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3K水稻重測序&泛基因組研究

研究背景

3,010份水稻(來(lái)自全球89個(gè)國(guó)家和(hé / huò)地(dì / de)區)代表了(le/liǎo)全球78萬份水稻種質約95%多樣性的(de)核心種質。通過全基因組重測序,每個(gè)樣本平均測序深度14X,利用重測序數據共檢測到(dào)32Mb的(de)高質量SNPs和(hé / huò)InDels。對亞洲栽培稻群體的(de)結構和(hé / huò)分化進行了(le/liǎo)更爲(wéi / wèi)細緻和(hé / huò)準确的(de)描述和(hé / huò)劃分,由傳統的(de)5個(gè)群體增加到(dào)9個(gè),分别是(shì)東亞(中國(guó))的(de)袖稻、南亞的(de)袖稻、東南亞的(de)袖稻和(hé / huò)現代袖稻品種等4個(gè)袖稻群體,東南亞的(de)溫帶粳稻、熱帶粳稻、亞熱帶粳稻等3個(gè)粳稻群體、以(yǐ)及來(lái)自印度和(hé / huò)孟加拉的(de)Aus和(hé / huò)香稻。


研究首次揭示了(le/liǎo)亞洲栽培稻品種間存在(zài)的(de)大(dà)量微細結構(>100bp)變異(SVs,包括易位、缺失、倒位和(hé / huò)重複)。着重研究453個(gè)測序深度>20X的(de)品系的(de)SVs,利用SVs構建的(de)進化樹與SNP構建的(de)進化樹類似。大(dà)量的(de)SVs可能是(shì)不(bù)同程度雜種不(bù)育和(hé / huò)XI與GJ雜種衰退的(de)遺傳基礎。同時(shí)構建了(le/liǎo)亞洲栽培稻的(de)泛基因組,包括12,770個(gè)(62.1%)核心(core)基因家族和(hé / huò)9,050個(gè)(37.9%)分散式(distributed)基因家族。發現了(le/liǎo)1.2萬個(gè)全長新基因和(hé / huò)數千個(gè)不(bù)完整的(de)新基因。核心基因比較古老,大(dà)多數的(de)新基因表現更年輕和(hé / huò)長度偏短。

研究策略

最初測序3,024份水稻樣本,後來(lái)進行質控過濾掉14份,最終保留3,010份水稻樣本進行深度研究。3K RG測序數據比對到(dào)參考基因組日本晴Nipponbare上(shàng)檢泌SNPs、InDels。合并Nipponbare基因組序列和(hé / huò)無冗餘的(de)新組裝的(de)基因組序列構建泛基因組。利用測序深度>20X,比對深度>15X的(de)453個(gè)水稻材料進行SVs和(hé / huò)PAVs分析。


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a. 基因家族PAVs


b. 泛基因組和(hé / huò)一(yī / yì /yí)個(gè)單獨旳基因組旳組成成份


c. 基于(yú)500個(gè)随機篩選旳水稻基因組模拟泛 基因組和(hé / huò)核心基因組


d. 核心和(hé / huò)分散式基因家族比例


e. 兩個(gè)品系間基因家族平均數量差異


f. 5733主要(yào / yāo)群組不(bù)平衡基因家族特性

參考文獻

Wang W, Mauleon R, Hu Z, et al. Genomic variation in 3,010 diverse accessions of Asian cultivated rice[J]. Nature, 2018,557(7703): 43.

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