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基于AFSM简化重测序的木薯指纹图谱构建

江思容  
【摘要】:木薯原产于巴西,随着现在经济的快速发展,木薯在世界各地的热带及亚热带地区都被广泛种植。目前,在中国的广西,广东,福建,云南,贵州及海南等省均广泛种植。木薯的块根富含淀粉,在我国工业淀粉产业中,木薯淀粉占到市场份额的10%左右,同时是重要的燃料乙醇和绿色化学工业材料。木薯是热带地区低收入农民的主要粮食作物,全球总产量的65%都被用来制作人类食品,木薯粉以及木薯叶则是高能量的饲料原料。木薯淀粉以及木薯干片也可作为制造酒精,柠檬酸,赖氨酸,谷氨酸,木薯蛋白,果糖,葡萄糖等的重要原料,生产的木薯制品在食品,饮料,药品,纺织品,造纸等各个方面都有极大的用途。木薯的工业利用和食用市场广大,我国年综合产值在200亿元人民币,并且保持数倍于产量的进口额度,保持和发展木薯产业意义重大。在木薯的科学研究和品种推广利用中,涉及万余份种质资源的保存、管理和性状鉴定评价,是木薯产业利用的物质基础,随着木薯育种和新品种选育工作的迅速发展,培育出了许多优良品种,构建基于SNP标记技术的指纹图谱有助于木薯遗传资源的进一步挖掘和利用,也有利于品种的登记保护,品种更新和品种资源的充分利用,与此同时,对于木薯品种特异性和真实性鉴别、种子纯度鉴定具有重要意义。本研究将采用自有专利技术的AFSM简化重测序方法,获取544份木薯种质材料的SNP标记,经过一系列算法筛选以及群体结构分析,最终挑选出100条核心SNP位点来构建木薯品种指纹图谱,期望应用于木薯品种特异性和真实性鉴别、种子纯度鉴定等,为木薯遗传资源的进一步挖掘和利用,品种的登记保护提供新的技术依据。其主要研究结果如下:1、针对544份木薯样本,依照AFSM简化重测序建库要求,分别构建两个EcoRI-MspⅠ和EcoRⅠ-HpaⅡ文库,经过最后的单克隆检测合格后,将对应的EcoRⅠ-MspⅠ和EcoRⅠ-HpaⅡ文库混合成2个测序文库。经过对两个文库的双端测序,总共获得了 650G的数据。经过统计我们选择了 1641026个变异位点,相对均匀的分布在木薯的18条染色体上。2、从原始的1641026个SNP位点中,通过两步过滤,去除缺失率过高以及单一变异率过高的SNP,最终保留了 6886条SNP位点作为指纹图谱备选位点。3、经过遗传算法对6886条备选SNP计算,最终得到了在染色体上分布均匀的100条SNP组成的指纹图谱库去区分所有的544个样本。4、经检测,100个SNP变异位点能有效区分544份样品,并且通过计算遗传距离进行聚类分析,可以发现,相似来源的样本可以根据这100条SNP的信息聚类到一起,说明根据遗传算法计算得到的指纹图谱真实有效。5、根据本研究的AFSM测序及遗传算法计算指纹图谱的方法,我们对284份马铃薯成功构建了由100条SNP构成的马铃薯指纹图谱,验证了该指纹图谱技术的实用性。


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