BSR技術快速定位複雜基因組物種抗病基因

這篇文章的主要思路為利用抗感親本構建包含232個個體的F2群體，根據表型共構建混池6個，抗池3個，感池3個（作用等價於重複）。通過Hiseq2000，PE100測序策略進行測序分析，快速定位小麥抗病基因。

圖1 文章流程圖

由於小麥沒有完整的基因組序列，本文SNP發掘除了利用NCBI里公布的56954個UniGene庫作為參考之外，還利用已經發表的94177個基因模式UCW庫。數據過濾後，通過與這兩個庫的比對，最後在雙親之間分別獲得66426和52262個可能的SNP位點。下圖2 a顯示利用以上不同的庫進行SNP calling之後，得到的SNP在小麥不同基因組上數目統計。利用SNP-index法對混池進行關聯分析，在染色體1B上得到若干關聯區域，其中一個區域在與Yr基因緊密連鎖的標記R11附近，因此將該區域作為候選關聯區域，結果如下圖2 C所示。通過混池中抗感SNP之比＞6繼續縮小關聯區間，利用Wang et al.在2014年構建的遺傳圖譜對關聯區域進行了驗證結果如圖2 b所示。通過以上種種不同標準，最終將關聯區間鎖定在1B染色體的短臂靠近著絲粒的區間內，該區間包含175個SNP。其中UniGene庫中含有77個，UCW中有98個。

圖2 BSR關聯分析結果及驗證

將得到的SNP反向驗證後確定50個抗感池表達量之比最大的SNP，過濾掉冗餘的15個SNP，親本間無多態性的SNP7個，最終利用28個SNP設計標記構建關聯區域的遺傳圖譜和QTL定位，最終將小麥抗條鏽病基因Yr鎖定在標記R5和R80.77cM區域，且在群體中得到了驗證如圖3 a和3 b所示。最後利用不同親本來源但是攜帶Yr基因的親本構建的DH系122個驗證了R5和R11標記的有效性，同時得到小麥抗條鏽病的單倍型為TGC，結果如圖3 c所示。

圖3 Yr基因QTL定位和單倍型分析

文章的創新之處：

1利用兩個gene庫進行SNP calling，加大了SNP檢測數量和質量；2構建了抗感池各3個，作為重複的同時提高關聯分析的準確度；3證明利用BSR快速定位複雜基因組物種性狀的可行性。

文章後續研究方向：

繼續精細定位Yr基因並克隆和功能驗證。可利用的方法：利用R5，R11標記篩選群體中與Yr基因共分離到的株系與感病親本回交得到子代後繼續篩選交換單株，並對交換單株進行RNA-seq分析，結合本文的研究結果可期將Yr基因定位到候選基因水平。

參考：

Ramireza€?Gonzalez R H, Segovia V, Bird N, et al. RNA ?Seq bulked segregant analysis enables the identification of high ?resolution genetic markers for breeding in hexaploid wheat[J]. Plant biotechnology journal

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