綏農(nóng)14全長轉(zhuǎn)錄本的獲得和注釋及Glyma13g21630基因多樣性分析.pdf

1、大豆基因組測序已經(jīng)完成并發(fā)表。全長cDNA文庫因其能夠提供完整的基因序列信息,有助于準(zhǔn)確分析基因的結(jié)構(gòu)和功能,能夠促進(jìn)人豆基因組數(shù)據(jù)的有效利用和功能基因組學(xué)的研究和發(fā)展,已成為目前分子生物學(xué)領(lǐng)域的一種重要途徑。本研究以我國栽培大豆品種綏農(nóng)14為材料,運(yùn)用SMART方法構(gòu)建成4個(gè)高質(zhì)量的全長cDNA文庫,從中鑒定出2,071條全長基因,并對其基因結(jié)構(gòu)、基因功能和代謝途徑等進(jìn)行注釋,探討大豆核基因密碼子的使用偏好性,并研究從文庫中鑒定出的G

2、lyma13g21630在野生和栽培大豆中的基因的多樣性,促進(jìn)了大豆基因組的正確注釋和大豆轉(zhuǎn)錄組研究,為基因改造中的密碼子優(yōu)化提供依據(jù),并為大豆基因的分子馴化奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 主要研究結(jié)果如下:
　　 1.構(gòu)建了高質(zhì)量的綏農(nóng)14全長cDNA文庫
　　 以大豆品種綏農(nóng)14處于不同發(fā)育時(shí)期的組織為實(shí)驗(yàn)材料,運(yùn)用SMART方法構(gòu)建了綏農(nóng)14的正常葉片、大豆花葉病毒侵染葉片、鼓粒期籽粒和混合組織四個(gè)高質(zhì)量文庫(前三

3、個(gè)文庫由本實(shí)驗(yàn)室其他人員完成)。構(gòu)建成的混合文庫的重組率為99.56％,文庫容量為1.2×106,滴度為3.1×107pfu／ml,均符合標(biāo)準(zhǔn),共挑取單克隆2,064個(gè),測得序列1,949條,測序總長度為2,348,703bp,其中雙向測序1,031條,去除載體后得到有效序列1,698條。將測序結(jié)果與前人數(shù)據(jù)進(jìn)行整合,共得到8,818條EST,其中5’EST7,356條,3'EST1,462條。
　　 2.完成了2.071條綏農(nóng)

4、14全長轉(zhuǎn)錄本的結(jié)構(gòu)和功能注釋
　　 從綏農(nóng)14全長cDNA文庫中共鑒定出2,071條平均長度為595.14bp的全長基因,其中長度大于500bp的序列1。512條,占總量的73％。明確劃分基因結(jié)構(gòu)和對編碼區(qū)統(tǒng)計(jì)分析后,發(fā)現(xiàn)Leu、Set和Arg三種氨基酸在大豆中的頻率較高,且不同于大多數(shù)生物,大豆密碼子的第三位堿基GC含量最高。完成了全長基因在大豆20條染色體上的定位,并依據(jù)基因序列的同源性對其進(jìn)行GO功能分類,依據(jù)編碼蛋白序

5、列的同源性完成COG功能分類。以大豆基因組數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),首次構(gòu)建出大豆全長基因的KEGG代謝通路圖。
　　 3.分析了大豆基因組和轉(zhuǎn)錄組的核基因密碼子使用性
　　 以大豆基因組的46,430個(gè)高置信編碼基因和2,071條大豆全長轉(zhuǎn)錄本序列為數(shù)據(jù)來源,應(yīng)用codonW軟件對大豆全基因組和全長轉(zhuǎn)錄組密碼子使用各項(xiàng)參數(shù)的計(jì)算和統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn),基因的表達(dá)水平與編碼區(qū)GC和GC3s含量均呈極顯著正相關(guān),且GC和GC3s含量越高的基因密

6、碼子偏好性程度越高,并確定了UCC和GCC為大豆最優(yōu)密碼子。編碼區(qū)長度分組分析表明,密碼子使用偏好性隨編碼區(qū)長度的增加而降低,而編碼區(qū)較長的基因則趨向于隨機(jī)使用密碼子,且在轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)范圍內(nèi),編碼區(qū)長度介于400-600bp的基因表達(dá)水平最高。大豆葉片和種子中特異表達(dá)基因的密碼子使用偏好性和基因表達(dá)水平較為接近,但種子特異表達(dá)基因的GC和GC3s含量均顯著高于葉片,而葉片特異表達(dá)基因的芳香族氨基酸含量則極顯著高于種子特異表達(dá)基因。

7、　　 4.分析了栽培大豆和野生大豆的Glyma1321630基因多樣性
　　 在133份大豆品種(包括49份野生大豆,46份地方品種和38份選育品種)中共檢測到多態(tài)性位點(diǎn)29個(gè),包括22個(gè)SNP和7個(gè)InDel,多態(tài)性頻率分別為1SNP／138bp和1InDel／434bp。多態(tài)性位點(diǎn)在Glyma13g21630基因序列中的分布是不均勻的,其中內(nèi)含子3和5為變異富集區(qū),其他區(qū)域變異則較小。單倍型分析表明,Glyma139216