【摘要】：十字花科蕓薹屬中的白菜、甘藍及其遠緣雜交后代是重要的蔬菜或油用作物。隨著測序和組裝等技術(shù)的日益進步,白菜和甘藍的全基因組測序和基因注釋相繼完成,為蕓薹屬植物的生物學(xué)研究提供了重要基礎(chǔ)。旁系同源基因是指同一基因組(或同系物種的基因組)中,由于祖先基因加倍等過程而橫向產(chǎn)生的幾個同源基因。植物間的遠緣雜交造成物種內(nèi)出現(xiàn)大量的旁系同源基因。目前,植物遠緣雜交后代旁系同源基因的表達調(diào)控機制尚未得到解析。近年來,有研究顯示旁系同源基因之間的DNA序列高度相似,但是其表達水平卻存在差異,相關(guān)機制還不清楚,表觀遺傳修飾可能發(fā)揮了重要作用。本研究主要對白菜與甘藍遠緣雜交后代中,表觀遺傳修飾與旁系同源基因差異表達的關(guān)系進行了系統(tǒng)分析。研究選取白菜品種Chiifu和甘藍品種金早生(JZS)進行遠緣雜交。利用胚挽救技術(shù)得到異源二倍體(allodiploid,AD1)后,又采用秋水仙素加倍的方法得到了異源四倍體(allotetraploid,AT1)。根據(jù)基因間的線性關(guān)系確定了AD1和AT1中的旁系同源基因,并以“two-fold原則”為篩選條件,獲得了差異表達的旁系同源基因?qū)�。最終以轉(zhuǎn)座子、24-nt s RNA和三種類型的甲基化(Cp G、CHG和CHH)為研究重點,對表觀遺傳修飾與旁系同源基因差異表達的相關(guān)關(guān)系進行了研究。主要結(jié)果如下:1、對白菜、甘藍及其雜交后代AD1和AT1的轉(zhuǎn)座子分布進行研究時發(fā)現(xiàn),在全基因組水平,基因內(nèi)部及其上下游臨近區(qū)域轉(zhuǎn)座子的密度與基因表達呈負相關(guān),并且基因上游1 kb至下游1 kb與基因表達的相關(guān)性最大,在此定義基因上游1 kb和基因下游1 kb為基因上下游區(qū)域。2、在對雜交后代(AD1和AT1)的研究中發(fā)現(xiàn),旁系同源基因上下游區(qū)域的轉(zhuǎn)座子密度與其基因差異表達無關(guān);但是基因區(qū)的轉(zhuǎn)座子密度與旁系同源基因的差異表達具有負相關(guān)性。3、發(fā)現(xiàn)在AD1和AT1的基因上下游區(qū)域和基因區(qū)域的24-nt s RNA水平與旁系同源基因之間的差異表達不相關(guān)。在對24-nt s RNA靶向轉(zhuǎn)座子的水平進行分析時發(fā)現(xiàn),其與旁系同源基因的差異表達無明顯關(guān)系。4、在基因上下游區(qū)域,無論是在AD1還是AT1中,3種類型的DNA甲基化(Cp G、CHG和CHH)水平及轉(zhuǎn)座子的DNA甲基化水平都與旁系同源基因之間的差異表達無關(guān);而在基因區(qū),差異表達的旁系同源基因的表達水平越低,其CHG和CHH類型的甲基化水平越高。對轉(zhuǎn)座子的DNA甲基化水平研究時發(fā)現(xiàn),基因區(qū)中,轉(zhuǎn)座子的CHG和CHH類型DNA甲基化與旁系同源基因的差異表達呈負相關(guān)�？偠灾�,在白菜和甘藍遠緣雜交的后代(AD1和AT1)中,旁系同源基因的上下游區(qū)域,轉(zhuǎn)座子、24-nt s RNA、24-nt s RNA靶向轉(zhuǎn)座子、DNA甲基化和轉(zhuǎn)座子的甲基化均與其差異表達無關(guān);在基因區(qū),轉(zhuǎn)座子的密度、CHG類型DNA甲基化、CHH類型DNA甲基化、轉(zhuǎn)座子的CHG和CHH類型DNA甲基化均與旁系同源基因的差異表達呈負相關(guān)。
【圖文】：

芥（B.carinata;BBCC,2n=36） Nagaharu通過人工合成得到了甘藍型油菜，并給出了三個基本種與三個復(fù)合種的關(guān)系：3個基本種通過相互雜交和自然加倍而形成雙二倍體種，即經(jīng)典的 禹氏三角 （Nagaharu U, 1935），如圖1-1所示 而在 禹氏三角 中物種之間的關(guān)系也成為了研究多倍化的重要模式體系（Lukens et al., 2006），，這也為種間雜交的機制與特性的提供了理論依據(jù) 圖 1- 1 禹氏三角（Nagaharu U, 1935）Figure 1-1 U' s triangle（Nagaharu U, 1935）隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，生物信息學(xué)水平的不斷提高，測序成為了一個十分熱門的研究工作 蕓薹屬中較早完成全基因組測序和基因注釋的是白菜和甘藍，其測序的成功，為蕓薹屬作物的科學(xué)研究做出了極其突出的貢獻 2003年白菜基因組測序計劃啟動，并利用Sanger測序法得到了白菜第三條染色體的信息（Munetal.,2010），直至2011年，白菜全基因組測序任務(wù)圓滿完成（Wang et al., 2011）；2009年甘藍全基因組測序項目正式啟動，2014年研究人員通過Illumina Roche 454和Sanger測序完成了甘藍（B. oleracea）的基因組草圖 隨后科研工作者們又進一步開展了白菜和甘藍的基因組注釋 比較基因組學(xué) 基因組進化和各種相關(guān)的生物學(xué)分析

5轉(zhuǎn)座子的功能影響轉(zhuǎn)座子活性的因素有很多，如染色體斷裂 溫度 光照和高能射線等，有研究發(fā)現(xiàn)遠緣雜交也可以激活沉默的轉(zhuǎn)座子 McClintock 認為，種間雜交對植物基因組的進化是一種刺激作用，而這種作用很容易激活沉默的轉(zhuǎn)座子，導(dǎo)致基因組擴增或者重建（McClintock.,1984） 隨著對遠緣雜交和轉(zhuǎn)座子研究的不斷深入，有大量的研究結(jié)果都表明，遺傳物質(zhì)有差異的親本進行雜交時，圖 1-2 轉(zhuǎn)座子的分類系統(tǒng)（Wicker et al., 2009）Figure 1-2 Proposed classification system for transposable elements (TEs) （Wicker et al., 2009）
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S634;S635

【參考文獻】

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1 于燕波;王群亮;Shelagh Kell;Nigel Maxted;Brian V.Ford-Lloyd;魏偉;康定明;馬克平;;中國栽培植物野生近緣種及其保護對策[J];生物多樣性;2013年06期

2 俞永和;;芥菜的營養(yǎng)價值及高產(chǎn)高效栽培技術(shù)[J];上海蔬菜;2012年03期

3 原玉香;張曉偉;蔣武生;姚秋菊;張強;趙艷艷;耿建峰;;大白菜種皮顏色基因的QTL定位與分析[J];華北農(nóng)學(xué)報;2012年01期

4 俞曉琴;;甘藍營養(yǎng)價值及春季栽培技術(shù)[J];上海蔬菜;2011年05期

5 鄭殿升;楊慶文;劉旭;;中國作物種質(zhì)資源多樣性[J];植物遺傳資源學(xué)報;2011年04期

6 胡寶全;王春國;方成泉;宋文芹;林盛華;;不同倍性(2×、3×、4×)鴨梨基因組DNA甲基化水平與模式分析[J];南開大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年02期

7 楊麗梅;方智遠;劉玉梅;莊木;張揚勇;孫培田;;“十一五”我國甘藍遺傳育種研究進展[J];中國蔬菜;2011年02期

8 毛穎波;薛學(xué)義;陳曉亞;;植物小RNA與RNA干擾:生物學(xué)功能與應(yīng)用前景[J];中國科學(xué)(C輯:生命科學(xué));2009年01期

9 陳秋芳;賈宏汝;;十字花科植物的研究價值及開發(fā)利用前景[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2007年34期

10 李芳蘭,包維楷;植物葉片形態(tài)解剖結(jié)構(gòu)對環(huán)境變化的響應(yīng)與適應(yīng)[J];植物學(xué)通報;2005年S1期

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1 郭欣慰;sRNA參與蘋果成花轉(zhuǎn)變的研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

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3 喬海云;蕓薹種與甘藍種雜交獲得新種質(zhì)的研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2012年

4 湯訪評;菊屬與四個近緣屬植物遠緣雜交研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

5 衛(wèi)波;普通小麥和短柄草微RNA的發(fā)現(xiàn)及番茄小分子RNA合成相關(guān)基因RDR1的功能研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2009年

6 汪浩;植物基因組LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子注釋和比較研究[D];復(fù)旦大學(xué);2008年

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2 耿寅峰;芥菜型油菜與紅菜薹遠緣雜種的鑒定及雜種后代直接利用的研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

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4 魏素萍;蔬菜用芥菜與黑芥和白菜遠緣雜交的研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

5 韓甫;芥菜型油菜與芥藍種間雜交初步研究[D];西南大學(xué);2011年

6 李象松;蘿卜—芥藍異源四倍體不同世代表觀遺傳變異分析[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

7 趙洪朝;芥菜型油菜多室性狀的遺傳表現(xiàn)及其與甘藍型油菜的種間遠緣雜交[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2003年

本文編號：2601231