基于HRM技术的水稻全基因组SNP标记开发及其初步应用

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SNP(Single Nucleotide Polymorphism,单核苷酸多态性),是指基因组DNA序列中同一位点的不同等位基因之间单个核苷酸的变异引起的多态性。SNP在基因组上广泛分布,具有数量多、密度高、遗传稳定等特点,已在遗传学、功能基因组学、分子育种等领域得到广泛应用。近年来,基于高通量测序技术,大量研究已经从水稻基因组中挖掘出几十万个SNP。发展低成本、高效率的水稻SNP标记体系,将有助于更加经济、高效地利用这些SNP信息。HRM(High-Resolution Melting,高分辨率熔解曲线)是一种低成本、中高通量的SNP分型技术,通过实时监测DNA双链熔解曲线来实现对SNP的准确分型。课题组前期研究中,针对已克隆的水稻重要基因,已开发出数个基于HRM技术的分子标记应用于育种实践。在此基础上,本研究开发出了一套全基因组的HRM-SNP标记,初步应用于水稻材料遗传背景分析和突变基因定位。主要研究成果如下:(1)根据已公开的水稻SNP数据库HapRice以及RICE6K,整合并筛选核心SNP共1871个,其中1069个成功设计出适合于进行HRM分型的引物。(2)利用合成的引物,对6个不同的水稻材料进行PCR扩增,产物通过HRM进行SNP分型,6个材料包括日本晴(温带粳稻)、Francis(热带粳稻)、粤丰新占(常规籼稻)、五丰B(籼型保持系)、R173(籼型恢复系)、Kasalath(南亚籼稻)。分型结果中有865个SNP具有特异熔解峰,这些有特异熔解峰的SNP有599个是至少在两个材料间存在多态性。最终,将上述599个SNP转化为HRM-SNP标记,在水稻基因组上平均标记密度达到1.60个SNP/Mb。针对已克隆的24个水稻重要性状基因,所构建的HRM-SNP图谱提供了基因位置上两侧可供利用的SNP标记共48个,在重要基因分子标记辅助育种中具有较高价值。(3)以可准确分型的SNP标记计算,6个不同类型的水稻材料,日本晴与五丰B之间多态性位点数量为453个,多态率达到75.63%;R173与粤丰新占之间多态性位点数量为204个,多态率达到34.06%。在籼稻品种中,R173与粤丰新占遗传背景最为相近,五丰B与前两者次之,Kasalath则与前三者较远;日本晴与各籼稻品种遗传背景相差最远,Francis次之。(4)根据开发的基因组HRM-SNP标记,利用F2群体对斑点叶突变体spl32的突变基因进行初步的定位。分别以BSA(Bulked Segregation Analysis,分离群体分组分析法)和F2隐性表型单株法进行SNP分型和关联分析,分别将突变基因定位于第11号染色体的22.35 Mb-24.07 Mb之间。
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