黄瓜基因组序列图谱的覆盖度分析及黄瓜与近缘种的比较作图

The draft genome sequence of Cucumis sativus var. sativus L. were obtained by "International cucumber genome project". Fine assembly of genome sequence has basically completed. However, the total length of the assembled genome sequence is much smaller than the cucumber genome size. There are many gaps among contigs on each chromosome. Here, distribution and coverage ratio of the assembled sequences on chromosomes will be analyzed and the molecular cytogenetic maps of cucumber chromosomes will be constructed by fluorescence in situ hybridization (FISH). Furthermore, the comparative maps will also be developped by FISH mapping of cucumber fosmid clones onto the chromosomes of cucumber close relatives. This will facilitate fine assembly of genome sequence, phylogenetic relationship study of Cucumis, distant hybridization breeding and cross-species gene cloning in cucumber with close relatives.

作为由我国科学家发起和组织的"国际黄瓜基因组计划" 已完成了黄瓜全基因组的测序，获得了黄瓜基因组框架图，目前基因组序列精细图谱的绘制已基本完成。然而，在最新的序列图谱上，已锚定到染色体上的序列还远远小于黄瓜基因组的大小，在每条染色体的重叠群上都有多个缺口存在。本项目拟用荧光原位杂交技术分析黄瓜已组装序列在每条染色体上的分布情况和覆盖比例，构建黄瓜高分辨率的分子细胞遗传图谱，并与黄瓜的近缘种进行比较荧光原位杂交作图。该研究不仅有助于黄瓜基因组序列精细图谱的进一步完善，而且将对阐明黄瓜属系统分类现存问题和物种的起源进化关系提供重要信息，并为深入开展黄瓜属物种间的远缘杂交和跨物种之间克隆基因提供重要的理论依据。

高分辨率的分子细胞遗传图谱的构建不仅将为物种基因组的组织提供重要信息，有助于基因组序列精细图谱的进一步完善，而且也是物种间比较基因组和进化研究的基础。本研究我们利用荧光原位杂交技术构建了黄瓜四条染色体（染色体1,3-5）的高分辨率分子细胞遗传图谱，加上我们以前构建的黄瓜三条染色体（染色体2,6-7）的分子细胞遗传图谱一起，黄瓜整个基因组有了完整的分子细胞遗传图谱。通过分离单条染色体的DNA序列做为FISH探针的染色体涂色技术是研究物种间亲缘进化关系的有效方法。然而，植物基因组因为富含重复序列无法利用该技术进行染色体涂色研究。我们利用合成的染色体特异的寡核苷酸库做为染色体涂色探针建立了植物染色体涂色的新方法。借助染色体涂染结合rDNA的分布模式，我们分析了黄瓜属/甜瓜属和西瓜属物种间的亲缘关系。此外，我们也分析了通过把黄瓜和酸黄瓜杂交并对杂种进行染色体加倍处理而获得的双二倍体减数分裂过程中染色体的行为，发现杂种细胞中来自于黄瓜和酸黄瓜的染色体在减数分裂过程中的非同步性是双二倍体育性低的主要原因。该研究对今后黄瓜、甜瓜和西瓜育种工作中杂交亲本的选配及野生资源的利用都有重要的意义。