油松高密度遗传图谱构建及基因组结构变异初探

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高密度遗传图谱是研究模式和非模式生物基因组结构与复杂性状遗传基础最重要的手段之一。对基因组庞大而复杂的针叶树,遗传图谱对建立基因组框架图,基因位点定位,比较基因组结构和功能研究具有更重要的意义。由于针叶树基因组庞大,真正意义上的覆盖全基因组的高密度遗传图谱至今仍待完善。  随着新一代测序技术的发展,廉价、高效、高密度分子标记技术逐步建立起来,使高质量遗传图谱构建成为可能。RNA-seq是目前研究基因表达的有效技术,同时它也是检测表达序列遗传变异的重要途径,利用它可以获取针叶树基因组中大量表达序列的变异模式。本研究以中国北方重要生态造林树种-油松(Pinus tabuliformis)为研究对象,选取三个不同地理种源(青海互助,内蒙赤峰,山西灵空山)的油松个体,以大配子体为作图群体,采用RNA-seq研究油松基因组水平遗传变异模式,构建油松高密度遗传连锁图谱,对比分析油松不同地理种源基因组结构变异特征。结果如下:  1、获得了大量来自油松编码基因的遗传变异。本研究最初获得12090260个原始变异位点,覆盖火炬松参考基因组中174727个scaffolds上的28500个基因。质量控制完成之后,有1405060个高质量标记,来自15936个基因。  2、构建了油松高密度遗传图谱。遗传图谱分析表明,青海互助个体,上图标记为41462个,框架标记有3349个,分布于12个连锁群上,平均图距为1.29cM;内蒙赤峰个体,上图标记30720个,框架标记有5842个,分布在12个连锁群上,平均图距为1.21cM;山西灵空山个体,上图标记为41736个,其中框架标记有4178个,分布在12个连锁群上,平均图距为0.84cM。油松一致性遗传图谱,全长3741.9cM,共81941个SNP上图标记,分布于12个连锁群上;其中框架标记15062个,平均图距为0.25cM。该图谱是油松第一张基于功能基因组的高密度遗传图谱。  3、揭示了油松种内基因组结构变异。遗传图谱比较分析表明,山西和内蒙东部种源具有更相似的基因组结构,它们与青海种群存在较大分化。其中,青海互助图谱和内蒙赤峰图谱共有163个相同标记,其中共线性标记有104个,59个标记存在位置变异;青海互助图谱和山西灵空山图谱共有172个相同标记,其中共线性标记有115个,57个标记发生位置变异;内蒙赤峰图谱和山西灵空山图谱共有180个相同标记,其中共线性标记有115个,65个标记存在位置变异。  本研究将为开展油松重要性状的遗传解析、基因定位以及分子标记辅助育种提供参考依据;同时也为进一步从基因组水平上解析针叶树复杂基因组形成和维持机制、环境适应机制等生物学问题提供重要基础。
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