遺傳圖譜

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經典案例

超高密度遺傳圖譜解析蘿卜基因組共線性、重組位點和直根表皮顏色控制基因

An ultra-high-density genetic map provides insights into genome synteny, recombination landscape and taproot skin colour in radish (Raphanus sativus L.)

期刊:Plant Biotechnology Journal
影響因子:6.84
發表單位:南京農業大學
發表年份:2019年6月

研究背景

基于測序的高密度圖譜為定位重要性狀相關 QTL 提供了的堅實基礎。但是蘿卜中尚無可用于精細定位和標記輔助育種的有效高密度遺傳圖譜,且蘿卜直根表皮顏色的分子遺傳機制和基因組特征等尚不清楚。

方法流程

取材

1. 兩個蘿卜高代自交系
    NAU-LB 和 NAU-YH
2. F 2 群體137個個體

建庫

350 bp 文庫

測序

1. 測序平臺:
    Illumina HiSeq 2500
2. 測序技術:WGS
3. 測序深度:
    親本分別為17.3×和12.7×,
    子代的平均7.2×

分析

1. 比對參考基因組
2. 檢測群體 SNP 及基因分型
3. 構建遺傳圖譜
4. QTL 定位、BSA 分析及候選
    基因挖掘
5. 重組熱點區域分析

三、研究結果

1. 高密度遺傳圖譜構建

親本間共檢測到821,217個純合(aa×bb)的多態性 SNP,群體內411,891個多態性SNP,最終遺傳圖譜中標記為378,738個,劃分為2852個 bin,分為9個連鎖群,覆蓋蘿卜全基因組,圖譜總長度為1306.8 cM,平均密度0.46 cM。

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3. 高密度遺傳圖譜與蘿卜參考基因組比對分析

遺傳圖譜覆蓋80%的蘿卜參考基因組(~424 Mb),2號染色體與參考基因組相比存在大片段倒置。

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5. 蘿卜的重組熱點區域分析

蘿卜的重組熱點區域與 SNP 密度、基因密度、GC 含量呈正相關,且主要分布于染色體末端。重組熱點區域在外顯子中的分布明顯高于內含子,在轉座起始和轉座終止的1 Kb區域內分布頻率也較高。本研究定位的 QTL 中有3個分布在重組熱點區域,并預測Rs407980 為控制糖轉運和根長的基因。

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2. 蘿卜重要園藝性狀 QTL 定位和直根表皮顏色 BSA 分析

利用遺傳圖譜定位到與10個園藝學性狀相關的17個 QTL,定位于5個連鎖群,分別解釋8.1~21.2%表型變異。QTL 的定位區間在51~527 Kb范圍內,平均區間為168 Kb。在遺傳圖譜定位結果基礎上,從群體中挑選白皮和紅皮蘿卜各10個,進行 BSA 分析,將基因定位區間縮小為72 Kb。在這個區間內共預測了13個開放讀碼框(ORF), RT-PCR和 RT-qPCR 證實 RsMYB90 為控制蘿卜表皮紅色的候選基因。

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4. 遺傳圖譜與白菜型油菜(Brassica rapa)和甘藍(Brassica oleracea)基因組共線性分析

遺傳圖譜2852個 bin 標記中分別有2411(84.5%)和2385(83.6%)個比對到白菜型油菜和甘藍基因組。共線性分析顯示,8號和9號染色體分別與白菜型油菜和甘藍的8、9號染色體存在高度保守區域,其余染?體均不存在??對應,說明蘿卜與蕓薹屬從共同祖先分化之后染色體發生了重組。

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研究結論

通過全基因組測序,構建了高分辨率、高精度的高密度遺傳圖譜。結合 QTL 定位和圖位克隆,鑒定 RsMYB90 為控制蘿卜直根紅皮的候選基因。RsMYB90 基因在調控花青素生物合成中起著重要作用,有助于進一步研究蘿卜花青素積累的遺傳調控。

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