“中国春”小麦SSR分子标记的大规模开发及评价

摘要

二倍体小麦乌拉尔图小麦（Triticum urartu，AA）和类似拟斯卑尔脱山羊草（Aegilops speltoides，BB）在大约50万年前发生了一次多倍化过程，这次多倍化过程形成了四倍体小麦（AABB）;随后，在8000年左右的“新月沃”地区，该四倍体小麦与粗山羊草（Aegilops tauschii，DD）发生了第二次多倍化过程，之后通过自然选择和人工驯化成为现在的普通异源六倍体小麦（AABBDD，2n=42）。
　　随着生物信息学的迅猛发展，利用生物信息技术加强小麦基因组的研究，在推动小麦遗传育种、创新种质资源的研究、遗传进化关系的分析、功能基因的定位、克隆及应用等研究方面都将产生巨大的作用。分子标记技术已广泛应用于小麦遗传图谱的构建、种质资源的遗传多样性分析、品质指纹图谱及纯度鉴定、重要生理性状基因的定位、分子标记辅助选择育种等多方面的研究，因此大规模开发小麦全基因组上的分子标记具有重要科研意义。
　　SSR，一般是由6个以下的核苷酸为重复单位串联排列在真核和原核生物基因组上长达几十个核苷酸的序列。这些序列在作物遗传多样性的研究和分子标记辅助选择育种工作中得到广泛得运用。随着“中国春”小麦全基因组序列草图的公布，开发“中国春”小麦全基因组SSR分子标记成为亟待解决的问题。本实验主要通过对Genebank中的“中国春”小麦全基因组序列的SSR位点进行检测和统计分析，对SSR位点进行相关分子标记的开发，利用Re-PCR对所开发的分子标记进行电子验证和分类，从中获取高效单位点分子标记;从高效单位点分子标记中随机挑选SSR引物在“中国春”小麦基因组上进行验证，同时利用单位点SSR引物把20个小麦品种和3个小麦祖先种进行系统分类。该研究结果如下:
　　1)在本次实验中，我们从“中国春”小麦全基因组10，603，760条序列中检测到364,347个SSR，这些SSR的分布密度是36.68SSR/Mb。二核苷酸到六核苷酸重复基元的种类数共488种，其中，二核苷酸重复基元占所有SSR总数的42.52％，所占比例最高。AG/CT，AAG/CTT，AGAT/ATCT，AAAAG/CTTTT和AAAATT/AATTTT分别是二核苷酸到六核苷酸重复基元中所占比例最高的基元。其次，二到六核苷酸重复基元在每条染色体和全基因组上所占的比例几乎一致。
　　2)利用上述检测到的SSR位点开发出295267个SSR分子标记，这些分子标记在全基因组上的分布频率是每1Mb有29.73个分子标记。运用Re-PCR程序对这些分子标记进行验证和分类。共有70564个(23.9％)单位点分子标记和224，703个(76.1％)多位点分子标记。随机挑选45个单位点分子标记在“中国春”小麦全基因组上进行验证。24个(53.3％)分子标记在“中国春”小麦全基因组上扩增出一个位点，8个(17.8％)分子标记扩增出多个位点，13个(28.9％)分子标记没有扩增出位点。
　　3)利用获得的24个能扩增出一个位点的单位点SSR分子标记在20个小麦品种及3个小麦二倍体祖先种间进行聚类分析，获得了相应的系统发育树聚类分析图，验证了这些分子标记的有效性。结果表明这些单位点SSR分子标记能够为下一步开发新的小麦芯片、研究小麦分子进化、分子标记辅助选择育种及新种质资源创制等方面的研究奠定坚实的理论基础。

目录

摘要

第一章 文献综述

1．1 小麦分子标记研究的紧迫性及意义

1．2 分子标记概述

1．2．1 RFLP分子标记技术

1．2．2 RAPD分子标记技术

1．2．3 AFLP分子标记技术

1．2．4 SSR分子标记技术

1．2．5 SNP分子标记技术

1．3 SSR分子标记技术在小麦育种中的应用

1．3．1 微卫星DNA概述

1．3．2 SSR分子标记在小麦育种中的研究进展

1．4 论文设计

1．4．1 研究目的和意义

1．4．2 研究内容

1．4．3 技术路线

第二章 “中国春”小麦全基因组SSR的挖掘与分析

2．1 材料和方法

2．1．1 “中国春”小麦全基因组序列

2．1．2 方法

2．2 结果与分析

2．2．1 “中国春”小麦全基因组中SSR位点的数量与分布

2．2．2 “中国春”小麦全基因组中SSR位点在各染色体上分布特点

2．3 讨论

2．3．1 SSR在“中国春”小麦全基因组上的分布情况

2．3．2 SSR在“中国春”小麦与其祖先种基因组上的比较情况

第三章 “中国春”小麦全基因组SSR分子标记的开发

3．1 材料和方法

3．1．1 材料

3．1．2 方法

3．2 结果与分析

3．3 讨论

第四章 “中国春”小麦分子标记的验证

4．1 材料和方法

4．1．1 材料

4．1．2 方法

4．2 结果与分析

4．2．1 单位点分子标记在“中国春”小麦全基因组的验证

4．2．2 单位点分子标记在小麦品种问的验证

4．3 讨论

第五章 结论

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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