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华中农大与中国农科院合作开发QTG-seq

核心提示: 近日,华中农业大学李林课题组、章元明课题组与中国农科院王国英课题组在Molecular Plant在线发表了题为 QTG-seq accelerates QTL fine mapping through QTL partitioning and whole-genome sequencing on bulked segregant samples 的论文。

南湖新闻网讯(通讯员 芷可)重要农艺性状的遗传解析对作物品种改良与全球粮食安全至关重要。绝大多数农艺性状为数量性状,遗传机制复杂。数量性状位点(QTL)的精细定位及其数量性状基因(QTG)的克隆是解析数量性状变异的有效途径。图位克隆与关联分析是进行QTG克隆的有力工具,广泛应用于数量性状遗传机制的解析研究中。然而,图位克隆需要构建近等基因系群体且依赖于高精度的连锁图谱,对于复杂基因组作物来说,往往费时费力。关联分析需要搜集广泛变异的群体且依赖于海量分子标记,成本较高;而且作物优异农艺性状大都为稀有等位基因所致,关联分析对于稀有等位基因检测力有限。

随着基因组大数据时代的到来,混样分析与高通量测序的结合为我们解析复杂性状变异的分子机制提供了另一可选途径。相继出现了重要基因快速克隆的新策略,如SHOREmap 以及 MMAPPR,加速了质量性状基因的精细定位与克隆。对于数量性状的遗传解析,日本科学家提出了 QTL-seq 的方法,可以低成本地检测 QTL 区域,但是精度不高,适用于 QTL 初步定位。目前,研究快速精细定位数量性状基因(QTG)方法十分必要。

近日,华中农业大学李林课题组、章元明课题组与中国农科院王国英课题组在Molecular Plant在线发表了题为 QTG-seq accelerates QTL fine mapping through QTL partitioning and whole-genome sequencing on bulked segregant samples 的论文,提出了一种整合 QTL 分离技术、极端表型样本混池以及高通量测序的新方法-QTG-Seq,用于 QTL 的快速精细定位与克隆。 

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在这项研究中,研究人员利用 QTG-Seq,从两个优良的玉米自交系(黄早四与1462)组配分离群体出发,初步定位4个影响株高变异的 QTL,在 BC1F1 群体中筛选出只在 QTL-qPH7 杂合而其它三个 QTL 都纯合的单株自交,获得大量 BC1F2 家系,进一步对 BC1F2 家系种植,获得极端株高表型的近1200个单株混池,进行全基因组高低混池测序(280X),最终利用新发展的基于最大似然算法的似然比平滑统计量 smoothLOD 直接鉴定出目标候选基因 qPH7,从双亲组配群体到挖掘出候选基因仅用了4个世代。后期的分子实验与转基因实验表明,qPH7 通过与开花途径关键基因互作影响玉米株高。选择进化分析表明,qPH7 在玉米驯化过程中受到了极强的选择。

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QTG-seq 步骤

在生物大数据时代,QTG-Seq 从双亲构建群体开始,仅用4代即可完成 QTG 精细定位,在基因组大数据时代,助力 QTL 的精细定位与克隆,为重要农艺性状的遗传解析提供了有力的工具。

中国农业科学院张红伟博士、华中农业大学博士研究生王席、潘清春博士以及博士研究生李沛为文章的并列第一作者,李林教授、章元明教授与王国英研究员为共同通讯作者。该研究得到了十三五“国家重点研发计划”、国家“973”基础研究项目、国家自然科学基金重大研究计划集成项目以及华中农业大学科学与技术自主创新项目的资助。该研究依托华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室开放课题以及作物信息研究中心平台,是一个结合遗传学、生物信息学、数量遗传学以及分子生物学的多学科交叉合作项目,也是华中农业大学作物信息学二级学科建设的成果之一。

审核人:李林

责任编辑:叶宸言
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