綏農(nóng)14全長轉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,有助于準確分析基因的結構和功能,能夠促進人豆基因組數(shù)據(jù)的有效利用和功能基因組學的研究和發(fā)展,已成為目前分子生物學領域的一種重要途徑。本研究以我國栽培大豆品種綏農(nóng)14為材料,運用SMART方法構建成4個高質量的全長cDNA文庫,從中鑒定出2,071條全長基因,并對其基因結構、基因功能和代謝途徑等進行注釋,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,促進了大豆基因組的正確注釋和大豆轉錄組研究,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。
　　 主要研究結果如下:
　　 1.構建了高質量的綏農(nóng)14全長cDNA文庫
　　 以大豆品種綏農(nóng)14處于不同發(fā)育時期的組織為實驗材料,運用SMART方法構建了綏農(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高質量文庫(前三

3、個文庫由本實驗室其他人員完成)。構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,均符合標準,共挑取單克隆2,064個,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。將測序結果與前人數(shù)據(jù)進行整合,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全長轉錄本的結構和功能注釋
　　 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％。明確劃分基因結構和對編碼區(qū)統(tǒng)計分析后,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,首次構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錄組的核基因密碼子使用性
　　 以大豆基因組的46,430個高置信編碼基因和2,071條大豆全長轉錄本序列為數(shù)據(jù)來源,應用codonW軟件對大豆全基因組和全長轉錄組密碼子使用各項參數(shù)的計算和統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn),基因的表達水平與編碼區(qū)GC和GC3s含量均呈極顯著正相關,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使用密碼子,且在轉錄組數(shù)據(jù)范圍內(nèi),編碼區(qū)長度介于400-600bp的基因表達水平最高。大豆葉片和種子中特異表達基因的密碼子使用偏好性和基因表達水平較為接近,但種子特異表達基因的GC和GC3s含量均顯著高于葉片,而葉片特異表達基因的芳香族氨基酸含量則極顯著高于種子特異表達基因。

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29個,包括22個SNP和7個InDel,多態(tài)性頻率分別為1SNP／138bp和1InDel／434bp。多態(tài)性位點在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