竹稻雜交及比較基因組學(xué)研究.pdf

1、竹亞科(Bambusoideae)是禾本科植物(Poaceae)中最原始的亞科之一,竹類植物是禾本科植物中最具多樣化的一個(gè)種群,它以木質(zhì)的稈、復(fù)合分枝、發(fā)達(dá)的根系和很少開花的特點(diǎn)區(qū)別于同科的其它植物。竹亞科包含970余種竹類植物,它是禾本科植物比較基因組學(xué)研究的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。
　　 分子系統(tǒng)演化研究表明竹和稻具有最近的系統(tǒng)關(guān)系。水稻早期也被分在竹亞科,近期才從該亞科分出來單獨(dú)設(shè)立稻亞科。水稻是禾本科的模式植物,基因組最小,且栽培

2、稻的兩個(gè)亞種:秈稻和粳稻均已完成全基因組測(cè)序。
　　 竹子極少開花,難以通過雜交后代構(gòu)建分離群體的方法來研究竹類植物。本研究目的是探索通過比較基因組學(xué)方法利用水稻基因組研究竹類植物基因組的途徑以及發(fā)掘控制竹類特殊生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律的遺傳基礎(chǔ)。為水稻育種提供可以利用的遠(yuǎn)緣遺傳資源。研究結(jié)果如下:
　　 (1)本研究首先開展竹子和水稻的田間雜交試驗(yàn),獲得了竹稻雜種籽粒。并建立了流式細(xì)胞術(shù)和分子標(biāo)記兩種檢測(cè)方法,有分子證據(jù)表明雜種籽

3、粒同時(shí)具有竹子和水稻的DNA片段。
　　 (2)初步研究了我國栽種面積最廣、經(jīng)濟(jì)價(jià)值最高的毛竹基因組。利用流式細(xì)胞儀明確了毛竹基因組大小為2034Mb,遠(yuǎn)大于水稻和玉米的接近。同時(shí),我們測(cè)了近1000條的基因組考察序列(GSS),評(píng)估毛竹基因組的構(gòu)成。發(fā)現(xiàn)毛竹基因組重復(fù)序列不高(23.3％),遠(yuǎn)低于玉米和水稻相近。
　　 (3)進(jìn)行了水稻和毛竹的比較基因組學(xué)初步研究。構(gòu)建了384個(gè)毛竹BAC克隆,選擇插入片段超過100k

4、b的13個(gè)BAC進(jìn)行測(cè)序,共獲得近1.3Mb的BAC序列?；蝾A(yù)測(cè)分析發(fā)現(xiàn)有112個(gè)基因,選擇10kb以上的序列進(jìn)行重復(fù)序列分析,毛竹重復(fù)序列比例為36.23％。遠(yuǎn)低于玉米的82.10％和水稻相當(dāng)(39.50％)。這一結(jié)果和前期基于GSS序列分析的相吻合。比較基因組學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)毛竹同水稻和高粱存在很好的同源區(qū)段,具有良好的共線性。提示水稻應(yīng)該是研究竹子基因組最合適的參考基因組。盡管在系統(tǒng)進(jìn)化樹中,竹子和高粱相距較遠(yuǎn),但高粱同竹子同樣有著

5、良好的共線性,高粱基因組數(shù)據(jù)為我們研究竹子提供了另一個(gè)重要的參照基因組。
　　 (4)進(jìn)行了水稻SSR分子標(biāo)記在毛竹中的利用研究。本研究首先利用獲得的毛竹基因組序列設(shè)計(jì)了60對(duì)SSR引物,考察了來自6省區(qū)13個(gè)不同居群的毛竹遺傳資源,結(jié)果表明各居群毛竹多態(tài)性極低。進(jìn)而我們選擇均勻分布水稻12條染色體上的120對(duì)SSR引物,考察其在毛竹上的通用性,獲得48對(duì)引物在毛竹上成功擴(kuò)增,成功轉(zhuǎn)移率達(dá)40％。并利用這批水稻SSR引物對(duì)13個(gè)