基于玉米混合分離個體RNA測序與元分析的橞行數(shù)性狀定位.pdf

1、玉米是我國生產(chǎn)面積與總產(chǎn)量第一大糧食作物。穗行數(shù)性狀穩(wěn)定，遺傳力高，表型鑒定容易且準確，是玉米產(chǎn)量構成因子中最具研究價值與前景的性狀。前人基于不同的材料構建的遺傳群體開展了一系列研究，但由于材料及其遺傳基礎不同、群體類型和大小、定位的模型等因素的影響，導致定位結果在QTL的數(shù)目、位置和效應值上不盡一致。本課題以 B73與穗行數(shù)四行玉米(FRM)FRM雙親構建了穗行數(shù)F2分離群體，利用基于混合分離樣本RNA測序分析技術Bulked Seg

2、regant RNA-Seq（BSR-Seq）進行穗行數(shù)性狀的QTL定位，鑒定出重要的QTL、染色體區(qū)段，以及在樣本差異表達的基因。此外，本研究還基于前人研究，采用元分析方法，整合分析前人的研究結果，得出的一致性較高，效應較大的穗行數(shù)的QTL，為后續(xù)的遺傳定位、精細定位奠定初步分析基礎。同時，本研究兩項研究內容為穗行數(shù) QTL的精細定位、圖位克隆、分子標記輔助育種奠定了材料、數(shù)據(jù)與分析基礎，從而提高育種效率，加速育種進程。主要結果如下：

3、
　　1、以親本B73和FRM構建的包含948株個體的穗行數(shù)F2分離群體，948個個體的穗行數(shù)表型值呈正態(tài)分布且分布連續(xù)不斷，從中選取極端突變型個體62個（穗行數(shù)4行：5個；穗行數(shù)6行：57個）和極端野生型個體61個（穗行數(shù)16行：57個；穗行數(shù)18行：4個）供RNA提取。兩個混池RNA樣品的RIN值（RNA Integrity Number）分別為8.0和7.6，均大于測序樣本要求值7.5；濃度分別為1482ng/ul和760n

4、g/ul，滿足要求濃度400ng/ul；OD260/280分別為2.043和1.996，符合1.8~2.2的范圍要求，28S:18S分別為1.2和1.0，符合28S:18S≥1.0的要求。綜上所述，樣本 RNA的各方面質量均符合RNA-Seq的要求，可以進行BSR-seq分析。
　　2、應用Illumina Hiseq2000雙末端測序技術（Pair-end sequencing, PE）進行高通量測序。兩個樣品混合池測序分別得到

5、了133942396和123628466條101bp大小的原始序列，獲得26.79和24.73Gb的原始數(shù)據(jù)量。98％的原始序列經(jīng)過質量檢測和過濾，在容許兩堿基錯配的基礎上，每個樣本池分別有89.1%和88.6%可以比對到參考基因組上（B73 RefGen-v2），其中82.6%和81.8%可以唯一比對到參考基因組上，該結果表明測序數(shù)據(jù)中遠高于70%正常百分比的讀段可以唯一比對到參考基因組上，有利于后期的SN P發(fā)掘。
　　3、從

6、在參考基因上有唯一比對位置的read中（占過濾讀段的82%）發(fā)掘到了608608個SNP，篩選出202651個高質量的SNP。采用基因定位策略BSR-Seq對玉米穗行數(shù)性狀QTL進行分析定位，共確定5個QTL位點：位于8號染色體上的BSR-QTL1（10-25Mb）和BSR-QTL2（60-150Mb）的主效QTL位點；分別位于2號染色體的短臂、長臂及4號染色體的長臂上的3個推測的QTL位點。
　　4、以MaizeGDB數(shù)據(jù)庫中2

7、008年發(fā)布的IBM22008 Neighbors為參考遺傳圖譜，利用BioMercator2.1軟件，將已報道的基于26個不同雙親分離群體于不同實驗中定位的玉米穗行數(shù) QTL通過公共標記映射，整合到該圖譜上，并對這些QTL進行Meta分析。在已報道的196個穗行數(shù)QTL中，以95%的置信區(qū)間為閾值，發(fā)掘出176個QTL的公共定位區(qū)間及其在公共圖譜上的共有標記，發(fā)掘出25個―一致性‖與效應值大于4.5的QTL，并整理了連鎖標記，為下一步

8、玉米穗行數(shù)性狀的精細定位、圖位克隆和分子育種奠定了基礎。
　　5、通過元分析和 BSR-Seq聯(lián)合分析定位穗行數(shù) QTL，結合前人不同定位群體不同定位方法不同試驗背景下得到的定位結果，與BSR-Seq技術定位到的穗行數(shù)QTL進行相互補充驗證，篩選出結果更可靠效應值更大的QTL作為下一步精細定位的候選QTL。4號染色體上295.91cM附近的MQTL4-4與Peter Bommert等利用B73和Mo17構建的RIL群體在第4染色體