLiD测序技术23
• 1.6.2.3 二代测序技术发展现状23-24
• 1.7 生物信息学测序数据分析相关软件24-27
• 1.7.1 FastQC24
• 1.7.2 Trimmomatic24-25
• 1.7.3 读段比对软件BWA25
• 1.7.4 文件处理软件Samtools25-26
• 1.7.5 Freebayes26-27
• 2 材料与方法27-33
• 2.1 材料27
• 2.2 方法27-33
• 2.2.1 M_0遗传多态性分析27
• 2.2.2 日本晴EMS诱变条件的确定27-28
• 2.2.3 M_2代种子的获得28
• 2.2.4 EMS诱变SNP数量的确定28
• 2.2.5 日本晴品种内遗传多态性分析28
• 2.2.6 数据处理分析28-33
• 2.2.6.1 质量控制28-29
• 2.2.6.2 对参考序列(日本晴基因组)建立索引29
• 2.2.6.3 利用BWA进行读段定位29
• 2.2.6.4 利用Samtools处理定位结果29
• 2.2.6.5 利用Freebayes识别变异及简化结果信息29
• 2.2.6.6 编写脚本统计覆盖度和深度信息29-30
• 2.2.6.7 简化VCF文件30
• 2.2.6.8 计算MAF值与Genotype校正30
• 2.2.6.9 日本晴EMS诱变位点的统计30-31
• 2.2.6.10 品种内变异位点的统计31-33
• 3 结果与分析33-42
• 3.1 M_0与IRGSP的日本晴之间单核苷酸多态性差异33
• 3.2 日本晴EMS诱变条件33-35
• 3.3 6个M_2单株中EMS诱变产生的SNP数量分析35-39
• 3.4 6个M_2单株与IRGSP的日本晴之间单核苷酸差异39-40
• 3.5 6个M_2单株之间的单核苷酸差异40-42
• 4 讨论42-44
• 4.1 日本晴EMS诱变条件42
• 4.2 诱变单株SNP数量的确定42-43
• 4.3 日本晴EMS诱变与品种内变异的效果比较43
• 4.4 本研究对于EMS诱变水稻和分子标记应用的实际意义43-44
• 参考文献44-48
• 附录48-60
• 附录1 质量控制结果图48-51
• 附录2 测序深度结果图51-57
• 附录3 等位突变频率散点图57-58
• 附录4 染色体区块分布图58-60
• 致谢60

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 秦改花;赵建荣;;果树离体诱变育种研究进展[J];中国林副特产;2005年06期

2 崔绳忠;杨保安;;理化诱变与杂交选育相结合的育种技术优势[J];河南科技;1988年01期

3 范建新;邓仁菊;李金强;;果树诱变育种研究进展[J];安徽农业科学;2008年22期

4 夏江;梅乐和;黄俊;盛清;许静;吴晖;;产γ-氨基丁酸的乳酸菌株筛选及诱变[J];核农学报;2006年05期

5 蔡其华;浙江农大核农所开展理化诱变处理服务[J];遗传;1988年03期

6 丁立孝,李文泽,宋子红,徐丽娟,梅汝鸿;双抗性标记花生内生菌的诱变与筛选[J];莱阳农学院学报;1997年04期

7 杨森;王金水;杨小佳;蔺丹华;;枯草芽孢杆菌诱变育种研究进展[J];农产品加工(学刊);2014年05期

8 吕熹;王刚;李俊;王海娟;陈光;;紫外、亚硝酸钠诱变筛选高产耐有机溶剂脂肪酶菌株[J];吉林农业大学学报;2010年04期

9 陈德刚;牛春;沈晓鸿;张萍;石彦鹏;;重离子注入法诱变维生素B_(12)高产菌株[J];中国兽药杂志;2012年02期

10 陈晓丹;黄恋;高伟星;;不同的诱变方法对产L-乳酸米根霉诱变的研究[J];辽宁农业科学;2008年06期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 夏江;梅乐和;黄俊;盛清;许静;吴晖;;产γ-氨基丁酸的短乳酸杆菌菌株筛选及诱变[A];浙江省生物化学与分子生物学学术交流会论文集[C];2005年

2 卜秀嫣;崔承彬;李长伟;;产紫青霉G59的超声诱变活性突变株新产抗肿瘤活性产物[A];中国化学会第八届天然有机化学学术研讨会论文集[C];2010年

3 于宏伟;马宏颖;贾英民;;中性蛋白酶高产菌株的诱变[A];管产学研助推食品安全重庆高峰论坛——2011年中国农业工程学会农产品加工及贮藏工程分会学术年会暨全国食品科学与工程博士生学术论坛论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 ;什么是植物诱变遗传操作技术[N];农民日报;2001年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 宋智青;离子束和高压电场诱变大肠杆菌K12的实验研究[D];内蒙古大学;2012年

2 董晓宇;大气压冷等离子体对Klebsiella pneumoniae灭菌机制和诱变研究[D];大连理工大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 赵峰;辅酶Q_（10）产生菌的选育[D];河北大学;2007年

2 赵炜彤;高产γ-氨基丁酸酵母菌菌株的筛选、诱变及发酵条件优化[D];吉林农业大学;2015年

3 马菲;~(60)Co-γ诱变白三叶的抗旱和抗病研究[D];兰州大学;2015年

4 刘欢;产葡聚糖乳酸菌的筛选诱变及发酵条件优化[D];东北农业大学;2015年

5 杨利擎;吸附重金属菌株的筛选、诱变及固定化研究[D];太原理工大学;2012年

6 孟莹;诱变曲霉转化甘草酸制备单葡萄糖醛酸基甘草皂苷元[D];辽宁科技大学;2015年

7 何欣;核诱变改良生物固定烟气CO_2的机理研究[D];浙江大学;2016年

8 谭义川;19份玉米EMS诱变系的遗传分析与应用潜力评价[D];四川农业大学;2015年

9 李婷;木聚糖酶高产菌株的选育及其酶活提高的机理初探[D];福建农林大学;2013年

10 黄静;水稻EMS诱变效率和品种内遗传多态性分析[D];福建农林大学;2015年

，

本文编号：921494