多倍化是物種形成和進化的重要驅(qū)動力之一,異源多倍體形成過程中伴隨著廣泛的基因組變異以及基因表達變化。普通(面包)小麥(Triticumaestivum)是典型的異源六倍體植物,同時也是研究異源多倍化的模式植物之一。全面系統(tǒng)地研究基因組變異以及基因表達變化有助于闡明異源六倍體小麥的形成和基因組進化機制,并對揭示六倍體小麥形成過程中表型變異的分子基礎(chǔ)具有重要意義。為了在全基因組水平分析六倍體小麥形成過程中的基因組變異和表達譜變化,本研究對3套獨立的人工合成六倍體小麥及其親本進行了高通量的外顯子組測序和轉(zhuǎn)錄組測序,具體結(jié)果如下:1、本研究共獲得約11億條高質(zhì)量的外顯子捕獲reads。大約3.61%～5.04%的親本序列在異源六倍體小麥形成過程中發(fā)生了丟失,占親本序列總長度的1.70%～2.45%。六倍體小麥形成過程中序列丟失具有以下規(guī)律:(1)D基因組序列丟失程度高于A和B基因組;(2)D基因組外顯子區(qū)域序列丟失的程度要高于其它區(qū)域,并且在染色體上存在丟失熱點區(qū)域;A和B基因組在基因間區(qū)序列丟失比例最高,序列丟失與基因分布呈現(xiàn)相反的趨勢;(3)與部分同源序列相似度越高的序列在六倍體小麥形成過程...

【文章頁數(shù)】：158 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 文獻綜述
    1.1 多倍體的分類及形成途徑
    1.2 異源多倍體形成過程中變異研究
        1.2.1 異源多倍體形成過程中基因組變異研究
        1.2.2 異源多倍體形成過程中表觀遺傳變異研究
        1.2.3 異源多倍體形成過程中基因表達變化研究
        1.2.4 異源多倍體形成過程中蛋白質(zhì)水平變異研究
    1.3 普通小麥的起源與進化
        1.3.1 普通小麥亞基因組起源
        1.3.2 普通小麥亞基因不對稱性
    1.4 外顯子組測序在植物中的應(yīng)用
        1.4.1 小麥外顯子捕獲平臺的構(gòu)建
        1.4.2 開發(fā)分子標記
        1.4.3 鑒定EMS誘變突變體
        1.4.4 輔助抗病相關(guān)基因克隆
        1.4.5 研究物種群體結(jié)構(gòu)以及馴化歷程
        1.4.6 小麥全基因組DNA甲基化研究
    1.5 立論依據(jù)、研究目標及研究內(nèi)容
        1.5.1 立論依據(jù)
        1.5.2 研究目標及內(nèi)容
第二章 實驗材料和方法
    2.1 供試材料
    2.2 種子消毒和溫室幼苗培養(yǎng)
        2.2.1 種子消毒
        2.2.2 種子溫室培養(yǎng)條件
    2.3 熒光原位雜交(FISH)分析
        2.3.1 種子預(yù)處理
        2.3.2 根尖有絲分裂中期染色體制片
        2.3.3 熒光原位雜交
    2.4 樣品基因組DNA提取
    2.5 全基因組外顯子捕獲及高通量測序
        2.5.1 供試材料取材
        2.5.2 外顯子捕獲文庫構(gòu)建
        2.5.3 高通量測序
        2.5.4 數(shù)據(jù)提交
    2.6 總RNA提取
        2.6.1 供試材料取材
        2.6.2 樣品總RNA提取
    2.7 RNA-seq文庫構(gòu)建及高通量測序
        2.7.1 樣品RNA質(zhì)量檢測
        2.7.2 測序文庫構(gòu)建及高通量測序
        2.7.3 數(shù)據(jù)提交
    2.8 生物信息學(xué)分析
        2.8.1 測序數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測
        2.8.2 低質(zhì)量測序reads過濾
        2.8.3 外顯子組測序亞基因組特異reads鑒定
        2.8.4 六倍體小麥形成過程中親本丟失序列鑒定
        2.8.5 RNA-seq測序reads與參考基因組比對
        2.8.6 人工合成六倍體小麥與親本基因差異表達分析
        2.8.7 主成分分析
        2.8.8 非加性表達及部分同源基因表達偏好性分析
        2.8.9 基因本體(Gene Ontology; GO)富集分析
第三章 結(jié)果和分析
    3.1 供試材料核型分析
    3.2 高通量外顯子組測序
    3.3 參考基因組序列選擇
    3.4 外顯子捕獲效率評估
    3.5 多倍體小麥亞基因組特異reads的鑒定
    3.6 唯一比對reads基因組分布特征分析
    3.7 六倍體小麥形成過程中序列變異分析
        3.7.1 親本contigs的鑒定及統(tǒng)計分析
        3.7.2 六倍體小麥合成過程中序列丟失分析
        3.7.3 六倍體小麥合成過程中丟失序列相關(guān)基因功能分析
    3.8 六倍體小麥形成過程中基因表達變異分析
    3.9 六倍體小麥形成過程中非加性表達模式分析
    3.10 人工合成六倍體小麥部分同源基因表達偏向性分析
第四章 討論
    4.1 外顯子組測序可用于研究六倍體小麥形成過程中伴隨的基因組變異
    4.2 小麥異源六倍化過程中亞基因組之間具有不同的序列丟失模式
    4.3 親緣關(guān)系和部分同源序列相似性可能是影響序列丟失的重要因素
    4.4 異源六倍體小麥部分同源基因表達分化主要受順式作用元件調(diào)控
    4.5 異源六倍體小麥形成過程中基因組變異不是引起基因表達變化之間的主要原因
第五章 結(jié)論
參考文獻
致謝
附錄
作者簡歷



本文編號：4016433