基于二代测序技术的甜橙基因组杂合度与起源研究

摘要

二代测序技术的快速发展推动了基因组学等组学的高通量定量研究。基于二代测序技术的全基因组重测序研究有助于研究物种遗传多样性，种群结构，物种起源与进化，以及全基因组关联分析。柑橘作为世界第一大水果，同时也是果树类物种的遗传、育种、基因组学研究的重要参考物种之一。甜橙被认为起源于野生宽皮橘和野生柚的杂交后代，通过珠心胚无性繁殖，并以嫁接等方式培育;因此其基因组具有高度的杂合性。基因组杂合度是植物杂种优势的遗传基础。此前的研究对于甜橙基因组杂合度的研究缺少全基因组范围内研究结果，同时对于甜橙的起源模式和遗传来源缺少全基因组研究的证据。
　　 本研究中，我们利用全基因组测序数据，对甜橙基因组的杂合度进行了深入的研究，分析了杂合位点对基因表达的影响，同时确定了甜橙基因组的遗传来源，并对其遗传模式进行了推测。主要研究结果如下:
　　 1)利用甜橙参考基因组的杂合二倍体亲本测序数据，使用生物信息学分析工具预测亲本的杂合位点，总共发现SNP位点868，490个，InDel位点151，080个，大片段结构变异位点3，517个，包括2，615个删除变异，836个插入变异，66个倒位变异。同时，利用不能比对到参考基因组的读段数据，组装出非参考基因组序列42Mb，并注释出134个蛋白质编码基因。
　　 2)根据杂合位点的注释结果，我们定义了有害突变的位点;并结合不同组织下的RNA-seq基因表达数据，发现了近半数含有该位点的基因存在组织差异表达现象，而位于大片段删除变异区段的基因存在低表达的现象;此外我们发现了1，062个基因呈现等位差异表达的模式。
　　 3)利用野生宽皮橘和野生柚的全基因组测序数据，我们共鉴定出甜橙基因组中39.7Mb和118.2Mb的区段来源于野生柚和野生宽皮橘，两者来源比例接近于1∶3，我们推测甜橙的起源模式:野生柚母本与野生宽皮橘父本杂交得到F1代，以F1代为母本再和野生宽皮橘父本杂交，得到的后代就是野生甜橙的祖先，再经过人工培育选择得到现代的甜橙。

目录

声明

摘要

缩略词表

1 前言

1．1 二代测序技术简述

1．2 全基因组重测序研究综述

1．3 甜橙基因组研究进展

1．4 本研究的目的和内容

2 材料与方法

2．1 实验数据和生物信息学工具

2．2 实验方法

2．2．1 短序列比对

2．2．2 SNP，InDel，SV预测

2．2．3 SNP，InDel，SV注释与表达分析

2．2．4 等位表达差异分析

2．2．5 非参考基因组序列组装和基因注释

2．2．6 甜橙杂合二倍体亲本测序数据K-mer分析与基因组组装

2．2．7 甜橙起源分析

3 结果和分析

3．1 甜橙基因组杂合度分析

3．1．1 SNP，InDel，SV预测和注释

3．1．2 杂合位点对基因表达的影响

3．1．3 非甜橙参考基因组序列组装和基因注释

3．2 甜橙起源分析

4 讨论

参考文献

附录Ⅰ 亲本基因组染色体SNP密度分布图

附录Ⅱ 硕士期间发表的论文

致谢