一种大麦全基因组液相芯片及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种大麦全基因组液相芯片及其应用，属于基因芯片技术领域。本发明专利技术共筛选了500个SNP位点，包含定位于大麦“MorexV3”版本参考基因组上的176个SNP位点及前期已知的324个SNP位点设计液相芯片，利用这500个SNP位点开发设计了一种液相芯片，利用靶向捕获测序技术可实现大麦品种的基因分型。结果表明，本发明专利技术提供的液相芯片在大麦品种的纯度鉴定、群体遗传分析和重要农艺性状调控基因的初级遗传定位等基础研究或育种工作中具有良好的应用效果。应用效果。应用效果。

【技术实现步骤摘要】
一种大麦全基因组液相芯片及其应用


[0001]本专利技术属于基因芯片
，具体涉及一种大麦全基因组液相芯片及其应用。

技术介绍

[0002]大麦(Hordeum vulgare L.，2n＝2x＝14，HH)是当今世界第四大禾本科粮食作物，我国大麦单产大幅度提升，得益于高产抗病抗逆新品种的选育及其大面积推广使用，而大麦新品种选育依赖于优异资源的发掘鉴定和优异基因的育种利用。
[0003]分子标记技术是遗传学研究的重要工具，也是鉴定和利用大麦优异资源和优异基因的重要技术方法。在大麦中，目前开发了多种分子标记类型，包括扩增片段长度多态性(Amplified Fragment Length Polymorphism，AFLP)、简单序列重复多态性(Simple Sequence Repeat，SSR)、序列标签位点多态性(Sequenced
‑
Tagged Site，STS)、单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism，SNP)等。这些传统分子标记技术的通量低，限制了其在大规模群体样品中的应用。随着基因芯片技术和高通量测序技术的出现，衍生出固相芯片(SNP array)、简化基因组测序(Genotyping
‑
by
‑
sequencing，GBS)、外显子组捕获测序(Exome
‑
capture sequencing)和全基因组重测序(whole
‑
genome shotgun sequencing，WGS)等基因组研究技术方法，为大麦高密度分子标记的开发和育种利用提供了技术支持。但其中全基因组重测序的成本高，不适用于基因组庞大的作物类；简化基因组测序成本低，但存在序列捕获的随机性强、不同批次试验间可重复性与可比较性低。
[0004]基于多重DNA聚合酶链式反应(Multiplex Polymerase
‑
Chain
‑
Reaction，mPCR)的扩增子测序(Amplicon
‑
sequencing)技术是在传统简化基因组测序基础上的一种改进，其基本原理是利用序列特异性引物扩增基因组短片段，随后通过测序文库构建、高通量测序、生物信息学等流程完成样品的基因分型。该技术具有可重复性高、准确性高、通量高、成本低等特点，可以用于品种纯度鉴定、群体遗传结构分析和重要农艺性状调控基因的遗传定位等基础研究或育种工作。决定该技术实施效果的关键因素是：1)采用序列特异性的寡核苷酸引物捕获基因组序列特异性短片段，即片段唯一性；2)捕获的基因组序列特异性短片段在大麦群体样品中具有丰富的遗传变异，即片段多态性。
[0005]针对上述两点关键因素，本专利技术目的为发掘一套可靶向特异性DNA片段、片段内核苷酸变异丰富、片段在大麦基因组均匀分布的SNP标记位点，并利用该套位点设计液相芯片，以及测试该液相芯片在大麦品种纯度鉴定、大麦群体遗传结构分析和大麦重要农艺性状调控基因的遗传定位等方面的应用效果。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的是提供一种大麦全基因组液相芯片及其应用，可用于大麦的基因分型，包括大麦品种的纯度鉴定、群体遗传分析和重要农艺性状调控基因的初级遗传定位等基础研究或育种工作中。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0008]一种大麦全基因组液相芯片，该液相芯片的基因分型对象包括500个SNP位点，该液相芯片由定位于大麦“MorexV3”版本参考基因组上的176个SNP位点及已知的324个SNP位点设计所得；其中，该176个SNP位点的位点信息如下所示，该324个SNP位点是从已发表论文“Exome sequencing of geographically diverse barley landraces and wild relatives gives insights into environmental adaptation.Nature Genetics,2016Sep；48(9):1024
‑
1030.doi:10.1038/ng.3612.”报道的SNP位点信息中筛选出的均匀分布于大麦基因组7条染色体上所得；
[0009][0010][0011][0012]其中，物理位置的编号中，chr1H、chr2H、
……
、chr7H表示该位点所在的染色体，后续的数值表示该位点在该染色体基因组上的物理位置。
[0013]本专利技术提供的液相芯片在大麦品种纯度鉴定、大麦群体遗传结构分析、大麦农艺性状遗传定位或大麦分子标记辅助选择育种中的应用。
[0014]本专利技术的有益效果体现在：
[0015]本专利技术从大规模测序数据中发掘到176个新的、在大麦基因组7条染色体均匀分布的SNP位点，结合另外324个已报道的大麦基因组SNP位点，设计出一种适用于大麦品种基因分型的液相芯片，在大麦遗传学研究与育种应用领域均具有较高应用价值。
[0016]本专利技术所涉及的液相芯片基于靶向捕获测序技术，不仅可以对目标位点进行分型，同时目标位点周围一定范围内的SNP也可以被准确分型，因此可以得到比预期标记位点更多的SNP分型信息。与传统固相芯片相比，灵活性较高，可以根据应用需要随时添加标记
位点；同时，液相芯片依托二代测序平台，分型成本较低，为大规模分型提供技术手段。
[0017]相比于简化基因组测序或全基因组重测序，本专利技术有明显的价格优势和时间成本优势，多数研究单位或应用单位在经济上可承受利用该液相芯片进行大规模种质材料的基因分型，结果稳定可靠，且能在较短时间内获得检测的结果，为促进大麦的遗传改良与育种工作由显著的推动作用。
附图说明
[0018]图1为本专利技术中包含SNP位点在大麦基因组7条染色体上的位置分布图。
[0019]图2为利用本专利技术设计的大麦液相芯片进行大麦品种遗传结构分析的结果。
[0020]图3为利用本专利技术设计的大麦液相芯片进行大麦品种纯度鉴定的结果。
[0021]图4为利用本专利技术设计的大麦液相芯片进行大麦籽粒皮皮/裸性控制基因遗传定位的结果。
具体实施方式
[0022]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023](1)通过大麦品种全基因组重测序(WGS)获得高密度的单核苷酸多态性位点。
[0024]针对800份全球来源的(其中，中国来源500份、日朝韩来源150份、西亚与南亚来源20份、欧洲来源100份、美洲来源30份)、遗传变异丰富的大麦地方品种，利用高通量测序技术平台(本试验采用北京贝瑞和康生物技术有限公司HiSeq 2000测序平台)对每个品种进行基因组DNA 0.6
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大麦全基因组液相芯片，其特征在于，该液相芯片的基因分型对象包括500个SNP位点，该液相芯片由定位于大麦“MorexV3”版本参考基因组上的176个SNP位点及已知的324个SNP位点设计所得；其中，该176个SNP位点的位点信息如下所示：
其中，物理位置的编号中，chr1H、chr2H、
……
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨平，高广奇，蒋枞璁，严露曦，
申请(专利权)人：中国农业科学院作物科学研究所，
类型：发明
国别省市：