基于简化基因组测序数据的DNA多态性检测软件AgroMarker Finder的开发,以及它在水稻分子标记辅助育种中的应用

摘要

快速、准确的开发全基因组范围的分子标记，对分子标记辅助育种和功能基因组学研究是至关重要的。在本论文的工作中，我们开发了一个整合性的软件，命名为AgroMarker Finder。这个软件提供了一个图形用户界面（GUI）以方便简化基因组测序数据（RAD-seq）的分析。我们利用AgroMarker Finder，在水稻品种——JP69和交源5A之间开发了90,743个高质量的分子标记，其中SNPs有82,878个，InDels有7,865个。SNPs标记的密度是0.2个/Kb，InDels的密度是0.02个/Kb，这些多态性不均匀的分布在水稻的12条染色体上。其中，12.2％的多态性会引起位于编码区的非同义替换，在这之中有0.49%的多态性会产生缺失的或延长的蛋白质。测序验证这些分子标记后，结果显示我们所开发的分子标记的准确率约为93%。通过该软件，我们发现并验证了82个SNPs和31个InDels与117个重要的农艺性状基因紧密连锁。除此以外，我们利用AgroMarker Finder，从武香075和加常1号的RAD-seq数据中筛选了10个分子标记，用于开展将香味基因BADH2从武香075向加常1号渗入的分子标记辅助育种。在武香075和加常1号的杂交F7代群体中，有8个株系具有加常1号的背景且携带有BADH2的渗入片段。因此，这个软件为开发分子标记提供了一个有效的数据分析方法，本研究中的呈现的数据也将利用在今后的水稻分子标记辅助育种工作中。

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第一章 绪论

1.1 水稻育种技术的发展

1.1.1 传统水稻育种

1.1.2分子标记的发展

1.1.3分子标记辅助育种

1.2 高通量测序技术与分子标记辅助育种

1.2.1 测序技术的发展

1.2.2基于高通量测序技术的分子标记分析软件

1.2.3 基于高通量测序的分子标记开发及其在分子育种中的应用

1.2.4植物分子标记数据库

1.3 SNP分子标记的检测方法

1.3.1 测序法

1.3.2 温度梯度凝胶电泳

1.3.3 变性梯度凝胶电泳

1.3.4 单链构象多态性

1.3.5 等位基因特异PCR

1.3.6 变性高效液相色谱检测

1.3.7 高分辨熔解曲线分析

1.3.8 芯片技术

1.4 本文的研究目的与意义

第二章 材料和方法

2.1 实验材料、试剂与仪器

2.1.1 实验材料

2.1.2 常用试剂与服务

2.1.3 主要仪器设备

2.2 实验方法

2.2.1 植物基因组DNA提取

2.2.2 PCR体系及程序

2.2.3 引物设计

2.2.4 琼脂糖凝胶电泳

2.2.5 微芯片毛细管电泳

2.2.6 RAD测序

2.2.7 数据分析

2.2.8 水稻品种鉴定

2.2.9 BADH2基因的分子辅助育种

第三章 RAD-seq数据分析软件的开发和所开发的分子标记的应用

3.1 AgroMarker Finder的开发

3.2 利用AgroMarker Finder开发SNP和InDel

3.3 SNPs和InDels的特征分析和注释

3.4 分子标记在水稻品种鉴定中的应用

3.5 AgroMarker Finder在BADH2基因的分子辅助育种中的应用

3.6 本章讨论与小结

第四章 全文总结

4.1 主要结论

4.2 今后研究计划

参考文献

附录

致谢