蔬菜基因定位經(jīng)典案例解析【文獻原文下載】

案例一
SLAF-圖譜+SLAF-BSA聯(lián)合解析無參物種豌豆葉形性狀遺傳位點

葉形是影響豌豆光合利用率與產(chǎn)量質(zhì)量的重要農(nóng)藝性狀，本研究聯(lián)合運用SLAF-seq高密度遺傳圖譜與SLAF-BSA兩種方法快速挖掘葉形性狀遺傳位點。利用145個F2單株構建SLAF-遺傳圖譜，7146個上圖標簽， 總圖距1120.81cM，平均圖譜為 0.16cM。結(jié)合F2代表型數(shù)據(jù)利用此圖譜共挖掘到兩個葉形QTL（qLeaf_or-1, qLeaf_or-2），并進一步運用SLAF-BSA的方法驗證到這兩個位點與葉形性狀緊密關聯(lián)，并檢測到許多其他與葉形性狀關聯(lián)的分子標記。此外，利用這些SLAF標簽序列與蒺藜苜蓿、鷹嘴豆、大豆基因組進行近緣物種共線性分析，發(fā)現(xiàn)無參物種豌豆與蒺藜苜蓿更為相近。因此，本研究證明SLAF-遺傳圖譜和SLAF-BSA聯(lián)合分析是一種可用于無參物種重要性狀遺傳位點解析的經(jīng)濟、準確、高效的方法。

圖1 葉形性狀關聯(lián)QTL與SLAF標簽

——案例2——
SLAF-遺傳圖譜挖掘黃瓜廣譜抗性基因STAYGREEN

黃瓜Gy14對霜霉病、細菌性角斑病及真菌性炭疽病等均表現(xiàn)抗病性，然而黃瓜這一廣譜性抗病能力背后的分子遺傳基礎尚不清楚。本研究利用百邁客SLAF-遺傳圖譜并結(jié)合圖位克隆與局部關聯(lián)分析的方法，成功定位到一個黃瓜廣譜抗性基因SGR，然而前人研究已經(jīng)表明SGR編碼鎂離子去螯合酶，參與葉綠素降解途徑，是一個在植物中高度保守的基因；但是本研究發(fā)現(xiàn)在CsSGR編碼區(qū)存在一個非同義SNP位點（氨基酸：Q108R），引起SGR domain區(qū)縮短的β-折疊片，導致葉綠素降解途徑相關基因在抗病與感病株系間的差異性表達，進而通過抑制葉綠素降解途徑中ROS與植物性毒素過量積累，從而實現(xiàn)黃瓜廣譜抗病的能力。這一研究發(fā)現(xiàn)高度保守基因CsSGR的新功能并將加速黃瓜育種進程。

圖2 dm1/psl位點圖位克隆與精細定位
注：a~c為精細定位過程，d為DNA序列比對，e為蛋白質(zhì)序列比對

——案例3——
SLAF-BSA解析黃瓜耐水淹機制

下胚軸形成不定根是植物適應水淹脅迫的一種重要形態(tài)特征，然而，有關它的分子遺傳基礎仍舊是零散、不系統(tǒng)的。本研究利用SLAF-BSA結(jié)合SNP單體型分析與基因精細定位的方法，從一個主效QTL?ARN6.1中鑒定到一個候選基因，它能夠通過增加不定根的形成，增強黃瓜Zaoer-N耐漬能力。多組證據(jù)表明CsARN6.1是ARN6.1最可能的候選基因，其編碼一個AAA-ATPase；淹水導致Zaoer-N不定根數(shù)目增加是由于這個基因編碼的蛋白中存在一個卷曲螺旋domain，其中一個非同義SNP變異導致氨基酸的替換，因而CsARN6.1通過調(diào)控ATPase活性來增加不定根數(shù)目。另有證據(jù)也表明，當CsARN6.1在擬南芥中異位表達時可促進生根以及側(cè)根發(fā)育。與野生型黃瓜相比，表達CsARN6.1^Asp等位的轉(zhuǎn)基因黃瓜在淹水條件下具有顯著增加的不定根數(shù)目?？傊陨蠑?shù)據(jù)表明AAA-ATPase基因CsARN6.1在增加黃瓜不定根數(shù)目以及耐漬性方面具有重要功能。

圖3 SLAF-BSA分析與黃瓜ARN6.1位點精細定位

——案例4——
重測序遺傳圖譜挖掘西瓜果實性狀相關QTL位點

西瓜是重要的園藝作物，在全世界范圍內(nèi)被廣泛種植，具有極高的經(jīng)濟價值。為解析西瓜重要性狀遺傳位點并分析該物種的遺傳與基因組信息，本研究利用全基因組重測序技術對親本及RIL群體的126個株系測序，共檢測到178762個SNP標記，其中103,029?個SNP標記被劃歸為2132個重組bin，遺傳距離總長為1508.94 cM,?相鄰bin間的平均圖距為0.74 cM?；谶@張圖譜結(jié)合表型數(shù)據(jù)，檢測到控制果實苦味，皮色與種皮顏色的3個主效QTL遺傳位點，具有較高的表型貢獻率。因此，西瓜遺傳圖譜的構建與遺傳位點的挖掘是候選基因定位，圖位克隆，比較基因組作圖以及分子標記輔助育種的有效方法與途徑。

圖4?西瓜果實性狀QTL定位

——案例5——
SLAF-BSA定位菠菜霜霉病抗病基因

菠菜霜霉病是全球性的一種致命性病害，而抗霜霉病基因的有效利用是病害防治的最根本而有效途徑，因此本研究對報道的菠菜抗病基因RPF1精細定位。在研究中，作者利用菠菜抗霜霉病品種12S3和感病品種12S4，構建F2群體與BC1群體，并通過SLAF-seq對BC1群體的2個極端混池?(50+50)?測序，經(jīng)過BSA分析得到Chr.3上1.72Mb的區(qū)間，此區(qū)間與之前SLAF-遺傳圖譜的定位結(jié)果一致；接著，利用此區(qū)間的SLAF標簽篩選重組單株，并將區(qū)域縮小到0.89?Mb；根據(jù)注釋信息發(fā)現(xiàn)這個區(qū)間存在14個抗性基因。為了鑒定到這個基因，作者又對2個抗病自交系與3個感病自交系重測序，通過序列比對，最終篩選到3個最可能的候選基因，而qRT-PCR分析發(fā)現(xiàn)其中的2個基因存在表達差異，這就暗示RPF1基因的確定近在眼前。然而這篇文章就到此為止了，但是作者還在做轉(zhuǎn)基因方面的驗證工作，相信會有突破性進展。

圖5??RPF1定位分析

? ? ? 此外值得一提的是，去年在BMC Genomics上有一篇文章就是利用的SLAF-遺傳圖譜+SLAF-BSA的方法定位了性別相關基因，沒錯，這兩篇文章用的是同一張SLAF-遺傳圖譜，讓我們期待作者利用這張圖譜挖掘到更多性狀的遺傳信息，并獲得突破性進展吧！

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