本文關(guān)鍵詞：水稻EMS誘變效率和品種內(nèi)遺傳多態(tài)性分析

  更多相關(guān)文章： EMS誘變 日本晴 高通量測(cè)序 單核苷酸多態(tài)性

【摘要】：高通量測(cè)序技術(shù)已成為遺傳學(xué)研究的一種有力工具,其中,基于高通量測(cè)序的混合分離分析(簡(jiǎn)記為BSA-seq)方法,可以快速地進(jìn)行基因定位,正在得到越來越廣泛的應(yīng)用。在植物中,將甲基磺酸乙酯(EMS)誘變獲得的突變體與原始品種雜交建立F2分離群體,或直接利用M2代中突變位點(diǎn)雜合體自交產(chǎn)生M3代分離群體,然后采用BSA-seq進(jìn)行基因定位,可以快速地鑒定和定位突變基因。這種方法稱為MutMap。由于BSA-seq需要分離群體中存在足夠的單核苷酸多態(tài)性(SNP)位點(diǎn),因此EMS的誘變效率(即誘變產(chǎn)生的SNP數(shù)量)和原始品種內(nèi)存在的遺傳多態(tài)性水平(即品種中殘留的SNP數(shù)量)是決定MutMap方法能否定位到目標(biāo)基因的關(guān)鍵因素。有鑒于此,本課題以已測(cè)序的粳稻品種日本晴(Nipponbare)為材料,采用高通量測(cè)序(Illumina HiSeq 2500)和生物信息學(xué)分析的方法,對(duì)水稻EMS誘變效率和品種內(nèi)遺傳多態(tài)性水平進(jìn)行了研究,以期為MutMap方法的實(shí)際應(yīng)用提供參考。主要結(jié)果如下：1、隨機(jī)對(duì)1株野生型日本晴單株進(jìn)行高通量測(cè)序(深度約為50-),與國際水稻基因組測(cè)序計(jì)劃(IRGSP)公布的日本晴基因組參考序列進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)全基因組共存在19209個(gè)單核苷酸差異(即本單株與IRGSP單株間的SNP),且主要集中在4號(hào)染色體上,這些差異主要是由參考序列測(cè)序錯(cuò)誤造成的；而本單株中還存在42562個(gè)雜合位點(diǎn)(即本單株內(nèi)的SNP,其中每個(gè)SNP中的等位之一與參考序列相同)。2、試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),日本晴EMS誘變的最適條件是：在23℃下,浸種24 h,然后1%EMS浸種8 h,再流水沖洗種子2 h。處理后種子發(fā)芽率為48%,接近半致死劑量。3、隨機(jī)對(duì)6株M2代單株進(jìn)行高通量測(cè)序(深度約為10×),發(fā)現(xiàn)全基因組由EMS誘變產(chǎn)生的SNP數(shù)量變化在360～2705個(gè)之間,平均約為1071個(gè)。4、與參考基因組序列比較,6個(gè)M2單株一起與IRGSP單株存在17566個(gè)SNP,數(shù)量上與前面野生型單株的估計(jì)值相近。而且,這些SNP也同樣集中分布在4號(hào)染色體上,這些差異也主要是由參考序列測(cè)序錯(cuò)誤造成的。5、在6個(gè)M2單株之間的SNP數(shù)量變化在31756～35976之間,平均為34488個(gè)；而它們中總的SNP數(shù)量為36657個(gè),與前面野生型單株中的估計(jì)值相近。根據(jù)本研究結(jié)果可以看出,本實(shí)驗(yàn)室的日本晴材料與IRGSP的日本晴材料之間大約存在19000個(gè)SNP,本實(shí)驗(yàn)室日本晴材料中間則至少存在35000個(gè)以上的SNP。該結(jié)果說明,水稻品種內(nèi)部存在的SNP數(shù)量是相當(dāng)豐富的。相比之下,由EMS誘變產(chǎn)生的SNP數(shù)量要少得多,平均只有1000個(gè)左右。因此,在應(yīng)用MutMap方法進(jìn)行基因定位時(shí),應(yīng)該充分利用品種內(nèi)原來存在的SNP,方可取得良好的效果。
【關(guān)鍵詞】：EMS誘變 日本晴 高通量測(cè)序 單核苷酸多態(tài)性
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S511
【目錄】：

• 縮略詞表8-9
• 摘要9-11
• Abstract11-13
• 前言13-15
• 1 文獻(xiàn)綜述15-27
• 1.1 突變的定義15
• 1.2 自發(fā)突變和誘發(fā)突變15-16
• 1.2.1 自發(fā)突變15
• 1.2.2 誘發(fā)突變15-16
• 1.3 常用化學(xué)誘變劑的種類及誘變機(jī)理、特點(diǎn)16-17
• 1.3.1 常用化學(xué)誘變劑的種類和機(jī)理16
• 1.3.2 常用化學(xué)誘變劑的特點(diǎn)16-17
• 1.4 EMS誘變技術(shù)17-19
• 1.4.1 EMS誘變的起源17
• 1.4.2 EMS誘變的特點(diǎn)17
• 1.4.3 EMS誘變的原理17-18
• 1.4.4 EMS誘變的關(guān)鍵環(huán)節(jié)18
• 1.4.5 EMS誘變材料的選取18
• 1.4.6 EMS誘變種子技術(shù)18-19
• 1.5 BSA-seq技術(shù)及其應(yīng)用19-21
• 1.6 基因組測(cè)序及其發(fā)展現(xiàn)狀21-24
• 1.6.1 第一代測(cè)序技術(shù)21
• 1.6.2 第二代測(cè)序技術(shù)21-24
• 1.6.2.1 Roche 454測(cè)序技術(shù)22-23
• 1.6.2.2 Illumina和SOLiD測(cè)序技術(shù)23
• 1.6.2.3 二代測(cè)序技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀23-24
• 1.7 生物信息學(xué)測(cè)序數(shù)據(jù)分析相關(guān)軟件24-27
• 1.7.1 FastQC24
• 1.7.2 Trimmomatic24-25
• 1.7.3 讀段比對(duì)軟件BWA25
• 1.7.4 文件處理軟件Samtools25-26
• 1.7.5 Freebayes26-27
• 2 材料與方法27-33
• 2.1 材料27
• 2.2 方法27-33
• 2.2.1 M_0遺傳多態(tài)性分析27
• 2.2.2 日本晴EMS誘變條件的確定27-28
• 2.2.3 M_2代種子的獲得28
• 2.2.4 EMS誘變SNP數(shù)量的確定28
• 2.2.5 日本晴品種內(nèi)遺傳多態(tài)性分析28
• 2.2.6 數(shù)據(jù)處理分析28-33
• 2.2.6.1 質(zhì)量控制28-29
• 2.2.6.2 對(duì)參考序列(日本晴基因組)建立索引29
• 2.2.6.3 利用BWA進(jìn)行讀段定位29
• 2.2.6.4 利用Samtools處理定位結(jié)果29
• 2.2.6.5 利用Freebayes識(shí)別變異及簡(jiǎn)化結(jié)果信息29
• 2.2.6.6 編寫腳本統(tǒng)計(jì)覆蓋度和深度信息29-30
• 2.2.6.7 簡(jiǎn)化VCF文件30
• 2.2.6.8 計(jì)算MAF值與Genotype校正30
• 2.2.6.9 日本晴EMS誘變位點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)30-31
• 2.2.6.10 品種內(nèi)變異位點(diǎn)的統(tǒng)計(jì)31-33
• 3 結(jié)果與分析33-42
• 3.1 M_0與IRGSP的日本晴之間單核苷酸多態(tài)性差異33
• 3.2 日本晴EMS誘變條件33-35
• 3.3 6個(gè)M_2單株中EMS誘變產(chǎn)生的SNP數(shù)量分析35-39
• 3.4 6個(gè)M_2單株與IRGSP的日本晴之間單核苷酸差異39-40
• 3.5 6個(gè)M_2單株之間的單核苷酸差異40-42
• 4 討論42-44
• 4.1 日本晴EMS誘變條件42
• 4.2 誘變單株SNP數(shù)量的確定42-43
• 4.3 日本晴EMS誘變與品種內(nèi)變異的效果比較43
• 4.4 本研究對(duì)于EMS誘變水稻和分子標(biāo)記應(yīng)用的實(shí)際意義43-44
• 參考文獻(xiàn)44-48
• 附錄48-60
• 附錄1 質(zhì)量控制結(jié)果圖48-51
• 附錄2 測(cè)序深度結(jié)果圖51-57
• 附錄3 等位突變頻率散點(diǎn)圖57-58
• 附錄4 染色體區(qū)塊分布圖58-60
• 致謝60

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本文編號(hào)：921494