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Nat.Genetics:基因失得变化揭示玉米杂交机制

2010/11/29 来源:科技日报
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导读
由中国农业大学玉米中心、华大基因研究院、美国爱荷华大学、明尼苏达大学等单位合作的研究成果“基因丢失与获得的多态变化揭示玉米中的杂交优势的机制”近日在国际著名杂志《自然―遗传学》上发表。该研究报道了中国重要玉米骨干亲本的全基因组的单核苷酸多态性、插入/缺失多态性以及基因获得和缺失变

由中国农业大学玉米中心、华大基因研究院、美国爱荷华大学、明尼苏达大学等单位合作的研究成果“基因丢失与获得的多态变化揭示玉米中的杂交优势的机制”近日在国际著名杂志《自然―遗传学》上发表。该研究报道了中国重要玉米骨干亲本的全基因组的单核苷酸多态性、插入/缺失多态性以及基因获得和缺失变异图谱,为玉米的遗传学研究和分子育种提供了宝贵资源。

该研究对6个中国重要玉米杂交组合骨干亲本进行全基因组重测序,发现了100多万个单核苷酸多态性位点(SNPs)和3万多个插入缺失多态性位点(IDPs),建立了高密度分子标记基因图谱;同时研究还发现了101个低序列多态性区段,在这些区段中含有大量在选择过程中与玉米性状改良有关的候选基因。此外,通过将玉米自交系Mo17及其他自交系的基因序列与玉米自交系B73的基因序列比对,研究人员对玉米自交系中基因丢失与获得的多态性进行了研究,发现在不同的自交系中存在不用数量的基因丢失与获得性变异;利用SAOPdenovo软件对在其他自交系中存在而在B73中缺失的序列进行组装,研究人员发现了很多目前公布的B73参考基因组序列中丢失的基因。这些发现不仅为高产杂交玉米育种骨干亲本的培育提高了重要的多态性标记,同时也补充了玉米基因数据集,为进一步挖掘玉米基因组和遗传资源提供了大量数据。

玉米具有非常显着的杂交优势,利用该优势是提高产量的主要手段之一。研究人员选择了中国历史上和目前广泛流行的高产杂交组合骨干亲本,并根据多态性追踪了这些骨干亲本育成过程中基因组的变化方式。该研究还发现这些骨干亲本组合基因组的组合可弥补另一方功能元件的缺失,此种基因丢失与获得的多态变化和其他无义突变的互补作用可能与杂种优势有关。

 

英文摘要:

Nature Genetics 42, 1027 - 1030 (2010) doi:10.1038/ng.684

Genome-wide patterns of genetic variation among elite maize inbred lines

Jinsheng Lai1,2,7, Ruiqiang Li3,7, Xun Xu3,7, Weiwei Jin2,7, Mingliang Xu2,7, Hainan Zhao1,2, Zhongkai Xiang1,2, Weibin Song1,2, Kai Ying4, Mei Zhang1,2, Yinping Jiao1,2, Peixiang Ni3, Jianguo Zhang3, Dong Li3, Xiaosen Guo3, Kaixiong Ye3, Min Jian3, Bo Wang3, Huisong Zheng3, Huiqing Liang3, Xiuqing Zhang3, Shoucai Wang2, Shaojiang Chen2, Jiansheng Li2, Yan Fu4, Nathan M Springer5, Huanming Yang3, Jian Wang3, Jingrui Dai2, Patrick S Schnable4 " Jun Wang3,6

We have resequenced a group of six elite maize inbred lines, including the parents of the most productive commercial hybrid in China. This effort uncovered more than 1,000,000 SNPs, 30,000 indel polymorphisms and 101 low-sequence-diversity chromosomal intervals in the maize genome. We also identified several hundred complete genes that show presence/absence variation among these resequenced lines. We discuss the potential roles of complementation of presence/absence variations and other deleterious mutations in contributing to heterosis. High-density SNP and indel polymorphism markers reported here are expected to be a valuable resource for future genetic studies and the molecular breeding of this important crop.

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