摘 要

本研究对杨树一个杂交群体的两个亲本,即母本美洲黑杨（Populus deltoides）和父本小叶杨（P. simonii）,进行了全基因组重测序,通过De novo拼接获得两个亲本基因组的Contig序列，随后进行了SSR分子标记的开发和比较研究。在两组亲本Contig中，通过Blast比对共识别了712,110条同源序列。使用misa软件识别SSR位点，在美洲黑杨的95,171条序列里发现了108,811个SSR重复序列，其中完全重复型97,843个，复合型5,484个；在小叶杨88,861条序列里发现了102,266个SSR重复序列，其中完全重复型90,874个，复合型5,696个。本次实验识别的SSR序列包含单核苷酸重复到六核苷酸重复，其中单核苷酸重复是最丰富的重复类型，在美洲黑杨序列中占SSR总类型的73.94%，在小叶杨中占SSR总类型的72.27%。通过对两组数据中识别到的SSR序列比较可发现，小叶杨基因组中存在一些与亲本共同序列差异较大的SSR重复序列，利用这些SSR重复序列可以研究杂交群体的遗传变异。最后用primer3软件对SSR重复序列设计引物,对每个符合设计条件的SSR重复序列primer3可以设计3组引物，在美洲黑杨中有57,795个SSR重复序列成功设计出了引物，在小叶杨中有53,476个SSR重复序列成功设计出了引物。

关键词：杨树基因组；简单重复序列（SSR）；SSR引物；二代测序

Identifying SSR Markers in Populus Based on the Next Generation Sequencing Technology

ABSTRACT

In this study, the genomes of Populus deltoides (♀) and P. simonii (♂) were sequenced with the next generation sequencing technology. The parental reads were clustered into contigs by De novo assembly with SOAPdenovo. Simple sequence repeats (SSRs) were also identified and compared with each other in parental sequences. As a result, 712,110 homologous sequences were found by blast between two parents’ contigs. By using misa, 108,811 SSRs were identified from 95,171 sequences of P. deltoides. These SSRs contain 97,843 perfect type SSRs and 5,484 compound type SSRs. In the same way, 102,266 SSRs were identified from 88,861 sequences of P. simonii. These SSRs contain 90,874 perfect type SSRs and 5,696 compound type SSRs. In this research, the identified SSR repeat motifs range from mononucleotide to hexanucleotide. The most repeat motifs of all are the mononucleotide repeats, which account for 73.94% of the total number of SSRs in P. deltoids and 72.27% in P. simonii. By comparing two sets of SSRs found in two parents’ genomes, we found some useful SSRs which are largely different between P. deltoides and P. simonii. We can make use of these different SSRs to study the genetic variation of hybridization population. Finally, three pairs of primers were designed for each eligible SSR by primer 3. Consequently, there are 57,795 SSRs which were designed primers successfully in P. deltoids and 53,476 SSRs in P. simonii.

Key words：Populus genome；SSR；SSR primer；second generation sequencing

目 录

1 前言 - 1 -

1.1 杨树 - 1 -

1.2 SSR分子标记 - 2 -

1.3 二代测序技术 - 3 -

2 材料与方法 - 4 -

2.1 实验材料 - 4 -

2.2 实验方法 - 4 -

2.2.1 短序列拼接 - 4 -

2.2.2 识别SSR重复序列 - 4 -

2.2.3 为SSR设计引物 - 6 -

3 结果与分析 - 9 -

3.1 SSR分子标记识别结果 - 9 -

3.1.1 美洲黑杨序列中的SSR分子标记 - 9 -

3.1.2 小叶杨基因组序列中的SSR分子标记 - 12 -

3.2 SSR分子标记识别结果分析 - 15 -

3.2.1美洲黑杨序列中SSR重复序列与小叶杨基因组序列中SSR重复序列中的共同点分析 - 15 -

3.2.2美洲黑杨序列中SSR重复序列与小叶杨基因组序列中SSR重复序列中的不同点分析 - 15 -

结 论 - 18 -

致 谢 - 19 -

参考文献 - 20 -

1 前言

1.1 杨树

杨树，为杨属（Populus）树种的统称，属于杨柳科（Salicaceae），分布广泛，全世界杨属树种约100余种。杨树是防护林、水土保持及人工用材林的重要树种。杨树不仅具有重要的生态价值和经济价值，还易于开展生物学基础研究。目前杨树已被广泛地接受为多年生植物基因组研究的模式物种。因为杨树具有其自身的生物学特性：（1）生长迅速；（2）种子成熟快；（3）基因组较小，约为550Mbp和水稻基因组较接近，是拟南芥基因组的4倍而比松属树种小40倍；（4）杨属各种的染色体数目一致（2n=38）；（5）遗传转化效率高；（6）分布广泛，间种或局群间遗传变异大：（7）许多种间可进行杂交以获得新的遗传变异；（8）营养繁殖容易，有利于数量遗传和分子遗传参数的估算^[1]。

美洲黑杨（P. deltoides）属于杨柳科杨属落叶乔木，广泛分布于北半球温带地区，种质资源非常丰富，不同品种之间的遗传差异性很大，遗传变异非常丰富，其树躯笔直，是黑杨派中及其具有经济效益的树种。美洲黑杨材质柔软、纤维含量高，是造纸和人造板材的最佳原材料，同时它也是北方常见的农村绿化、退耕还林、生态农业树种。美洲黑杨具有生长迅速、抗病虫害的特征，但是绝大多数黑杨派树种适应能力差、生根能力弱、抗干旱能力不强、不耐寒、不耐盐碱。