中国二倍体芒草基因组高密度遗传图谱的构建

芒草作为当今世界最具开发潜力的重要纤维素生物质能源植物之一,正在受到世界上许多国家的广泛关注。芒草起源于东南亚包括中国和日本等地，在中国有广泛的遗传多样性，二倍体芒草基因组大小约为2.5Gb。芒草基因组学和遗传学研究刚刚起步，高质量、高密度遗传图谱是植物分子生物学研究包括基因组学、分子克隆、分子育种等研究的基本前提和基石。本研究将利用基因组序列分子标记方法（如SSR和SNP）对中国二倍体芒草（中国芒和蔗芒）进行全基因组遗传作图，构建一张包含约2000个分布于全基因组分子标记的高质量、高密度遗传图谱。研究目的是通过芒草基因组遗传图谱的构建，推动和加快芒草基因组学和遗传学研究、重要农艺性状的基因克隆及进一步的分子育种，开创和建立起一个芒草能源植物的研究平台，促进我国纤维素生物质能源植物资源的开发利用、种质创新和持续发展。

芒草作为当今世界最具开发潜力的纤维素质能源植物之一，受到世界上许多国家尤其是欧美国家的广泛关注，是当今生物学研究的热点领域。芒草起源于东南亚包括中国和日本等地，在中国有广泛的种质资源分布和遗传多样性。二倍体芒草基因组大小约为2.5Gb，其遗传学和基因组学研究尚处于起始阶段，而高质量、高密度遗传图谱是植物分子生物学研究包括基因组学、分子克隆、分子育种等研究的基础和战略蓝图。. 本研究利用中国二倍体五节芒（Miscanthus floridulus，2n = 2x = 38）和二倍体荻（M. sacchariflorus，2n = 2x = 38）种间杂交，得到有116个体组成的F1分离群体，利用自主开发的SSR标记和新方法RAD-Seq技术自主开发SNP标记（比原计划增加了新方法RAD-Seq内容），针对中国芒属植物全基因组进行了高质量高密度的遗传图谱的构建。共开发了2496个SSR标记，多态性标记为644个，多态性SSR位点（polymorphic loci）数为1294；发现约2500个SNP标记（分析中）。所有标记数据按照CP群体类型编码运行JoinMap 4 ，分别构建了父母双亲即五节芒和荻的遗传图谱。五节芒和荻的遗传图谱各包括19个连锁群，对应于芒属植物基因组的19条染色体，总长度分别为1952.8 cM和1914.6cM，分别包含603和533个SSR位点，SSR标记平均遗传距离分别为3.2 cM和3.6 cM。SNP数据将添加到图谱中。同时，我们还对遗传分离群体的分蘖数、株高、抽穗期、开花期、穗下茎等产量相关性状进行了连续2年的调查分析，这些性状分离均表现为QTL遗传的正态分布，QTL将分别定位于遗传图谱中。. 本研究利用新一代Illumina测序和RAD-Seq技术方法，自主开发了大量SNP标记和SSR标记，首次构建了中国二倍体五节芒和荻的高密度高质量的遗传图谱，并对芒草相关产量性状进行了QTL分析，创新性的超量完成了本项目研究，取得了高水平的原创性学术成果（数据分析和发表文章正在整理中）。该图谱对于推动芒属能源植物的遗传学、重要基因的分子克隆及其全基因组分子育种具有重要的学术价值和深远的理论指导意义。