第一代小麦单倍型作图

HapMap is of great importance in crop science which can greatly simplify the study of complex genomes. Wheat is one of the most important food crops in the world, however, wheat HapMap is not available till now due to its huge and complex genome. A 100K SNP iSelect array is under development based on sequencing and resequencing of 10 wheat lines, and a panel of wheat lines including 84 wild relatives, 150 landraces, and 150 modern varieties is collected by our research group. We hope to clarify the characteristics of haplotypes throughout wheat genomes by analyzing variations of the 100K SNPs across the 384 wheat lines, and tag SNPs for each haplotype will be identified. The first-generation HapMap of wheat will be drawn by aligning the tag SNPs to scaffolds which have been mapped on genetic maps previously. Such a HapMap will be research basis for wheat functional genomics, genetic breeding and germplasm.

单倍型图谱在作物科学研究领域具有十分重要的意义,可以大大简化复杂基因组研究。小麦是世界重要的粮食作物之一，由于其基因组复杂且庞大，迄今还没有一个完整的单倍型图谱。本研究基于前期对10份小麦材料测序并设计100K iSelect SNP芯片，收集了一套多样性丰富的由84份野生小麦、150份地方小麦和150份现代育成小麦品种组成的群体，拟通过分析这384份小麦材料中的100K SNPs，明确小麦基因组中haplotypes的数量、大小、分布特点，并找出识别haplotypes的标签SNPs (tag SNPs)。根据tag SNPs在小麦遗传图谱上的位置，构建第一代小麦HapMap。该图谱及其材料将成为今后小麦功能基因组研究、小麦遗传育种、小麦种质资源研究的基础，对于小麦科学的发展发挥极大的作用，并对禾本科作物的比较基因组学做出贡献。

普通小麦是世界重要的粮食作物，是典型的多倍体作物，具有复杂的基因组。选择，包括自然选择和人工选择，是推动作物进化的重要因素。本项目利用Illumina 90K SNP 芯片，基于普通小麦基因组供体野生祖先种：野生二粒（AB基因组供体）和粗山羊草（D基因组供体）（wild, W）、地方种（landraces, L）和现代育成种(modern varieties, M)，我们发现，小麦单倍型分布呈现染色体端部haplotype block小，着丝粒区域haplotype block大；染色体端部多态性高、着丝粒区域多态性低的特点。利用四种方法寻找在小麦驯化和育种过程中，哪些位点或区域经历选择、选择位点多样性及等位基因频率变化情况，以及这些位点相关的农艺性状。从34,317个在三个群体间都能有效扩增的SNP位点中，筛选得到7,984 选择位点，即选择基因占全基因组的23.3%, 高于以前报道比例。根据选择位点在染色体上的分布，我们构建了第一代小麦选择图谱，从该选择图谱我们可以得出如下结论：1）选择可以导致基因多样性升高、降低或者保持不变；2）驯化位点数量远多于育种选择位点；3）由于多倍化过程中的瓶颈效应，D基因组对小麦育种的贡献相对较小，可以通过扩大对人工合成种和导入系的利用，来提高D基因组在普通小麦中的多样性；4) 选择位点在小麦基因组中呈现成簇分布现象，甚至在着丝粒区域也是如此。本项目的研究将促进小麦育种和进化、以及其他作物特别是多倍体的研究。