植物EMS突变基因快速定位及玉米、棉花和小麦突变体库信息

Nature Protocols-番茄快速EMS突变基因定位

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EMS（Ethyl methane sulfonate）诱导突变是育种研究和功能基因研究的利器，然而直到现在，对特定表型相关突变的鉴定仍然是一个非常漫长的任务，许多实验室条件有限，无法负担这样的研究。这篇文章描述了一个简单的Protocol，使用MBS策略鉴定番茄中的突变。

首先，通过筛选在微型栽培品种Micro-tom中产生的EMS突变体集合来分离表现出特定表型的植株。然后通过使突变体（MT，诱变的）与野生型（WT，未诱变的）基因型杂交产生重组F2群体，随后合并表现出相同表型的F2植株（我们称作“混池”）。最后，通过全基因组测序和混池中等位基因分布的分析来鉴定突变基因。整个过程——从分离番茄突变体到鉴定致病突变——只需要6-12个月。该Protocol克服了以前这类研究中的许多限制，使用简单，并且可以应用于在植物培养和基因分型方面条件有限的的大多数实验室。

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An overview of the experimental design of forward genetics screening and detection of causal mutation by mapping-by-sequencing in tomato.

看了上面的流程示意图，是不是非常清晰明了？对测序数据的分析也是一点都不繁复。

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Two-step bioinformatics pipeline foranalysis of whole-genome sequencing data.

文中以番茄EMS诱变为例，用这个Protocol做了一次突变基因的快速定位，下面就是MBS定位结果的示意图。

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Mapping-by-sequencing of Micro-Tom EMS mutants.

文中还结合代谢组对关键基因进行了进一步的分析。

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Mutation in the phytoene synthase gene PSY1 affects fruit metabolism.

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近饱和的B73背景玉米EMS诱变突变体库

中国农业科学院生物技术研究所张春义研究员课题组与齐鲁师范学院的路小铎教授课题组联合，开创性地把EMS诱变技术与外显子捕获技术、二代测序技术结合起来，历时10年，构建了玉米自交系B73为背景、近饱和的EMS诱变突变体库。目前已测序5894份突变体，从中挖掘了746607个导致氨基酸改变的的C->T(G->A)突变位点，覆盖玉米36015个基因(覆盖度91.59 %），平均每个基因有20个能导致氨基酸改变的突变体位点，这是目前全球规模最大、覆盖基因数量最多的玉米突变体库。

双方专家团队还利用该突变体库，结合“正向遗传学”和“反向遗传学”方法开发了高通量、低成本、快速克隆玉米功能基因的方法，并通过鉴定赤霉素的生物合成途径中编码内根-贝壳杉烯合成酶的功能，证明了方法的简便性和可靠性。

突变体数据库:

www.elabcaas.cn/memd/

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小麦EMS诱变突变体库

反向遗传学资源库在二倍体模式生物的功能基因组研究中发挥着重要作用，但相关资源在多倍体材料中相对匮乏。普通小麦属于异源六倍体、进化时间很短，三套亚基因组之间具有很高的相似性，存在功能冗余。很多有利的隐性突变性状不容易表现出来，从而不能够被自然或人工选择。

通过对两个小麦的EMS突变体库，包括1535份四倍体（Kronos）和1200份六倍体小麦材料（Cadenza），进行外显子捕捉测序并分析后，在基因水平上鉴定出了超过一千万的突变位点（平均每个单株存在2705或5351个位点），突变频率大约在35-40个SNP/Kb。对于单个基因来说，大约有23-24个突变位点造成了错义或提前终止。在鉴定突变位点的基础上，作者又对突变位点进行了注释。利用该突变体数据库，我们可以快速鉴定目标基因的突变体材料。山东农业大学付道林组有四倍体Kronos的突变体库，国内感兴趣的研究人员可以向他们申请。

突变体数据库:

www.dubcovskylab.ucdavis.edu/wheat-tilling

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陆地棉EMS突变体库

山东农业大学科学家团队在棉花上首次系统开展了全基因组EMS化学高效诱变育种技术研究，成功构建了异源四倍体陆地棉EMS突变体库（突变数量约12000个），研究成果于2020年4月2日在《植物杂志》上在线发表。研究人员在摸索化学诱变条件的基础上，结合表型鉴定，优化了棉花单基因突变位点检测方法，验证了单基因结合全基因组测序技术对诱变种质鉴定的有效性，获得了陆地棉全基因组相对均匀、基因突变饱和的理想诱变效果，实现了简便快速、经济高效的诱变育种技术。本研究为更高效诱变棉花基因组、人工创制新种质，并拓展诱变作物提供重要技术和参考方法，对促进棉花等作物功能基因组学研究、种质创新与分子育种，具有重要的科学和应用价值。

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注明：本文转自公众号：eplants，仅做分享。