杂合二倍体马铃薯基因组单体型组装与分析

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马铃薯是世界上最重要的根茎类粮食作物。马铃薯的野生种质资源多为二倍体和四倍体,在遗传育种方面应用广泛。目前,马铃薯双单倍体参考基因组DM已经发表,且在功能基因克隆等研究方面发挥了很大作用。但是由于多马铃薯基因组杂合度较高,单体型之间的差异较大(>1%),双单倍体参考基因组能提供的信息有限,不能满足二倍体马铃薯育种和基因组功能研究的需求。由于二倍体马铃薯基因组高度杂合,组装难度较大,国际马铃薯团队曾尝试对二倍体马铃薯RH进行测序组装,但是没有成功。本课题利用10X genomics(10XG)建库和高通量测序手段,结合自己开发的基因组组装和单体型分型流程,成功对RH进行了基因组组装、分型和注释。并利用自交后代群体从头构建了遗传图谱,将组装所得的序列进行了染色体锚定。在区分了单体型基础上,对单体型多态性进行了分析,解析了杂合基因组等位基因之间差异的特征。该方法可以作为杂合物种基因组组装的借鉴。本课题主要结果有:  (1)结合10XG长片段文库构建和高通量测序,从头组装了杂合二倍体马铃薯RH的基因组。该组装长度一共1.7Gb,scaffold N50为308Kb,完整性达到93.3%。通过对基因组进行基因注释,识别出71561个蛋白编码基因。  (2)开发了一套从头构建遗传图谱的方法。将约90%的组装序列锚定到24个连锁群上,对应RH的12对染色体。  (3)通过单体型共线性分析,共找出844个共线性区域,覆盖55.5%的基因组区域,包含36,297个基因,占基因组总基因数比例为50.67%。分析比较共线性区域单体型之间的多态性,共找出5.23M的SNPs以及552K个InDels,单体型差异大于1%。  (4)结合RH自交群体的等位基因分离情况,对基因组上严重偏分离区域进行分析,初步解释12号染色体上一个严重偏分离区域内,单体型上的基因结构和表达差异。
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