水稻基因組BAC物理圖譜構(gòu)建以及相關(guān)數(shù)據(jù)庫、分析查詢系統(tǒng)的本地搭建.pdf

1、水稻是重要的糧食作物，也是單子葉植物研究的模式生物。大片段基因組文庫和物理圖譜在基因組的比較分析、基因組序列拼接等研究工作中有重要的價值。在本研究中，通過對BAC文庫進(jìn)行指紋分析，構(gòu)建了水稻品種中花11和93-11的物理圖譜，并將它們分別用于比較基因組分析和WGS基因組序列的組裝。
　　 中花11因在農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化中有較高的轉(zhuǎn)化效率而成為遺傳轉(zhuǎn)化的重要材料，被用來構(gòu)建了大量的T-DNA插入突變體，方便了許多重要功能基因的鑒

2、定、分離和研究。本研究構(gòu)建物理圖譜時所使用的中花11基因組BAC文庫，由36864個克隆組成，空載率為0.45%，插入片段平均大小為124Kb，并對其中18432個BAC克隆進(jìn)行雙末端測序和指紋分析。末端測序獲得了35919條總長為24072531bp的BES(Q≧16，length≧100bp)，成功率為97.43%。通過末端序列估計文庫中來自細(xì)胞器基因組DNA片段的污染比例約為5.93%，中花11基因組的重復(fù)序列所占的百分比約為31

3、.93%，并發(fā)現(xiàn)了18個在中花11基因組中特有的高頻出現(xiàn)的片段，其中4個片段僅在D.rufipogon中高頻出現(xiàn)，4個片段僅在0。australiensis中高頻出現(xiàn)。指紋分析獲得了17527個克隆的指紋數(shù)據(jù)，成功率為95.1%，利用FPC將其中的16042個克隆組裝成648個Contig，剩下1485個Singletons。利用BES將其中的575個Contig定位到了日本晴基因組序列上，獲得了比較物理圖譜。從比較物理圖譜中，可以觀察

4、到中花11和日本晴基因組之間具有高度的保守性和共線性。在克隆重疊群水平上，發(fā)生擴增(Expansion)和壓縮(Contraction)的區(qū)段最大不超過140 Kb。從中花11 BAC克隆末端序列與其在日本晴、93-11基因組序列中同源序列間的比對結(jié)果中可以看出：1)亞種間(中花11和93-11、日本晴和93-11)的變異程度相差不大，但都高于亞種內(nèi)品種間的變異(中花11和日本晴)程度；2)發(fā)生在中花11序列中的替換突變率(47.2%)

5、與發(fā)生在日本晴序列中的替換突變率(52.6%)相差不大；3)發(fā)生在中花11序列中的插入缺失突變率比發(fā)生在日本晴序列中的插入缺失突變率要高出很多(約15.8倍)。根據(jù)中花11 BAC克隆末端序列以及日本晴和93-11基因組序列中同源編碼序列間的同義替換率估計中花11與日本晴、中花11與93-11、日本晴與93-11分別分化于大約13、39和50萬年前。中花11物理圖譜中覆蓋日本晴基因組序列空缺克隆重疊群為探索序列空缺區(qū)段內(nèi)的特殊結(jié)構(gòu)提供了

6、線索。中花11物理圖譜中整合的T-DNA插入突變體側(cè)翼序列為物理圖譜在基因功能分析中的應(yīng)用提供了便利。
　　 BGI公布的93-11基因組序列在組裝過程中參考了Kasalath的BAC末端序列，日本晴的基因組序列等其它品種的遺傳信息，而品種間固有的差異可能會誤導(dǎo)基因組序列的組裝，因此構(gòu)建了93-11的物理圖譜以指導(dǎo)其WGS序列的組裝。構(gòu)建物理圖譜所用的BAC文庫包括36864個克隆，根據(jù)其中32205個克隆的指紋數(shù)據(jù)，將3093

7、8個克隆組裝成285個克隆重疊群。對文庫中的克隆進(jìn)行末端測序，獲得了總長為39864033 bp的65119條末端序列。利用這些末端序列與日本晴和93-11基因組序列進(jìn)行比對，269個克隆重疊群比對到了日本晴基因組序列上，272個克隆重疊群比對到93-11基因組序列上。371對末端序列在日本晴基因組序列上的匹配方向表現(xiàn)出異常，可能是因為物理圖譜組裝有錯誤，也可能是因為日本晴基因組序列組裝有錯誤，還有可能是因為者品種間存在著固有的差異。4