籼稻品种基因组中逆转座子Tos17的鉴定与研究

　　

摘要：

【目的】 Tos17是水稻基因组中的一类逆转座子。在粳稻品种日本晴中，位于第7染色体上的一个Tos17（Tos17 ^Chr.7）在组织培养中可被激活。研究我国籼稻品种中Tos17的基因组学特征，确定其在组织培养中可否被激活而影响生物技术育种。【方法】 从公共数据库中获取籼稻品种或杂交稻亲本的高质量基因组重测序数据，定制开发程序鉴定和分析Tos17的插入位点，并采用IGV软件和PCR验证鉴定结果。通过层次聚类和主成分分析对品种进行分类，基于全基因组单核苷酸多态性（single-nucleotide polymorphism，SNP）数据构建系统发育树，并运用Mantel检验评估其与Tos17单倍型的关联性。同时，采用农杆菌介导法培育籼稻品种成熟胚愈伤组织转化植株，并分析其Tos17数量的变化。【结果】 开发了一个鉴定Tos17的程序Tos17-finder，在1 511份籼稻品种中共鉴定到23个插入不同位置的Tos17。12个Tos17位于已注释基因的内部或其上下游2 kb范围内，其余11个位于基因间区。1 511个品种在第10染色体上均有一个与日本晴一致的Tos17（Tos17 ^Chr.10），在第2染色体上有2个高频率出现的拷贝，即Tos17 ^Chr.2-1（79.0%）和Tos17 ^Chr.2-2（83.7%），但只有85个（5.6%）品种携带Tos17 ^Chr.7。Tos17在每个品种的平均拷贝数为4.0个，其中，有11个品种的Tos17拷贝数多达8个，还有35个品种只检测到Tos17 ^Chr.10。根据基因组SNP，将1 511个品种分为3个亚群，每个亚群均与Tos17单倍型存在一定相关性。采用农杆菌介导遗传转化，共培育5个籼稻品种的125株T₀转基因苗，并获得了高质量基因组重测序数据，经分析，未发现有新的Tos17插入。开发了一个能准确区分Tos17 ^Chr.7和其他Tos17的分子标记。【结论】 籼稻品种中Tos17的基因组学特征与粳稻品种日本晴存在一定差异，可以用本试验开发的分子标记快速检测待测材料是否携带可被激活的Tos17 ^Chr.7。