亞麻薺是一種新興油料作物,產(chǎn)油量高,抗旱和抗病能力較強(qiáng)。亞麻薺全基因組測序工作已經(jīng)完成,這為研究亞麻薺基因組結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)化提供了數(shù)據(jù)材料。課題以葡萄、模式植物擬南芥以及十字花科蕓薹屬植物白菜為外類群參考物種,構(gòu)建了亞麻薺基因組內(nèi)及基因組間同源基因點(diǎn)陣圖,對亞麻薺進(jìn)行基因組結(jié)構(gòu)同源比較分析,驗(yàn)證了亞麻薺相對于擬南芥經(jīng)歷了一次特有的全基因組三倍乘事件;通過對琴葉擬南芥和亞麻薺染色體的同源結(jié)構(gòu)分析,以端粒為核心的染色體重排理論為基礎(chǔ),推斷出含有7條染色體的亞麻薺加倍前二倍體祖先染色體核型及其形成過程,并重構(gòu)了現(xiàn)代亞麻薺染色體的演化路徑,整個過程涉及到2次染色體融合;搜尋了基因組內(nèi)和基因組間共線性片段,分別構(gòu)建了以葡萄和琴葉擬南芥為參考的共線性列表,繪制了多基因組同源聯(lián)合比對圖譜及多基因組局部同源共線性圖譜,并根據(jù)共線性列表對亞麻薺基因組進(jìn)行同源基因保留丟失分析,發(fā)現(xiàn)亞麻薺Cs-G1、Cs-G2和Cs-G3子基因組基因保留水平相差很小;在亞麻薺基因組中鑒定出1675個油脂代謝相關(guān)基因,發(fā)現(xiàn)其中1411個基因是由亞麻薺特有的三倍乘事件產(chǎn)生的,83個基因是由加倍后串聯(lián)重復(fù)產(chǎn)生的,鑒定并分析了在脂肪... 

【文章來源】：華北理工大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

亞麻薺系統(tǒng)發(fā)育樹

-5-基矗植物基因組廣泛受到多倍化的影響，基因組結(jié)構(gòu)變的十分復(fù)雜，比較基因組學(xué)是解析植物基因組一個強(qiáng)有力的工具。比較基因組學(xué)通過對基因序列和基因組結(jié)構(gòu)相似性和差異性的比較，來研究基因的相關(guān)功能和判斷物種親緣及進(jìn)化關(guān)系的遠(yuǎn)近[27]，這對于研究物種起源分化有著重要的意義。同源基因是比較基因組學(xué)中重要的一個概念。物種在進(jìn)化過程中，由于受到環(huán)境和自身遺傳突變的影響，物種會發(fā)生分歧，分化成為兩個或多個物種，分化前祖先物種中的基因被稱為祖先基因，祖先基因隨著物種分化，同時存在于分化后的物種中，那么這樣一對由祖先基因分化而來，存在于分化后不同物種中的基因，稱為直系同源基因。物種在發(fā)生全基因組加倍后，基因會產(chǎn)生自身的拷貝，那么這樣在一個物種中通過多倍化而產(chǎn)生的基因?qū)�，稱為旁系同源基因[28]。如圖2所示，祖先A基因組經(jīng)歷了一次全基因加倍事件，A基因組加倍生成A’基因組，此時加倍后祖先基因組組成為AA’基因組。隨后加倍后祖先分化成兩個物種specie1和specie2，A1和A2或A’1和A’2源于同一個祖先的分化，是物種間直系同源基因的關(guān)系；A1和A’1或A2和A’2源于祖先的加倍復(fù)制，是物種內(nèi)旁系同源基因的關(guān)系，A1和A’2或A2和A’1源于祖先加倍后分化，是物種間旁系同源的關(guān)系。圖2直系與種內(nèi)種外旁系示意圖注：ortholog代表物種間直系同源；in-paralog代表種類旁系同源；out-paralog代表種外旁系同源；紅色四角形代表全基因組加倍事件。基因之間的同源性往往是根據(jù)基因序列之間的相似性來確定的。BLAST（Basic

-7-圖3基因共線性示意圖注：橫線代表一段染色體片段；彩色方塊代表染色體上不同的基因；彩色方塊間的連線代表這些基因之間具有共線性。1.2.3染色體核型進(jìn)化理論植物基因組往往經(jīng)歷了多次，反復(fù)的全基因組加倍事件，但染色體數(shù)目的變化趨勢卻不遵循全基因組加倍的規(guī)律。雙子葉植物祖先發(fā)生了一次ECH事件，之后葡萄相對于雙子葉植物祖先，沒有繼續(xù)發(fā)生其他多倍化事件；薔薇科祖先經(jīng)歷了ECH事件后，該科物種蘋果（Malusdomestica）又發(fā)生了一次全基因加倍乘件；十字花科祖先經(jīng)歷了ECH三倍乘事件后，又發(fā)生了兩次十字花科共有的全基因組加倍事件BCD-β和BCD-α（Brassicaceaecommonduplication，BCD）[35]，隨之分化出擬南芥等物種；之后十字花科蕓薹屬又發(fā)生了一次共有的全基因組三倍乘（Brassicacommonhexaploidy，BCH）事件，蕓薹屬代表物種有白菜、甘藍(lán)（Brassicaoleracea）和油菜（Brassicanapus）等。如表2所示，葡萄、蘋果、擬南芥和白菜相對于有著7對染色體的雙子葉祖先分別發(fā)生了1~4次多倍化事件，理論上染色體對數(shù)目應(yīng)該分別是21、42、84和252，可實(shí)際上它們的染色體數(shù)分別為19、17、5和10。


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