遺傳圖譜之真菌篇

遺傳圖譜是基因或者標(biāo)記在染色體上的相對(duì)位置和遺傳距離。標(biāo)記的順序和距離反映了標(biāo)記與標(biāo)記之間的連鎖關(guān)系。一般用于QTL定位、基因組輔助組裝、分子標(biāo)記輔助育種等領(lǐng)域，今天圖譜君與大家分享一下遺傳圖譜在咱真菌界的應(yīng)用，具體如下：

案例一

 

冠腐病菌是小麥和大麥中的一種重要病原菌，特別是在半干旱環(huán)境中。作者利用178個(gè)子代構(gòu)建了冠腐病菌遺傳圖譜，并組裝出它的4條染色體。研究發(fā)現(xiàn)冠腐病菌和禾谷鐮刀菌間在致病結(jié)構(gòu)域表現(xiàn)出明顯的共線(xiàn)性。此項(xiàng)研究讓我們更好的了解冠腐病菌的有性生殖及病原體的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

材料

親本：菌株CS3270×RBG5266

群體構(gòu)建：在培養(yǎng)基上對(duì)不同組合冠腐病菌共培養(yǎng)，在平板上收集子囊孢子。顯微鏡鑒定后，子囊孢子放置培養(yǎng)基中萌發(fā)，選取CS3270×RBG5266獲得的孢子，顯微鏡鑒定出330個(gè)單芽子囊孢子，分開(kāi)培養(yǎng)。

結(jié)果分析

1、冠腐病菌有性生殖體系的建立及基因組測(cè)序
實(shí)驗(yàn)條件下，冠腐病菌一般不育，病原體的雌雄異株對(duì)它們的有性繁殖必須的。雌株產(chǎn)囊體結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生與育性的產(chǎn)生相關(guān)。本文利用MAT1-1與MAT1-2各5個(gè)菌株雜交，基于25對(duì)雜交組合，通過(guò)對(duì)它們的生活史研究，只有兩對(duì)組合產(chǎn)生子囊殼和子囊孢子，由于CS3270和RBG5266組合產(chǎn)生較多的子囊孢子，選取它們?yōu)橛H本，用于圖譜構(gòu)建。利用MiSeq對(duì)CS3270和RBG5266全基因組重測(cè)序，使用CLC genomics workbench，CS3270組裝出745條contig，大小為36.6Mbp，RBG5266組裝出735條contig，總長(zhǎng)為36.3M。通過(guò)CS3270組裝出745條contig及三代測(cè)序20Kb片段文庫(kù)，組裝出含有89條scaffold，總長(zhǎng)為37.1M的基因組。

2、遺傳圖譜構(gòu)建及輔助基因組組裝
通過(guò)對(duì)CS3270和 RBG5266雜交而來(lái)的178個(gè)子代測(cè)序數(shù)據(jù)分析，構(gòu)建出含有1512個(gè)marker的4條連鎖群，總圖距898cM，平均圖距0.59cM。依據(jù)遺傳圖譜，57個(gè)scaffold被明顯分群，共35.7M被組裝，11個(gè)scaffold共1.1M依據(jù)禾谷鐮刀菌序列組裝到基因組，22個(gè)scaffold共262kb長(zhǎng)度不能被組裝至基因組。對(duì)其功能注釋?zhuān)诟【蓄A(yù)測(cè)到了12447個(gè)基因，其中含有FpDLH1等毒性基因。

案例二

 

杏鮑菇是一種可食用的白腐真菌，廣泛分布于歐亞大陸和非洲北部。目前，它已成為亞洲主要的栽培蘑菇，其所含化學(xué)成分具有抗高血壓，抗氧化劑，抗高膽固醇等多種功效。由于產(chǎn)量等重要性狀受多個(gè)位點(diǎn)決定，傳統(tǒng)的育種費(fèi)時(shí)費(fèi)力，構(gòu)建高密度的遺傳圖譜，基于分子標(biāo)記的輔助育種為杏鮑菇的品種改良提供了更便捷的途徑。

材料

遺傳圖譜構(gòu)建群體：98個(gè)KNR2312減數(shù)分裂后的單核體

表型考察群體：群體Pd3、Pd8、Pd14、Pd15。由98個(gè)KNR2312減數(shù)分裂后的單核體與KNR2532 (KNR2532-3 、KNR2532-8 、KNR2532-14 、KNR2532-15)分別雜交形成的雙核體群體。

構(gòu)圖軟件：JoinMap 4.0

QTL定位：QTL Cartographer 2.5

結(jié)果分析

1、標(biāo)記篩選及圖譜構(gòu)建
作者通過(guò)對(duì)KNR2312全基因組序列分析，標(biāo)記開(kāi)發(fā)，構(gòu)建出包含231對(duì)SSR標(biāo)記、28個(gè)InDel標(biāo)記的遺傳圖譜，它包含12條連鎖群（LG1-LG12），連鎖群長(zhǎng)度均在55.5cM~130cM之間，總圖距為1047.9cM，平均圖距為4.09cM。其中A基因座位于LG3連鎖群，B基因座位于LG9連鎖群。

2、表型考察及QTL定位
通過(guò)對(duì)親本菌株KNR2312和KNR2532的表型分析，KNR2312在產(chǎn)量，品質(zhì)及菌蓋的長(zhǎng)度、寬度方面優(yōu)于親本KNR2532，KNR2532相較于KNR2312表現(xiàn)出早熟的特性。KNR2532-3×KNR2312 P6雜交所得的子實(shí)體表現(xiàn)出菇重、品質(zhì)，菌柄厚度和菌蓋直徑增加的表型，KNR2532-3×KNR2312 P5在產(chǎn)量等性狀中表現(xiàn)出更好的表型，且表型考察群體中，性狀幾乎均成正態(tài)分布。

在Pd3、Pd8、Pd15三個(gè)群體中共鑒定出7個(gè)QTL位點(diǎn)與產(chǎn)量相關(guān)，10個(gè)QTL位點(diǎn)與長(zhǎng)度相關(guān)。6個(gè)QTL位點(diǎn)與質(zhì)量相關(guān)，LOD值位于2.5~8.5之間。作者后對(duì)傘柄厚度、傘蓋直徑、成熟期、菌蓋顏色等重要農(nóng)藝性狀QTL定位，重點(diǎn)關(guān)注了1號(hào)連鎖群與產(chǎn)量相關(guān)的QTL位點(diǎn)，此位點(diǎn)長(zhǎng)約1,100 kb，共有310個(gè)候選基因，通過(guò)Uniprot、EMBL-EBI、PROSITE等數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)測(cè)，候選基因包括轉(zhuǎn)錄因子、信號(hào)傳導(dǎo)因子、菌絲生長(zhǎng)和水解酶等。

 

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