精子细胞作为哺乳动物有性生殖细胞,是减数分裂的产物。减数分裂过程发生遗传物质重组,对于精子细胞遗传物质的多样性及后代环境适应性不可或缺。遗传物质相位分析可区分等位基因的亲本来源,发掘减数分裂同源重组区域。重组区域的识别及分子机制的研究,有助于进一步探究一些遗传疾病发病原因,对于遗传病的预防有重要参考价值。本课题包含生物实验和生物信息学分析两部分。实验部分包括:小鼠单倍体精子细胞流式分选;酶裂解后分离获取精子细胞高质量DNA;用于高通量测序的大片段测序文库构建。生物信息学部分包括:测序数据质量控制;序列参考基因组比对;数据拆分;根据单核苷酸多态性位点识别测序片段的父母本来源;基因功能富集分析。减数分裂过程中重组嵌合片段的识别,为进一步研究重组热点与遗传变异的关系、探讨精子细胞多样性分子本质奠定基础。主要研究结果如下:1.小鼠睾丸细胞经Hoechst33342染色,流式分选成功分离出单倍体精子细胞,3只雄性小鼠分选数量达到106个;2.文库构建采用长片段文库构建试剂盒,四次构建文库效果稳定。最终文库片段峰值在900 bp上下,浓度95.2 ng/u L,符合文库测序质量要求;3.文库高通量测序数据质量高。使用高可信单核苷酸变异位点约517万个,识别出嵌合片段299个;4.功能富集分析结果显示:嵌合片段富集存在的细胞组分包括周期依赖性蛋白激酶全酶复体、细胞表面分子、高尔基体转运复合体等;分子功能有自分泌过程、成骨细胞分化和间充质干细胞典型Wnt蛋白受体信号通路、巨噬细胞自噬下调等过程;参与的生物学过程包括C-C趋化因子的结合及受体活性、血管活性肠肽受体和结合PDZ结构域活性、甘氨酸氨基转移酶活性等。这些蛋白或受体活性对细胞内物质运输、离子通道及各种信号传导通路有影响,直接或间接参与细胞粘附、增殖和分化过程,与肿瘤细胞分化和增殖、细胞免疫过程调节也有关联。