小麥（Triticum aestivum）基因組序列于2018年8月發(fā)表,為小麥基因組研究提供了重要的數(shù)據(jù)材料。本課題借助水稻和二倍體小麥（粗山羊草;烏拉爾圖小麥）以及野生二粒小麥基因組,針對(duì)小麥部分同源基因可能發(fā)生置換問題,對(duì)小麥亞基因組間的部分同源基因和禾本科共有祖先加倍產(chǎn)生的同源基因間,進(jìn)行比較基因組學(xué)分析。利用基因組內(nèi)和不同基因組間存在的基因共線性,鑒定了多個(gè)小麥基因組中多倍化和物種分化關(guān)聯(lián)的部分同源基因;然后生成了共線性基因列表,并構(gòu)建了系統(tǒng)發(fā)育樹,根據(jù)所構(gòu)基因樹與預(yù)期樹在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上的差異,推斷小麥部分同源基因間可能發(fā)生的基因置換,并對(duì)可能的置換事件鑒定進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)學(xué)評(píng)估。通過對(duì)小麥古老重復(fù)基因以及近期重復(fù)基因間基因置換的分析,發(fā)現(xiàn)每個(gè)亞基因組中基因置換比例大約在1%左右,不同亞基因組之間的基因置換比例大約在2%左右。進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)了發(fā)生基因置換的基因在染色體上的分布,發(fā)現(xiàn)靠近染色體末端的基因之間發(fā)生置換的頻率較高。最后,對(duì)發(fā)生基因置換的小麥重復(fù)基因進(jìn)行了GO功能富集分析,發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外區(qū)域等功能基因傾向于發(fā)生基因置換;膜部分基因等功能基因則表現(xiàn)出逃避的趨勢(shì),發(fā)現(xiàn)淀粉合成基因可能受到基... 

【文章來源】：華北理工大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

六倍體小麥系統(tǒng)發(fā)育過程

第1章緒論-5-1.3.1物種基因組共線性分析方法對(duì)物種的基因組進(jìn)行共線性分析是生物信息分析工作中很重要的一部分，通過分析物種間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系，兩個(gè)或多個(gè)物種進(jìn)化關(guān)系越接近，基因組的相似度就越高，不同基因組中染色體上基因排列位置的統(tǒng)一性，這種相同位置上的基因就叫作共線性基因，共線性片段越完整，表明兩個(gè)物種的親緣關(guān)系越相近。比較常用的共線性分析軟件有ColinearScan[31-33]。物種在自身進(jìn)化過程中經(jīng)歷全基因組加倍事件，會(huì)產(chǎn)生大量的重復(fù)基因，也叫同源基因。同源基因根據(jù)來源不同分為兩種：直系同源基因和旁系同源基因[34]。直系同源基因是由物種分化形成的，一個(gè)祖先物種，由于隔離、自然選擇、遷移、遺傳漂變、基因突變等原因使得祖先物種分化出很多個(gè)不同物種。直系同源基因就是從祖先物種分化產(chǎn)生的很多個(gè)不同物種基因組中具有同源關(guān)系的基因[35]。一個(gè)物種由于全基因組加倍產(chǎn)生的重復(fù)基因叫作旁系同源基因。直系同源基因的功能區(qū)別不太大，因?yàn)檫@些基因不太容易受環(huán)境影響，由于加倍產(chǎn)生的旁系同源基因與加倍之前的基因功能重復(fù)，加倍后的基因的變化不受環(huán)境選擇作用的影響，而且丟失的基因也較多，功能比較容易發(fā)生改變。1.3.2禾本科共線性分析禾本科不同物種的基因組間保持了很好的共線性，盡管分歧時(shí)間很久遠(yuǎn)，但是絕大多數(shù)直系同源的基因仍然保持了祖先基因組中的位置；通過對(duì)水稻和高粱基因組的共線性分析，發(fā)現(xiàn)大于90%的基因位于共線性的位置[36]，由于全基因組加倍導(dǎo)致染色體上產(chǎn)生的同源片段也比較完整。圖2基因共線性注：矩形框表示染色體片段；正方形塊表示加倍后產(chǎn)生的重復(fù)基因；藍(lán)色連線兩端的基因表示共線性基因。

華北理工大學(xué)碩士學(xué)位論文-12-2.3結(jié)果與分析2.3.1小麥基因組中的部分同源染色體片段鑒定由于異源六倍體小麥?zhǔn)怯扇齻�(gè)二倍體小麥雜交兩次形成的，其基因組測(cè)序結(jié)果可以很好的區(qū)分出ABD三個(gè)亞基因組，因此，在后面的研究中將異源六倍體小麥基因組按三個(gè)亞基因組內(nèi)部和基因組之間進(jìn)行比較，將六倍體小麥當(dāng)做三個(gè)二倍體小麥來進(jìn)行同源結(jié)構(gòu)的解析。每個(gè)亞基因組內(nèi)的除對(duì)角線上的共線基因外，其它同源區(qū)域是古代多倍化造成的，同源結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣圖展示的是一個(gè)亞基因組內(nèi)部各染色體之間的同源關(guān)系。六倍體小麥的A基因組的同源結(jié)構(gòu)點(diǎn)陣圖如圖3所示。圖3小麥的A亞基因組同源關(guān)系點(diǎn)陣圖注：圖中的每一個(gè)點(diǎn)表示BLAST軟件搜索到自身和自身的一對(duì)同源基因，X軸和Y軸表示六倍體小麥的A亞基因組的7條染色體紅色，藍(lán)色以及灰色的點(diǎn)表示相似度一次降低，點(diǎn)陣圖對(duì)角線上由連續(xù)的點(diǎn)所連成的線，是在多倍化過程中產(chǎn)生的串聯(lián)重復(fù)基因。從圖3中可以看到有很多紅色的點(diǎn)連成的線段，將這些線段向橫縱坐標(biāo)進(jìn)行投影所對(duì)應(yīng)的染色體片段就代表著同源染色體片段。有些染色體所對(duì)應(yīng)的同源染色體

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]谷子、玉米重復(fù)基因間基因置換的系統(tǒng)發(fā)育分析[J]. 王金朋,聶林曼,王振怡,馬雪蓮,張瓊.  河南農(nóng)業(yè)科學(xué). 2014(12)
[2]人工合成六倍體小麥（AABBDD）與親本種之間基因組與基因區(qū)域的序列變異分析[J]. 聶利紅,韓宗福,逯臘虎,姚穎垠,孫其信,倪中福.  自然科學(xué)進(jìn)展. 2008(01)

碩士論文
[1]花生基因組中重復(fù)基因間基因置換的比較分析[D]. 鄭昌林.華北理工大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3062431