二代测序解开三叶草的秘密

　　

生物通报道：在三叶草的帮助下，爱尔兰守护神圣帕特里克形象地阐明了基督教圣父、圣子、圣灵三位一体的教义，不过要揭开三叶草自己的遗传学秘密可并不容易。日前，爱尔兰研究人员通过二代测序技术，为白三叶草（Trifolium repens）绘制了目前最详细的遗传变异图谱，文章发表在BMC Genomics杂志上。

三叶草是畜牧业的重要高蛋白来源。爱尔兰农业和食品发展部的Dan Milbourne及其同事，向人们展示了迄今为止最为详尽的白三叶草基因组图谱，他希望这项成果能够帮助人们改良这种作物。

作为一种重要的作物，白三叶草一直吸引着研究者们的目光。2007年人们首次对白三叶草进行了测序，并于2010年发现了决定其四叶突变体的关键基因区域。白三叶草具有四套染色体，而且基因组中具有大量的等位基因，因此解析白三叶草遗传学变异颇具挑战性。

在这项最新研究中，Milbourne的团队在白三叶草基因组中鉴定了近210,000个DNA单碱基突变（或称单核苷酸多态SNP），并分析了这些突变的来源。

白三叶草是四倍体，其中额外的两套染色体被称为亚基因组sub-genome。为了分析白三叶草基因组中的突变是源于亚基因组还是等位基因，研究人员对第八代白三叶草近交种系进行了测序。这些近交种系中，来自亲本的亚基因组是完全纯合的。

研究人员对第八代白三叶草近交系进行了454焦磷酸测序，生成了约760,000个转录本，他们对这些数据进行组装和注释，得到了参考转录本集合。随后他们在Illumina二代测序平台上测序了，包含24种不同基因型的混合样本和第八代近交系样本，分别生成了一千四百万和五百万读取数据。

最后，研究人员将Illumina测序结果与参考转录本进行比对，创建了白三叶草的SNP文库，并且确定了这些SNP的来源。研究人员指出，二代测序技术大大简化了他们的工作，使他们能够得到目前最详尽的白三叶草遗传学变异谱。

拟南芥等模式生物的基因组分析很简单，但现实中的农作物具有更为复杂的基因组，给研究者们带来了不少挑战。在这一方面，二代测序技术能够成为科学家们的有力助手，白三叶草就是一个很好的例子，Milbourne说。

参考文献：

Nagy, I. et. al. (2013). “A hybrid next generation transcript sequencing-based approach to identify allelic and homeolog-specific single nucleotide polymorphisms in allotetraploid white clover.” BMC Genomics. 14(100): 1-36.

Zhang, K. et. al. (2007). “Genome mapping of white clover (Trifolium repens L.) and comparative analysis within the Trifolieae using cross-species SSR markers.” Theor Appl Genet. 114(8): 1367–1378.

Tashiro, R. et. al. (2010). “Leaf Trait Coloration in White Clover and Molecular Mapping of the Red Midrib and Leaflet Number Traits.” Crop Science. 50 (4): 1260-1268.

Sawbridge, T. et. al. (2003). "Generation and analysis of expressed sequence tags in white clover (Trifolium repens L.)". Plant Sci 2003, 165:1077–1087

 

（生物通编辑：叶予）