水稻及其重要病原真菌BAC相關資源的構建和分析.pdf

1、水稻是重要的糧食作物，為全世界超過50％的人口提供營養(yǎng)，也是禾本科研究的模式生物。綠色革命和雜交水稻使得水稻產量在1960年之后翻了一倍，但是傳統(tǒng)育種手段很難再使水稻產量大幅飛躍。伴隨著全球人口的快速增長和農作物病蟲害的日益嚴重，我們面臨著越來越嚴峻的糧食短缺問題。水稻及其真菌性病原菌大片段基因組文庫和物理圖譜在其基因組比較分析、基因組序列拼接和圖位克隆等研究中具有重要價值，對提高水稻產量和控制水稻病害有著重要的意義。
　　秈稻品

2、種明恢63和珍汕97是我國種植面積最大的雜交水稻汕優(yōu)63的父母本，蘊藏著眾多優(yōu)良性狀相關基因，基于它們所構建的重組自交系群體在產量相關QTL的鑒定和分析中發(fā)揮了重要作用。我們構建了具有基因組10倍覆蓋度的明恢63和珍汕97的BAC文庫，對每個文庫中一半的克隆進行了雙末端測序和指紋圖譜分析，并構建基于BAC的物理圖譜。然后以克隆重疊群中的末端序列作為橋梁，將明恢63和珍汕97的物理圖譜比對到粳稻日本晴和秈稻93-11的全基因組序列上，分別

3、構建了栽培稻亞種間和亞種內的比較物理圖譜，并依此鑒定了基因組之間大量的擴增、收縮和顛倒等染色體重排區(qū)域。在日本晴的擴增區(qū)域內，重復序列和與抗性相關的基因數(shù)量都高于全基因的平均值。將過濾掉重復序列后的末端序列比對到參考序列的同源區(qū)域，鑒定了大量的SNP，MNP，Insertion，Deletion和具有多態(tài)性的SSR標記。以來自OMAP(OryzaMapAlignmentProject)的Oryzaglaberrima，Oryzaniva

4、ra和2個Oryzarufipogon作為對照材料，分析了我們所鑒定的結構變異在所有分析品種中的分布，并推斷這些變異的來源以及在水稻進化和馴化過程中基因組的保守和易變區(qū)域。最后將實驗室所有的水稻物理圖譜（明恢63、珍汕97、93-11和中華11）、具有雙末端序列的克隆、來自GRAMENE的水稻分子標記和QTL信息、具有多態(tài)性的SSR標記、日本晴的注釋信息以及我們鑒定的所有結構變異整合在一起，并且對齊到日本晴的參考序列上(http://G

5、resource.hzau.edu.cn)。這些資源為水稻的比較基因組學和功能基因組學研究提供了良好的材料和基礎。
　　水稻稻曲病是由稻曲病菌（Villosiclavavirens）引起的，它已經(jīng)從水稻的次生病害上升為水稻的主要病害，在大部分的水稻主產區(qū)均有發(fā)生。目前，關于稻曲病菌的基因組和致病機制的研究基本上還是一片空白，我們構建了稻曲病菌UV-8b的BAC文庫，對可以覆蓋基因組10倍的克隆進行了雙末端測序和指紋分析，并構建了稻

6、曲病菌的第一個物理圖譜。通過末端序列獲得了對稻曲病菌基因組的初步認識，例如51.52％的GC含量、22.52％的重復序列、376.12/Mb的SSR密度和大約36.01％的基因編碼序列。通過序列比較分析發(fā)現(xiàn)，稻曲病菌的基因組與綠僵菌（Metarhiziumanisopliae）、木霉（Trichodermareesei)、赤殼屬（Nectriahaematococca）和蟲草屬（Cordycepsmilitaris）親緣關系較近。這是第

7、一套稻曲病菌基因組資源，為稻曲病菌的遺傳學、基因組學和分子生物學研究提供了資源和基礎。
　　稻瘟病菌（Magnaporthegrisea）所引起的水稻稻瘟病，是水稻最為嚴重的病害。病原菌基因組的多樣性和易變性是稻瘟病防治中的難題。先前的研究者已經(jīng)對分離自日本的P131菌株進行了全基因組測序，但是序列的連續(xù)性不高（1823個序列scaffold,N50和最長的序列長度分別為65Kb和459Kb）。為了提高P131菌株的序列拼接質量，