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PBJ | 基于染色体水平预测大麦重组率变异 —获得

发布时间:2021-11-18 08:45 作者:admin 来源:未知 点击: 字号:

     在第一次减数分裂过程中同源染色体之间会发生交叉互换,这是一个物种能够稳定遗传和物种多样性的遗传基础。除了染色体的独立分离外,这种基因重组还能使减数分裂在所产生的配子中产生新的等位基因组合,该过程称为减数分裂重组。因此,重组事件在基因组上的比率和分布模式决定了选择在消除有害突变和增加有益等位基因组合频率方面的有效性。这使得减数分裂重组不仅是自然界有性繁殖真核生物适应的基本要素,也是在育种计划中将许多有利等位基因堆积成单一单倍型的基本要素。因此,操纵影响染色体重组事件速率和基因组重组事件的分布因素有可能加速动植物育种。
     在一项新的研究中,来自德国杜塞尔多夫大学的研究人员利用23个起源于世界各地的春大麦自交系杂交而来的45个分离群体绘制了高密度的遗传图谱,在全基因组和单条染色体水平上评估了栽培大麦重组率变异的程度和分布,量化了一般和特殊重组效应的重要性,评价了基因组选择方法预测重组率变异的能力。相关研究结果于2021年11月16日在Plant Biotechnology Journal期刊上在线发表,论文标题为“Genomic prediction of the recombination rate variation in barley – A route to highly recombinogenic genotypes”。

     研究人员利用23个起源于世界各地的春大麦自交系杂交而来的45个分离群体对DRR(Double Round-Robin)群体间的遗传变异和亲本分离进行了分析,PCA分析结果表明,DRR群体的亲本较好地代表了多样性小组的基因型空间。在DRR群体及其亲本近交系的PCA中,每个DRR群体的近交系聚集在其亲本近交系的位置之间,从而表明没有系谱错误。
      绘制了45个DRR群体所有染色体的重组率热图以及23个亲本自交系的全染色体表型热图,估计了一般重组效应(GREP)。较深的颜色表示较高的重组率或Grep值。在y轴上,群体和自交系分别根据重组率的欧几里德距离和每条染色体的Grep值按其等级完全聚类进行排序。
     栽培大麦群体间的全基因组重组率变异较大,为0.31~0.73 cM/Mbp(中位数为0.45 cM/Mbp)。在10 Mbp窗口中检测了到重组率的局部差异,种群间的重组率在远端区域差异较大,重组率在1.21~6.45 cM/Mbp之间。然而,当通过计算变异系数来校正基因组间重组率的平均差异时,在着丝粒周围区域观察到比远端区域更高的群体间重组率变异。此外,还发现远端和着丝粒周围区域与全基因组重组率显著相关。重组率与基因密度呈显著正相关。在不同群体的染色体重组率以及多样性小组的历史重组分析中也发现了同样的趋势。
      综上所述,本研究揭示了模式种大麦分离群体间的重组率差异较大。此外,这种变异主要是由于个体亲本自交系的综合效应造成的,只有大约12%的变异是由双亲组合引起的。此外,该研究提出了一条路线,并描述了利用自然变异系统地操纵重组率所需的方法。该工作对未来大麦的育种工作具有重要的指导意义。

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