一种水稻基因组基因标识的新方法技术

一种水稻基因组基因标识的新方法1基因组测序与数据分析。2品种特异基因标识。提供全基因组标识，代表品种全基因组特异性。提供基因标识，揭示品种基因结构、基因功能。揭示品种来源、昭示新一代品种基因特征。基于分子育种，发展设计育种，发展新一代品种。现代育种往往采用常规育种与分子育种方法相结合。约有半数的育种家在发展“设计育种计划”，未来的育种更多地依赖核心种质、骨干亲本和推广品种。本技术具有持续降低成本、提高育种效能、发展系列品种的有益效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物学的基因组基因标识方法，特别涉及。
技术介绍
在科学层面，国际上陆续专利技术了第一代、第二代、第三代分子标记。这些标记用于DNA指纹制作，定位基因，分子标记辅助选择，鉴定真假杂种，甚至有的还用于标记某些特定基因。在一些生物保护中，还有用一些标识物(如大熊猫粪便)标识动物存在，预测种群数量等。在医学领域，有的用标识物(如肠粘膜脱落细胞)标识直肠癌病程特征。在一些癌症预后中，还有标识数·个基因的报道。在技术层面，小卫星DNA指纹、微卫星标记、SNP单倍型、基因序列等，都有相关技术开发，用以标识品种专利、品种保护权的先例。对作物品种，通过品种审定、品种保护、专利保护等一系列措施，在一定程度上保护了品种所有权人的专利技术权和使用权。但是，以上技术具有如下问题及不足:(I)专属技术界定不足在水稻、玉米、小麦、大豆、棉花等主要作物中，某些核心亲本作为公共亲本配租，决定了品种特异性、一致性、稳定性等方面的“实质等同”(没有根本的区别或足够大的区别)。以水稻品种“丰两优I号”(广占63/93-11)和“扬两优6号”(广占63/扬稻6号)两个品种(组合)没有很大的差别。因为扬稻6号和9311本来就是一个基本品种的两个名称。在玉米品种指纹绘制中，一般也只是几个微卫星标记的标记，在核心亲本被用来作为主要配租亲本的现有育种体系中，难免以更换名称、寻找变异系等方式提交品种权申请，生产姊妹系等方式投入生产，专属技术界定不足。(2)缺乏足够的“质”、“量”界定以几个微卫星标记指纹图谱，一个或几个基因界定品种，无论在“质”或“量”上都显不足。微卫星只是基因组中重复序列的一种，2-6个碱基的重复一般不能说明重要性状的实质。而一个或少数几个基因的界定也同样不能界定一个品种的本质特征。一般而言，品种属性应是更多性状属性的总和。以产量、株高、生育期、品质等农艺性为例，多是由数量性状位点(QTL)决定的复杂性状，一般不能简单的由一个基因或少数几个基因决定。(3)缺乏“系谱学”依据品种多是由系谱决定的特殊基因型或生态型。以水稻杂交组合“汕优63”(珍汕97A/明恢63)为例，父本“明恢63”的亲本组合为“IR30/圭630”。汕优63是我国推广面积最大的杂交组合。由明恢63为亲本，选育出131个恢复系，审定249个杂交组合。其中，恢复系198的系谱是DT713/明恢63，仍然保持了明恢63理想株形、分蘖力强、群体繁茂的特点。现有的标记体系难以体现系谱特征和品种缘源
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题:通过全基因组测序、特定单倍型鉴定、目标基因跟踪，增加技术鉴定的性质和成分。以几个微卫星标记指纹图谱，一个或几个基因界定品种，无论在“质”或“量”上都显不足。微卫星只是基因组中重复序列的一种，2-6个碱基的重复一般不能说明重要性状的实质。而一个或少数几个基因的界定也同样不能界定一个品种的本质特征。一般而言，品种属性应是更多性状属性的总和。以产量、株高、生育期、品质等农艺性为例，多是由数量性状位点(QTL)决定的复杂性状，一般不能简单的由一个基因或少数几个基因决定。I)增加标记数量---由现有技术体系的一个或少数几个标记改为全基因组SNP标记。2)建立基因标识体系一由“分子标记”改为“基因标识”。分子标记定义:有A则有B，则B为A的分子标记。基因标识定义:与品种特异性、稳定性、一致性有关的形态特征、酶学变化、分子标记、多态基因、特有基因、品种单倍型、品种基因型、品种基因构型的总称。由分子标记改为基因标识后，更直接，更本质。(2)缺乏足够的“质”、“量”界定以几个微卫星标记指纹图谱，一个或几个基因界定品种，无论在“质”或“量”上都显不足。微卫星只是基因组中重复序列的一种，2-6个碱基的重复一般不能说明重要性状的实质。而一个或少数几个 基因的界定也同样不能界定一个品种的本质特征。一般而言，品种属性应是更多性状属性的总和。以产量、株高、生育期、品质等农艺性为例，多是由数量性状位点(QTL)决定的复杂性状，一般不能简单的由一个基因或少数几个基因决定。品种标识需要从“质”和“量”两个方面界定。I) “质”的界定品种的“质”主要表现为，该品种与其他品种显著不同(特异性)。比如，产量、品质、抗性、适应性(如生育期、抽穗期、灌浆期、收获期等)，至少，全基因组标识中包括一个重要基因标识(如上描述)。2) “量”的界定品种在“量”的表现为，基因组有显著的差别。比如，该品种基因组(个体基因组)与其他品种基因组有I%的差别。要解决的技术问题:在“质”和“量”两个向度做出标识。(3)缺乏“系谱学”依据品种多是由系谱决定的特殊基因型或生态型。以水稻杂交组合“汕优63”(珍汕97A/明恢63)为例，父本“明恢63”的亲本组合为“IR30/圭630”。汕优63是我国推广面积最大的杂交组合。由明恢63为亲本，选育出131个恢复系，审定249个杂交组合。其中，恢复系198的系谱是DT713/明恢63，仍然保持了明恢63理想株形、分蘖力强、群体繁茂的特点。现有的标记体系难以体现系谱特征和品种缘源。要解决的技术问题:一个品种系谱学依据，主要从以下两个方面获取:I)全基因组结构与基因组成从全基因组结构看，能反映品种遗传结构结构的轮廓(profile)。2)主要农艺性状基因从主要农艺性状基因看，可以了解基因组成、基因来源和基因交换(如籼粳杂交基因组印记)。根据“进化非同步理论”，全基因组进化和重要农艺性状基因进化可能存在非同步现象。这为我们解决“全基因组基因标识”提供了理论依据和技术依据。技术方案:(1)基因组测序与数据分析测序采用重测序原理，基因组DNA切割成500bp片段，同时进行两端测序，读取双末端各90bp片段序列。所得序列与参考基因组序列(日本晴基因组序列)进行比对。分析方法如下:I)比对所有测序所得的短序列通过SOAPaligner和参考序列进行比对,在比对时,所有reads都经过了如下的处理:如果一个原始的read无法比对上参考序列，其第一个和最后两个碱基将会被去除，之后再和参考序列进行比对。如果仍然无法匹配，则再去掉最后两个碱基再比对，迭代进行，直到能够匹配或reads短于某一固定长度(一般27bp)为止。根据比对结果，计算出平均深度和覆盖度。2) 一致序列组装和SNP检测根据比对结果，综合考虑数据特征、测序质量及实验方面的影响因素，利用贝叶斯模型，在实际观察到的数据基础上计算出每个可能的基因型概率。挑选出概率最大的基因型作为该测序个体的特定位点的基因型，并在此基础上给出一个反映该基因型准确的质量值，并且得到一致序列。在一致序列的基础上，对于参考序列存在着多态性的位点进行筛选和过滤，例如要求质量值Q:Q = -1Olge (e为碱基测序错位率)大于20，最少2个(这个数受到测序深度的影响，不同测序深度可能有所不同)reads支持等。并且符合以下三个条件:Q20质量截止(质量值Q20以下的SNPs过滤掉)，Copy number数小于2 (指覆盖该位点reads唯一'丨生的平均数)，SNP位点彼此至少相隔5bp。3) Short InDel 检测在Short InDel检测中，比对reads必须满足paired_end要求,并且仅在一个末端包含比对上的gap 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水稻基因组基因标识的新方法，其特征在于：方法和步骤：(1)基因组测序与数据分析；1)比对，2)一致序列组装和SNP检测，3)Short?InDel检测，4)SV(结构变异)检测。(2)品种特异基因标识。1)染色体倒位标识，2)品种特异基因标识。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王松文，张欣，施利利，丁得亮，崔晶，亓娜，王庆庆，
申请(专利权)人：天津农学院，
类型：发明
国别省市：