本文關(guān)鍵詞：墨西哥大芻草全基因組變異分析及部分性狀QTL定位

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【摘要】：玉米不僅是我國三大糧食作物之一,也是世界上產(chǎn)量最高的作物,對我國的國民經(jīng)濟(jì)以及人民生活有著舉足輕重的作用。但是近年來玉米生產(chǎn)和玉米育種面臨著推廣品種單一化、育種材料遺傳基礎(chǔ)越來越狹窄、基因庫日益貧乏的問題,選取玉米近緣屬種大芻草和玉米進(jìn)行遠(yuǎn)緣雜交,對玉米進(jìn)行改良,擴(kuò)大玉米的基因庫和種質(zhì)資源,可以使玉米獲得許多優(yōu)良性狀的基因,是未來玉米育種的一個突破口。本實驗中,我們將大芻草全基因組的重測序序列與玉米參考基因組B73的序列進(jìn)行比對,掌握了大芻草中的SNP和InDel變異信息,并開發(fā)了能在常規(guī)實驗室應(yīng)用的InDel分子標(biāo)記,為分子標(biāo)記輔助育種奠定了基礎(chǔ)；同時,我們還構(gòu)建了一套玉米和大芻草之間的連鎖圖譜并進(jìn)行QTL定位,為后期將大芻草中的優(yōu)良基因?qū)胗衩滋峁├碚撘罁?jù)。主要實驗結(jié)果如下：1.本實驗對大芻草的重測序序列進(jìn)行全基因組變異分析,在全基因組中檢測到8,041,081個SNP變異和586,943個InDel變異。在基因組編碼區(qū)內(nèi)檢測到1,092,216個SNP變異和141,237個InDel變異。對SNP具體變異類型進(jìn)行統(tǒng)計,發(fā)現(xiàn)不管是在全基因組中,還是在編碼區(qū)內(nèi),SNP變異中A-G、 C-T、G-A、T-C的變異數(shù)量是最多的,占全基因組中SNP變異的66.86%,占編碼區(qū)內(nèi)SNP變異的63.14%,而InDel變異中,插入和缺失的數(shù)量基本相同。對每條染色體上的SNP變異和InDel變異的分布頻率以1 Mb/window為單位進(jìn)行統(tǒng)計,得到全基因組中SNP變異的最大頻率為9,445個/Mb,最小頻率為481個/Mb; InDel變異的最大頻率為607個/Mb,最小頻率為32個/Mb。2.在586,943個InDel變異中,長度1-5bp的InDel變異為547,227個,占總數(shù)的93.23%；長度為1-10bp的InDel變異為573,505個,占總數(shù)的97.71%。本實驗選取均勻分布于玉米10條染色體上的InDel變異設(shè)計出141對InDel引物,取3份玉米材料Mo17、1212、zheng58和3份大芻草材料M-1、M-4、M-6進(jìn)行標(biāo)記多態(tài)性驗證,有122對InDel引物能擴(kuò)增出產(chǎn)物,其中有106對InDel引物在玉米和大芻草之間存在差異,比例為86.89%。3.本實驗以玉米自交系1212與大芻草M-1構(gòu)建了148株F2群體,通過對148株F2群體的DNA進(jìn)行SNP分析,得到了包含3,072個標(biāo)記的SNP數(shù)據(jù)。經(jīng)過層層篩選,選取了效果較好的419個SNP標(biāo)記,用這419個SNP標(biāo)記構(gòu)建了一套遺傳距離總長為1404.21cM,平均圖距為3.35cM的遺傳圖譜。其中,1號染色體的連鎖圖譜距離最長,全長為220.03cM,平均圖距為4.31cM;4號染色體的連鎖圖譜距離最短,全長為101.95cM,平均圖距為2.76cM。4.本實驗以玉米自交系1212與大芻草M-1構(gòu)建的148株F2群體所衍生出的F2:3群體的性狀數(shù)據(jù),對株高進(jìn)行QTL定位,檢測到4個影響株高的QTL位點qPH-1-1, qPH-1-2, qPH-7, qPH-9,分別位于第1、7、9染色體上,其中qPH-1-1, qPH-1-2位于1染色體上,qPH-1-1位于標(biāo)記PZE-101168807和標(biāo)記PZE-101166671之間,貢獻(xiàn)率為9.32%,qPH-1-2位于標(biāo)記PZE-101043682和標(biāo)記PZE-101041837之間,貢獻(xiàn)率為7.58%,qPH-7位于標(biāo)記SYN17951和標(biāo)記PUT-163a-71300000-3068之間,貢獻(xiàn)率為6.08%,qPH-9位于標(biāo)記PZE-109047418和標(biāo)記PZE-109038360之間,貢獻(xiàn)率為12.77%。檢測到2個與分蘗相關(guān)的QTL位點qPT-1,qPT-10,分別位于第1、10染色體上,qPT-1位于標(biāo)記PZE-101041837和標(biāo)記PZE-101035640之間,貢獻(xiàn)率為8.81%,qPT-2位于標(biāo)記PZE-110009618和標(biāo)記SYN17100之間,貢獻(xiàn)率為8.79%。
【關(guān)鍵詞】：玉米 大芻草 SNP InDel 連鎖圖譜 QTL定位
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S513
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1. 文獻(xiàn)綜述10-21
• 1.1 玉米簡介10
• 1.2 玉米育種面臨的問題10-11
• 1.3 大芻草11
• 1.4 大芻草與玉米雜交研究研究進(jìn)展11-12
• 1.5 二代測序技術(shù)研究進(jìn)展12-15
• 1.5.1 主要方法的原理和特點比較13-14
• 1.5.2 二代測序技術(shù)比較14
• 1.5.3 全基因組變異分析的研究進(jìn)展14-15
• 1.6 分子標(biāo)記15-17
• 1.6.1 分子標(biāo)記概述15-16
• 1.6.2 主要分子標(biāo)記比較16-17
• 1.7 連鎖圖譜的構(gòu)建17-18
• 1.7.1 連鎖圖譜構(gòu)建原理17
• 1.7.2 玉米與大芻草連鎖圖譜構(gòu)建17-18
• 1.8 QTL定位18-21
• 1.8.1 QTL定位原理18-19
• 1.8.2 QTL定位群體19-20
• 1.8.3 QTL定位的影響因素20
• 1.8.4 株高QTL定位研究進(jìn)展20-21
• 1.8.5 分蘗QTL定位研究進(jìn)展21
• 2. 研究目的和意義21-22
• 3. 實驗材料及方法22-28
• 3.1 材料22
• 3.2 主要試劑配制22-23
• 3.3 實驗方法23-28
• 3.3.1 大芻草全基因組SNP和InDel變異位點檢測23
• 3.3.2 InDel標(biāo)記開發(fā)及驗證23
• 3.3.3 PCR23-24
• 3.3.4 聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測24-25
• 3.3.5 田間試驗與性狀調(diào)查25
• 3.3.6 DNA提取25-26
• 3.3.7 DNA純化26-27
• 3.3.8 DNA樣品的SNP檢測27-28
• 3.3.9 遺傳連鎖圖譜構(gòu)建及QTL定位28
• 4. 結(jié)果與分析28-37
• 4.1 全基因組SNP和InDel變異檢測28
• 4.2 基因組編碼區(qū)內(nèi)SNP和InDel變異檢測28-29
• 4.3 SNP和InDel變異在各條染色體上的分布頻率29
• 4.4 InDel變異的長度分布29
• 4.5 InDel標(biāo)記的開發(fā)與驗證29-33
• 4.6 連鎖圖譜構(gòu)建33-36
• 4.6.1 SNP數(shù)據(jù)的處理33-34
• 4.6.2 遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建34-36
• 4.7 QTL定位36-37
• 5. 討論37-42
• 5.1 SNP和InDel變異的分析37-38
• 5.2 全基因組變異分析的應(yīng)用38
• 5.3 SNP連鎖圖譜的比較38-39
• 5.4 標(biāo)記的數(shù)量對QTL定位的影響39
• 5.5 QTL定位比較39-41
• 5.6 QTL作圖群體41
• 5.7 QTL定位在玉米育種中的應(yīng)用41-42
• 參考文獻(xiàn)42-49
• 致謝49

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