植物突變體庫（三）——大白菜突變體庫

賽思基因（

www。scientsgene。com），專注遺傳轉化技術的應用於開發，致力於打破基因型限制，助力基因編輯育種。

文章資訊

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題目：Construction of a high-density mutant population of Chinese cabbage facilitates the genetic dissection of agronomic traits

作者：Xiaoxue Sun，WeiMa，ShuxingShen，FengCheng，JianjunZhao等

單位：Hebei Agricultural University and Chinese Academy of Agricultural Sciences

期刊：Molecular Plant

日期：Available online 9 February 2022

摘要

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大白菜（ Brassica rapa ssp。 pekinensis ） 是具有重要經濟意義的蔬菜。為了促進大白菜的功能基因組研究，作者使用雙單倍體自交系A03作為親本，產生了約8000個M2的甲磺酸乙酯（EMS）突變體群體。A03的基因組被測序並用作全基因組水平基因突變的高通量功能的參考。共 300個M2至M5的EMS突變體經過表型篩選，然後測序，得到了750629個 SNP 和46272個InDel突變，覆蓋了A03基因組中所有預測基因的98。27%。此外，作者還建立了大白菜EMS突變資料庫（CCEMD，www。bioinformaticslab。cn /EMSmutation/home） 以增加這種突變種群資源的可用性。總之，本研究在表型和基因型水平上對大白菜EMS突變體集合進行了大規模篩選，這將有助於大白菜的基因挖掘。

技術路線

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主要結果

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4。1 A03親本的基因組組裝和註釋

組裝的 A03 基因組大小為 403。20 Mb，比大白菜參考基因組Chiifu （v3。0， 353。14 Mb） 大約大 50 Mb （ Zhang et al。， 2018）。A03 基因組包含 1222 個 contig，contig N50 大小為 4。29 Mb。與其他大白菜基因組相比，A03 基因組具有更多最近插入的轉座因子 （TE） 序列。

4。2 300個突變體的全基因組重測序和突變篩選

在7756個M2植物中鑑定了2793個與生長相關的突變體。對突變體在幼苗、蓮座、抽穗和生殖階段的可見表型進行評估，並根據葉形、葉色、葉頭形態和開花等特徵分為10大類和29個亞類。

選擇了300個突變體進行進一步的表型分析和基因組測序。從300個突變株系中獲得了1。93TB的資料，範圍從每株 50。1Gb到93。1Gb，對應於 15。90 倍的測序深度。在M2、M3、M4和M5代中，純合突變的百分比分別為21。29%、24。02%、28。91%和29。35%（圖2A ），與基因型的最終固定一致對於突變位點。每個突變體平均包含 9697個SNP （圖 2B） 和 2492 InDels。10條染色體上的突變分佈如圖2C所示。

4。3 300 個 EMS 突變體的集合包含許多功能突變

基於參考基因組註釋，750629個SNP突變中有53。90%位於基因內部，覆蓋了46955個基因（佔所有基因的98。27%）（圖2D）。研究者在基因編碼序列中檢測到216054 個SNP，影響了41322 個基因（佔所有基因的 86。49%）。其中，105430個SNP改變了35748個蛋白質序列，以下將其稱為功能性SNP。A03突變體群體中的突變，每個基因平均包含三個功能性SNP，24705 個基因包含兩個以上的功能性SNP，25524個基因包含兩個以上的功能性SNP。

4。4 A03突變體群體的

資料庫

建立了大白菜EMS突變資料庫（CCEMD，www。bioinformaticslab。cn /EMSmutation/home ），幫助研究人員有效利用A03突變種群的資源。300 個突變體的表型和基因型資料可在資料庫的變異模組中獲得。提供基因搜尋功能，使用者可以根據相應的擬南芥搜尋單個A03直系同源物基因標識。檢索到的A03基因ID 可用於獲取突變資訊，包括A03群體中攜帶該基因突變的所有樣本和詳細的基因型資訊，例如突變位置、註釋的突變型別和突變效果的水平。研究者還為 A03 突變群體中的單個樣本提供了一個搜尋工具，該工具生成了一個表格，其中包含在給定樣本中攜帶突變的所有基因。單擊表中的基因 ID 將引導使用者訪問基因搜尋服務中提供的相同詳細突變資訊。為每個突變樣本提供了花環和抽穗階段突變表型的照片，幫助研究人員輕鬆選擇感興趣的基因和材料。

研究者在CCEMD下載模組中提供了A03突變體種群的所有資料集以供批次下載。這些資料集包括A03的基因組和基因註釋，A03是衍生突變種群的野生型對照；關於群體中突變位點、相關基因和突變樣本的資訊；和突變基因的功能註釋。研究者還提供了一個聯絡模組，研究人員可以透過該模組查詢感興趣的種子。

結論

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在這項研究中，使用自交系B。 rapa L。 ssp的種子產生了大量EMS誘變的大白菜突變體群體。pekinensis cv。 A03，是一種向外彎曲的抽穗型別，具有自我相容性並可以產生大量種子。研究者對野生型A03基因組進行了測序和組裝，並將其用作後續突變變異分析的參考。在幼苗、蓮座叢、抽穗和開花期間對突變體的形態進行了表徵階段。進一步選擇和重新測序了300個突變體，並鑑定和表徵了這些突變體中的SNP和 InDels。研究者還進行了實驗來證明研究者的突變體用於正向和反向遺傳研究。EMS 種群作為功能基因組研究的綜合遺傳資源，將有助於發現複雜農藝性狀的因果基因，以促進大白菜的遺傳改良。

原文連結

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https：//www。sciencedirect。com/science/article/pii/S1674205222000545

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