【摘要】：人類在尋找食物或藥物的過(guò)程中了解到各種食物和藥物的性味和功效,認(rèn)識(shí)到食物可以藥用,藥物也可以食用,即為“藥食同源”。研究表明,藥物對(duì)人類健康作用占比只有8%,而合理膳食卻能發(fā)揮13%的作用。普通小麥(Triticum aestivum)是人類日常最重要的主食之一,其富含蛋白質(zhì)和礦質(zhì)有助于改善人的體質(zhì)。人類在走出非洲之后,在新月沃地將不常食用的野生小麥馴化改良為現(xiàn)如今的栽培小麥,其許多性狀如種子大小、口感、次生代謝物含量等發(fā)生了巨大改變,然而導(dǎo)致這些性狀改變的分子機(jī)制以及小麥基因組上對(duì)應(yīng)的遺傳改變?nèi)圆磺宄?所以研究小麥從野生到馴化的遺傳變異和基因表達(dá)模式改變非常重要。普通小麥的基因組(AABBDD,2n=42)由三個(gè)比較相似且序列高度重復(fù)的亞基因組組成,其來(lái)源于約在六七百萬(wàn)年前就已經(jīng)分歧三種二倍體小麥族野草,并在幾十萬(wàn)年前,其中的烏拉爾圖野生小麥和目前仍然未知的B基因組野生祖先自然雜交并加倍形成了四倍體野生小麥(T.turgidum;AABB,2n=28),又經(jīng)過(guò)人類近一萬(wàn)年的選育改良,形成了對(duì)糧食安全和人類健康至關(guān)重要的種類繁多的小麥品種。為了研究現(xiàn)代小麥品種的遺傳多樣性和馴化與改良過(guò)程中的選擇信號(hào),我們獲得并分析了93份小麥重測(cè)序數(shù)據(jù),其中75份數(shù)據(jù)為新測(cè)序獲得,包括野生四倍體小麥、野生二倍體粗山羊草和世界各地的栽培小麥品系。我們構(gòu)建了小麥全基因組遺傳變異圖譜,并發(fā)現(xiàn)六倍體小麥A和B基因組的遺傳多樣性只有野生小麥的一半,而D基因組經(jīng)歷了更加強(qiáng)烈的瓶頸效應(yīng),其遺傳多樣性遠(yuǎn)低于它的野生祖先粗山羊草以及A和B基因組�，F(xiàn)代六倍體地方品種主要分為兩簇,以歐洲品種為代表的landrace-I和以亞洲品種為代表的landrace-II,而世界各地的六倍體現(xiàn)代改良品種的遺傳背景比較一致。在A基因組上,六倍體改良品種整體與landrace-II的遺傳距離更近,在B基因組與landrace-I的遺傳距離更近,而在D基因組沒(méi)有顯著差異。我們發(fā)現(xiàn)B基因組的CNV在數(shù)量和長(zhǎng)度上均遠(yuǎn)高于A和D基因組,表明B基因組可能經(jīng)歷了更強(qiáng)的基因丟失。相比于B基因組,A基因組經(jīng)歷了更強(qiáng)的人工選擇,在馴化與改良階段分別檢測(cè)到了370和168個(gè)受選擇區(qū)域。我們特別比較了野生和栽培小麥次生代謝產(chǎn)物異黃酮合成途徑的關(guān)鍵酶基因,并發(fā)現(xiàn)部分基因座位上明顯存在受到人工選擇的信號(hào),并且在根和葉兩個(gè)組織中,馴化小麥在苯丙氨酸解氨酶和查爾酮異構(gòu)酶基因的表達(dá)量相比于野生粗山羊草顯著下降了。我們的研究揭示了小麥從野生到現(xiàn)代栽培種的馴化改良過(guò)程中發(fā)生的遺傳改變,并特別提供了其次生代謝途徑相關(guān)基因的遺傳與表達(dá)量變化,將為現(xiàn)代的小麥分子輔助育種提供理論和技術(shù)支撐。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：S512.1

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本文編號(hào)：2630901