基于GBS的玉米基因型分析及高密度遺傳圖譜構(gòu)建.pdf

1、對(duì)玉米基因組學(xué)的深入探究，可以更高效推動(dòng)玉米分子遺傳育種研究的快速發(fā)展。以高通量、低成本為顯著特征的第二代測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展使得越來(lái)越多的科研工作者開展群體規(guī)模的重測(cè)序工作，也促進(jìn)了玉米基因型的分析和遺傳變異信息的挖掘，從而為主要農(nóng)藝性狀的QTL定位和克隆奠定基礎(chǔ)。
　　本研究以150個(gè)株系構(gòu)成的玉米重組自交系(Recombination Inbred Line，RIL)群體和248份自交系組成的自然群體為實(shí)驗(yàn)材料，使用基于測(cè)序的

2、基因分型技術(shù)(genotyping-by-sequencing，GBS)進(jìn)行RIL群體和自然群體文庫(kù)的構(gòu)建及高通量測(cè)序，同時(shí)對(duì)X178和NX531兩個(gè)構(gòu)建重組自交系的親本自交系進(jìn)行深度重測(cè)序，從而獲得兩個(gè)群體的高通量SNP(single nucleotide polymorphism)標(biāo)記。使用滑動(dòng)窗口(sliding windows)的方法對(duì)RIL群體的SNP進(jìn)行基因型分型，構(gòu)建基于bin標(biāo)記遺傳連鎖圖譜。同時(shí)，對(duì)248份自交系組成的

3、自然群體進(jìn)行鄰接進(jìn)化樹的構(gòu)建及主成分分析。主要研究結(jié)果如下:
　　1.通過分別對(duì)親本X178和NX531進(jìn)行5.0×的測(cè)序和嚴(yán)格的SNP Calling，共獲得881，259個(gè)在雙親之間存在多態(tài)性的高質(zhì)量SNP位點(diǎn)?；谟H本之間的SNP位點(diǎn)，在RIL群體的150個(gè)株系中共獲得1，842，109個(gè)基因型純合且與親本之一基因型相同的SNP，最少的株系挖掘到1，673個(gè)SNP位點(diǎn)，最多的株系挖掘到20，403個(gè)SNP位點(diǎn)，平均每個(gè)株系的

4、SNP約為12，281個(gè)。
　　2.對(duì)篩選后的124個(gè)RIL株系進(jìn)行基因分型，得到了包含7278個(gè)重組bin的binmap，相鄰的兩個(gè)bin之間的物理距離最大為3.28Mb，最小的為80kb，兩個(gè)bin之間的平均物理距離277kb，其中有110個(gè)bin的長(zhǎng)度大于1Mb，3個(gè)bin的長(zhǎng)度大于2Mb。根據(jù)基因分型得到的7278個(gè)重組bin標(biāo)記以及各個(gè)株系的基因型信息，利用R/qtl軟件構(gòu)建了基于bin map的高密度遺傳圖譜，該遺傳圖

5、譜的總長(zhǎng)為2569cM，相鄰的bin標(biāo)記之間平均遺傳距離為0.35cM，其中有35個(gè)重組bin標(biāo)記之間的遺傳距離大于10cM。
　　3.在248份自然群體中，通過嚴(yán)格的測(cè)序數(shù)據(jù)比對(duì)及SNP Calling，總共得到1,063，728個(gè)初始SNP數(shù)量。將缺失率大于80％，且最小等位基因頻率小于0.05的SNP舍棄，最后得到83，057個(gè)較高質(zhì)量的SNP標(biāo)記，覆蓋基因組的總長(zhǎng)達(dá)到2，056，668，654bp，平均每24，762bp存

6、在一個(gè)SNP標(biāo)記。
　　4.利用鄰接算法構(gòu)建了由248份自交系組成的關(guān)聯(lián)群體的鄰接進(jìn)化樹(Neighbor-Joining tree)，同時(shí)利用GCTA（Genome-wide Complex Trait Analysis）軟件進(jìn)行主成分分析(Principal Component Analysis，PCA)，根據(jù)群體中的主成分1(PC1)和主成分2(PC2)的分布來(lái)評(píng)估關(guān)聯(lián)群體的群體分布情況。結(jié)果表明，248份自交系組成的關(guān)聯(lián)群

7、體并無(wú)明顯群體結(jié)構(gòu)，有利于下一步進(jìn)行目標(biāo)性狀的關(guān)聯(lián)分析。
　　綜上所述，本研究對(duì)親本自交系X178和NX531進(jìn)行深度重測(cè)序，并使用基于測(cè)序的基因分型技術(shù)進(jìn)行RIL群體和自然群體文庫(kù)的構(gòu)建和高通量測(cè)序。結(jié)果表明，X178和NX531之間存在大量多態(tài)性的高質(zhì)量SNP位點(diǎn)，由X178和NX531構(gòu)建的RIL群體中存在大量基因型純合且與親本之一基因型相同的SNP;構(gòu)建了總長(zhǎng)為2569cM、基于bin map的高密度遺傳圖譜;在自然群體中