面包小麦基因组高通量遗传分析开题报告

1. 研究目的与意义

小麦是全球第一大粮食作物，广泛用于面包、水饺、面条、饼干的制作，发酵后亦可制成啤酒、白酒等饮品。由于小麦具有庞大且复杂的基因组，所以我们需要了解其遗传学特性，并加以利用，可显著改善各类小麦来源食品的食用性和口感，进而改善人民生活品质。 本工作拟通过对来自面包小麦中国春品种2DS的50个小麦BAC克隆质粒进行提取，并采用二代、三代测序相结合的方式进行序列测定，序列组装及分析。 该研究有利于对包括面粉口感、可加工性相关位点、基因的选择与改良，提升面粉类食品的特性品质。

2. 国内外研究现状分析

国际小麦基因组测序联盟(IWGSC)破译了中国春小麦品种的遗传密码，从而获得了对这种复杂基因组组织的宝贵见解。测序显示了107,891个基因的确切位置和组成及其在染色体和亚基因组中的分布。

西北农林科技大学农学院、旱区作物逆境生物学国家重点实验室的宋卫宁教授团队作为中国唯一参与并承担实质性研究工作的团队，参与完成了7DL染色体物理图谱构建及序列图谱破译工作。

3. 研究的基本内容与计划

研究小麦基因组遗传学特性，并加以利用，改良面粉口感、可加工性相关位点、基因的选择，提升面粉类食品的特性品质。改善各类小麦来源食品的食用性和口感和人民生活品质。

计划是通过对来自面包小麦中国春品种2DS的50个小麦BAC克隆质粒进行提取，并采用二代、三代测序相结合的方式进行序列测定，序列组装及分析。

4. 研究创新点

随着小麦参考基因组序列的不断改进，中国春物理图谱和多个品种重测序数据也为小麦育种提供了新的研究方法。例如，小麦科研人员和育种家已经普遍将单核苷酸多态性标记（SNP）芯片技术用于研究，但这些SNP只是基于拼接不完全的短序列开发，并被粗略地定位在很大的基因区域中。新物理图谱和多品种重测序数据将使得建立长序列的单倍型成为可能。用大规模SNP数据可鉴定与重测序结果一致的基因组区段，不一致的位点可预测新的单倍型。对于关联分析、图位克隆、基因丢失和结构重排诊断等研究有好的促进作用，还能确定基因的拷贝数变异，对一些重要调节基因的功能变异是非常关键的。通过鉴定出目前优良品种的单倍型有针对性从小麦祖先种和地方种中发掘变异类型。

目前取得的进展将在未来几年内大大促进小麦研究，人们已经可以分离出定位图谱区间内的所有基因序列，能通过分析数百个RNA-seq样本来验证这些序列的表达模式，还能比对基因在不同品种见的序列差异来确定单倍型，甚至可以在几天内通过筛选突变体库来验证功能。这些进展有助于快速、准确的检测小麦品种资源所携带的基因，并将用于抗病、优质小麦品种和遗传材料的选育，大大加快育种步伐