论文部分内容阅读
玉米是我国生产面积与总产量第一大粮食作物。穗行数性状稳定,遗传力高,表型鉴定容易且准确,是玉米产量构成因子中最具研究价值与前景的性状。前人基于不同的材料构建的遗传群体开展了一系列研究,但由于材料及其遗传基础不同、群体类型和大小、定位的模型等因素的影响,导致定位结果在QTL的数目、位置和效应值上不尽一致。本课题以 B73与穗行数四行玉米(FRM)FRM双亲构建了穗行数F2分离群体,利用基于混合分离样本RNA测序分析技术Bulked Segregant RNA-Seq(BSR-Seq)进行穗行数性状的QTL定位,鉴定出重要的QTL、染色体区段,以及在样本差异表达的基因。此外,本研究还基于前人研究,采用元分析方法,整合分析前人的研究结果,得出的一致性较高,效应较大的穗行数的QTL,为后续的遗传定位、精细定位奠定初步分析基础。同时,本研究两项研究内容为穗行数 QTL的精细定位、图位克隆、分子标记辅助育种奠定了材料、数据与分析基础,从而提高育种效率,加速育种进程。主要结果如下: 1、以亲本B73和FRM构建的包含948株个体的穗行数F2分离群体,948个个体的穗行数表型值呈正态分布且分布连续不断,从中选取极端突变型个体62个(穗行数4行:5个;穗行数6行:57个)和极端野生型个体61个(穗行数16行:57个;穗行数18行:4个)供RNA提取。两个混池RNA样品的RIN值(RNA Integrity Number)分别为8.0和7.6,均大于测序样本要求值7.5;浓度分别为1482ng/ul和760ng/ul,满足要求浓度400ng/ul;OD260/280分别为2.043和1.996,符合1.8~2.2的范围要求,28S:18S分别为1.2和1.0,符合28S:18S≥1.0的要求。综上所述,样本 RNA的各方面质量均符合RNA-Seq的要求,可以进行BSR-seq分析。 2、应用Illumina Hiseq2000双末端测序技术(Pair-end sequencing, PE)进行高通量测序。两个样品混合池测序分别得到了133942396和123628466条101bp大小的原始序列,获得26.79和24.73Gb的原始数据量。98%的原始序列经过质量检测和过滤,在容许两碱基错配的基础上,每个样本池分别有89.1%和88.6%可以比对到参考基因组上(B73 RefGen-v2),其中82.6%和81.8%可以唯一比对到参考基因组上,该结果表明测序数据中远高于70%正常百分比的读段可以唯一比对到参考基因组上,有利于后期的SN P发掘。 3、从在参考基因上有唯一比对位置的read中(占过滤读段的82%)发掘到了608608个SNP,筛选出202651个高质量的SNP。采用基因定位策略BSR-Seq对玉米穗行数性状QTL进行分析定位,共确定5个QTL位点:位于8号染色体上的BSR-QTL1(10-25Mb)和BSR-QTL2(60-150Mb)的主效QTL位点;分别位于2号染色体的短臂、长臂及4号染色体的长臂上的3个推测的QTL位点。 4、以MaizeGDB数据库中2008年发布的IBM22008 Neighbors为参考遗传图谱,利用BioMercator2.1软件,将已报道的基于26个不同双亲分离群体于不同实验中定位的玉米穗行数 QTL通过公共标记映射,整合到该图谱上,并对这些QTL进行Meta分析。在已报道的196个穗行数QTL中,以95%的置信区间为阈值,发掘出176个QTL的公共定位区间及其在公共图谱上的共有标记,发掘出25个―一致性‖与效应值大于4.5的QTL,并整理了连锁标记,为下一步玉米穗行数性状的精细定位、图位克隆和分子育种奠定了基础。 5、通过元分析和 BSR-Seq联合分析定位穗行数 QTL,结合前人不同定位群体不同定位方法不同试验背景下得到的定位结果,与BSR-Seq技术定位到的穗行数QTL进行相互补充验证,筛选出结果更可靠效应值更大的QTL作为下一步精细定位的候选QTL。4号染色体上295.91cM附近的MQTL4-4与Peter Bommert等利用B73和Mo17构建的RIL群体在第4染色体302cM附近定位到的一个穗行数QTL可能是同一个位点;MQTL2-1和MQTL4-1分别由6个和5个初始 QTL分析得到且其置信区间均有较大程度的缩小,同时具有较高的表型贡献率,均可作为下一步精细定位的候选QTL。