[發(fā)明專利]一種基于基因組學構建煙草核心種質的方法及其應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011283769.0
• 申請日: 2020-11-17
• 公開（公告）號: CN112359102A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設計）人: 劉國祥;李洋洋;馮全福;張興偉;楊佳蒴;李尊強;佟英;周志成;胡日生;楊愛國;戴培剛;向世鵬;李媛
• 申請（專利權）人: 中國農業(yè)科學院煙草研究所;中國煙草中南農業(yè)試驗站
• 主分類號: C12Q1/6869
• 分類號: C12Q1/6869;C12Q1/6895
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 瞿曉晶

本發(fā)明公開了一種基于基因組學構建煙草核心種質的方法及其應用，屬于分子生物學、基因組學、種質資源學技術領域。本發(fā)明對煙草種質資源群體進行簡化基因組測序，采用測序數(shù)據(jù)質量控制、SNP檢測篩選、群體分層分析，并進一步通過IBS和K?means分析，將整個種質資源大群體分成200個子群，在子群中隨機挑選結合背景篩選，構建得到能夠代表整個煙草種質資源大群體的核心種質。本發(fā)明所述方法能夠提高核心種質構建效率，并很好的保留原始群體的遺傳結構，對提高種質資源利用效率有重要意義。

技術領域

本發(fā)明涉及分子生物學、基因組學和種質資源學技術領域，具體涉及一種基于基因組學構建煙草核心種質的方法及其應用。

背景技術

煙草是重要的經(jīng)濟作物，通過多種生態(tài)環(huán)境條件的馴化、人工選擇培育加上不斷從國外引進煙草種質資源，使我國成為世界上煙草種質資源保存數(shù)目最多、遺傳多樣性較豐富的國家。盡管我國在品種資源的收集和利用等方面已取得一定成果，但在煙草種質資源鑒定和遺傳多樣性研究上仍相對薄弱，沒有開展系統(tǒng)性、全面性的資源遺傳多樣性研究工作，這使得現(xiàn)有保存的煙草種質資源沒有得到充分利用。

1984年，F(xiàn)rankel等提出構建核心種質(Core collection)的概念和方法，提出采用一定的方法選擇整個種質資源的一部分，用最小的資源數(shù)量最大程度地代表其遺傳多樣性，為高效利用種質資源提供有效途徑。核心種質資源具有異質性、多樣性和代表性、實用性、動態(tài)性等特征。由于核心種質是從大量遺傳資源中篩選出的具有代表性的、有研究或應用價值的種質，通過對其進行優(yōu)先精準鑒定評價，能及時發(fā)現(xiàn)優(yōu)良種質，從而盡早盡快的認識和利用所收集的種質資源中包含的優(yōu)良基因或特異基因，提高種質資源的管理和利用效率。另外，核心種質的建立被證明是快捷有效地探索種質資源庫中未開發(fā)的優(yōu)異等位變異的理想途徑。核心種質資源庫有利于種質資源的保存、新材料的鑒別和種質改良效率的提高。目前已有15個國家建立了60多種作物核心種質庫。

隨著基因組學技術不斷發(fā)展，基因組學相關技術已應用到煙草育種的各個方面。煙草種質資源研究前期主要利用二代分子標記(AFLP、SSR等)進行遺傳多樣性分析和指紋圖譜構建工作，基因組學技術利用較少，不能很好滿足煙草種質資源研究需求。因此，充分利用基因組學技術服務煙草種質資源研究和利用工作，不僅能為種質資源的有效收集和保護提供理論指導，也能為闡明作物起源和演化、全面評估種質資源結構多樣性提供核心理論和技術，同時能夠大幅提高基因發(fā)掘和種質創(chuàng)新效率。截止目前，尚未有基于基因組學構建煙草核心種質方法的相關報道。因此，開發(fā)一種基于基因組學構建煙草核心種質的方法，通過借助基因組學先進的技術手段進行煙草核心種質構建工作，快速有效的對核心種質進行分子層面研究，通過優(yōu)異等位變異位點的挖掘、群體遺傳結構和背景的深入解析，達到煙草種質資源的高效利用和種質資源的科學管理成為本領域迫切需要解決的一個技術問題。

發(fā)明內容

為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于基因組學構建煙草核心種質的方法，能夠提高煙草核心種質構建效率，并很好的保留原始群體的遺傳結構，提高種質資源的利用效率。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術方案：

本發(fā)明提供了一種基于基因組學構建煙草核心種質的方法，包括以下步驟：

1)提取原始群體煙草樣本基因組DNA，進行DNA樣品檢測、建庫、簡化基因組測序，獲得測序數(shù)據(jù)；

2)對步驟1)獲得的測序數(shù)據(jù)進行質量控制、比對參考基因組，檢測、篩選獲得SNP位點；

3)對步驟2)獲得的SNP位點進行群體分層、IBS和K-means分析，確定原始群體的子群；

4)對步驟3)獲得的子群進行隨機抽樣、結合資源背景篩選，構建煙草核心種質。

優(yōu)選的，所述DNA樣品檢測包括：瓊脂糖凝膠電泳分析DNA的純度和完整性，Qubit對DNA濃度進行精確定量。