5、全基因組變異圖譜及關(guān)鍵途徑基因變化分析

全基因組變異圖譜分析（WGMP），是結(jié)合每個(gè)樣品的測(cè)序Reads對(duì)參考基因組的覆蓋情況和SNP、InDel的分析結(jié)果，以參考序列為標(biāo)尺，把Reads覆蓋情況和SNP、InDel的分布情況展示到環(huán)形的變異圖譜上。從圖上可直觀比較Reads薄蓋度的高低與變異分析結(jié)果的分布情況（圖6）

赤蘚糖醇是戊糖磷酸途徑（PPP途徑）的代謝產(chǎn)物，途徑涉及多個(gè)關(guān)鍵基因。通過(guò)全基因組變異圖譜的數(shù)據(jù)深入分析，赤蘚糖醇合成途徑中的關(guān)鍵基因轉(zhuǎn)酮酶TKL1（YALI0_E06479g）有兩個(gè)堿基發(fā)生單核苷酸多態(tài)性（SNP）變化：位于染色體CR382131.1上739638、740216位的堿基，參考基因組為A、T，Yarrowia lipolytica BBE-I7為G、G，這分別對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)酮酶TKL1的第412位和220位氨基酸。染色體CR382131.1上739638位堿基變化后與原堿基對(duì)應(yīng)的三聯(lián)密碼子是同義密碼子，因此氨基酸沒(méi)有變化。740216位堿基的變化，導(dǎo)致該酶第220位氨基酸由賴氨酸變?yōu)楣劝滨０贰３嗵\糖還原酶ER（YALI0_F18590g）也有兩個(gè)堿基發(fā)生單核苷酸多態(tài)性（SNP）變化：位于染色體CR382132.1上2483635、2483794位的堿基，參考基因組為G、C，Yarrowialipolytica BBE—17為C、T，但是這兩個(gè)堿基的變化并沒(méi)有引起赤蘚糖還原酶ER的氨基酸序列發(fā)生變化。

四、結(jié)論與展望

通過(guò)比較基因組分析，可以從基因組全局角度了解菌株，然后細(xì)致分析與目標(biāo)途徑相關(guān)的基因變化。比較基因組結(jié)果顯示，Yarrowialipolytica BBE—17整個(gè)基因組有8078個(gè)小片段插與缺失變化（InDel），4256個(gè)基因發(fā)生了單核苷酸多態(tài)性變化（SNP），129個(gè)基因組結(jié)構(gòu)變異（SV），142個(gè)DNA拷貝數(shù)變異（CNV）。但是與赤蘚糖醇合成途徑（圖7>直接相關(guān)的只發(fā)現(xiàn)有2個(gè)關(guān)鍵途徑基因TKLi、ER發(fā)生單核苷酸多態(tài)性變化（SNP），并且僅有一個(gè)氨基酸發(fā)生改變。

從基因組結(jié)構(gòu)變異和DNA拷貝數(shù)變化來(lái)說(shuō)，基本全為缺失型，說(shuō)明Yarrowialipolytica BBE—17部分代謝活動(dòng)受到抑制，這可能在一定程度上促進(jìn)了其赤蘚糖醇代謝通路的增強(qiáng)?；诖丝梢酝茰y(cè)：關(guān)鍵途徑基因的單核苷酸多態(tài)性變化（SNP）并不是Yarrowialipolytica BBE—17菌株具備積累赤蘚糖醇能力的主要原因，應(yīng)該是基因組全局的組裝差異使Yarrowialipolytica BBE—17的整體代謝網(wǎng)絡(luò)與模式菌株不同，這也是目標(biāo)代謝途徑加強(qiáng)和目標(biāo)產(chǎn)物積累的主要原因。

1998年Stemmer等人提出了基因組重排技術(shù)（Genomeshuffling），為分子育種開(kāi)辟了一條新的思路，但是高隨機(jī)性和高篩選難度限制了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。覃重軍等人將酵母的16條染色體合并為一條染色體，成功獲得了單染色體酵母，為基因組理性編輯和理性基因組工程育種提供了可能。本文通過(guò)比較基因組學(xué)揭示的研究?jī)?nèi)容，不僅為進(jìn)一步優(yōu)化亞羅解脂酵母生產(chǎn)赤蘚糖薛的能力提供信息參考，也向理性基因組工程育種技術(shù)的快速發(fā)展提出了期待。

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