水稻基因組BAC物理圖譜構(gòu)建以及相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)、分析查詢系統(tǒng)的本地搭建.pdf

1、水稻是重要的糧食作物，也是單子葉植物研究的模式生物。大片段基因組文庫(kù)和物理圖譜在基因組的比較分析、基因組序列拼接等研究工作中有重要的價(jià)值。在本研究中，通過(guò)對(duì)BAC文庫(kù)進(jìn)行指紋分析，構(gòu)建了水稻品種中花11和93-11的物理圖譜，并將它們分別用于比較基因組分析和WGS基因組序列的組裝。
　　 中花11因在農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化中有較高的轉(zhuǎn)化效率而成為遺傳轉(zhuǎn)化的重要材料，被用來(lái)構(gòu)建了大量的T-DNA插入突變體，方便了許多重要功能基因的鑒

2、定、分離和研究。本研究構(gòu)建物理圖譜時(shí)所使用的中花11基因組BAC文庫(kù)，由36864個(gè)克隆組成，空載率為0.45%，插入片段平均大小為124Kb，并對(duì)其中18432個(gè)BAC克隆進(jìn)行雙末端測(cè)序和指紋分析。末端測(cè)序獲得了35919條總長(zhǎng)為24072531bp的BES(Q≧16，length≧100bp)，成功率為97.43%。通過(guò)末端序列估計(jì)文庫(kù)中來(lái)自細(xì)胞器基因組DNA片段的污染比例約為5.93%，中花11基因組的重復(fù)序列所占的百分比約為31

3、.93%，并發(fā)現(xiàn)了18個(gè)在中花11基因組中特有的高頻出現(xiàn)的片段，其中4個(gè)片段僅在D.rufipogon中高頻出現(xiàn)，4個(gè)片段僅在0。australiensis中高頻出現(xiàn)。指紋分析獲得了17527個(gè)克隆的指紋數(shù)據(jù)，成功率為95.1%，利用FPC將其中的16042個(gè)克隆組裝成648個(gè)Contig，剩下1485個(gè)Singletons。利用BES將其中的575個(gè)Contig定位到了日本晴基因組序列上，獲得了比較物理圖譜。從比較物理圖譜中，可以觀察

4、到中花11和日本晴基因組之間具有高度的保守性和共線性。在克隆重疊群水平上，發(fā)生擴(kuò)增(Expansion)和壓縮(Contraction)的區(qū)段最大不超過(guò)140 Kb。從中花11 BAC克隆末端序列與其在日本晴、93-11基因組序列中同源序列間的比對(duì)結(jié)果中可以看出：1)亞種間(中花11和93-11、日本晴和93-11)的變異程度相差不大，但都高于亞種內(nèi)品種間的變異(中花11和日本晴)程度；2)發(fā)生在中花11序列中的替換突變率(47.2%)

5、與發(fā)生在日本晴序列中的替換突變率(52.6%)相差不大；3)發(fā)生在中花11序列中的插入缺失突變率比發(fā)生在日本晴序列中的插入缺失突變率要高出很多(約15.8倍)。根據(jù)中花11 BAC克隆末端序列以及日本晴和93-11基因組序列中同源編碼序列間的同義替換率估計(jì)中花11與日本晴、中花11與93-11、日本晴與93-11分別分化于大約13、39和50萬(wàn)年前。中花11物理圖譜中覆蓋日本晴基因組序列空缺克隆重疊群為探索序列空缺區(qū)段內(nèi)的特殊結(jié)構(gòu)提供了

6、線索。中花11物理圖譜中整合的T-DNA插入突變體側(cè)翼序列為物理圖譜在基因功能分析中的應(yīng)用提供了便利。
　　 BGI公布的93-11基因組序列在組裝過(guò)程中參考了Kasalath的BAC末端序列，日本晴的基因組序列等其它品種的遺傳信息，而品種間固有的差異可能會(huì)誤導(dǎo)基因組序列的組裝，因此構(gòu)建了93-11的物理圖譜以指導(dǎo)其WGS序列的組裝。構(gòu)建物理圖譜所用的BAC文庫(kù)包括36864個(gè)克隆，根據(jù)其中32205個(gè)克隆的指紋數(shù)據(jù)，將3093

7、8個(gè)克隆組裝成285個(gè)克隆重疊群。對(duì)文庫(kù)中的克隆進(jìn)行末端測(cè)序，獲得了總長(zhǎng)為39864033 bp的65119條末端序列。利用這些末端序列與日本晴和93-11基因組序列進(jìn)行比對(duì)，269個(gè)克隆重疊群比對(duì)到了日本晴基因組序列上，272個(gè)克隆重疊群比對(duì)到93-11基因組序列上。371對(duì)末端序列在日本晴基因組序列上的匹配方向表現(xiàn)出異常，可能是因?yàn)槲锢韴D譜組裝有錯(cuò)誤，也可能是因?yàn)槿毡厩缁蚪M序列組裝有錯(cuò)誤，還有可能是因?yàn)檎咂贩N間存在著固有的差異。4