油菜是世界上第二重要的油料作物,水稻是最主要的糧食作物之一,雖然它們都已獲得參考基因組,但是單個參考基因組不能表征作物種內(nèi)遺傳多樣性。本研究通過三代測序技術(shù)分別構(gòu)建了八個油菜和兩個水稻高質(zhì)量參考基因組,并以此為基礎(chǔ)分析了油菜的亞基因組起源和基因組加倍事件,同時鑒定了油菜種內(nèi)廣泛的遺傳變異,構(gòu)建了油菜種內(nèi)基因索引和泛基因組,進(jìn)一步解析了結(jié)構(gòu)變異與多個重要農(nóng)藝性狀的聯(lián)系,另外也分析了水稻的種內(nèi)遺傳變異和基因家族的擴(kuò)展,并構(gòu)建了綜合性秈稻生物信息平臺。主要研究結(jié)果如下:1.八個高質(zhì)量甘藍(lán)型油菜參考基因組的構(gòu)建本研究利用Pac Bio、Hi-C、Bio Nano和Illumina測序技術(shù)完成了8個甘藍(lán)型油菜基因組組裝,其中包括2個春性油菜、2個冬性油菜和4個半冬性油菜,代表了全球范圍內(nèi)主要的油菜亞群。8個從頭組裝的甘藍(lán)型油菜基因組均達(dá)染色體水平,contig N50為2.1-3.1 Mb。核心基因集數(shù)據(jù)、BAC末端測序數(shù)據(jù)、Bio Nano圖譜、Hi-C數(shù)據(jù)和RNA-Seq等數(shù)據(jù)的獨立驗證結(jié)果,都表明了8個參考基因組具有很高的準(zhǔn)確性和完整度�；蚪M注釋的結(jié)果表明,8個甘藍(lán)型油菜基因組含有94,5...

【文章頁數(shù)】：197 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.2植物與脊椎動物的基因組大小和重復(fù)性比較(引自Jiao and Schneeberger 2017)。

由于Sanger方法的高成本,基因組測序最初僅限于微生物(通常具有小的基因組)和具有特殊科學(xué)意義的物種(Sanger1977)。模式物種擬南芥是2000年第一個測序的植物,耗資約1億美元,隨后是2005年完成的的水稻基因組(Kauletal2000,Matsumotoe....

圖1.3導(dǎo)致功能基因變化的主要變異類型(引自Tao et al 2019)。

提高作物生產(chǎn)率是在氣候變化和人口增長威脅下確保糧食安全的關(guān)鍵。生產(chǎn)率的提高依賴于挖掘和利用基因庫中的遺傳多樣性。大多數(shù)農(nóng)作物物種都已經(jīng)獲得參考基因組,這大大加快了遺傳和基因組研究的進(jìn)程。研究人員使用作物參考基因組來探索物種內(nèi)的遺傳變異并將其與重要的農(nóng)藝性狀聯(lián)系起來。但是,越來越明....

圖1.4 U形三角形描述的6種蕓苔屬物種的細(xì)胞遺傳關(guān)系(引自Chang et al 2011)。

蕓苔屬植物是含對人體營養(yǎng)的重要多元化和蔬菜作物。特別重要的農(nóng)業(yè)作物包括三個二倍體物種,白菜(AA)、黑芥(BB)和甘藍(lán)(CC),以及三個異源多倍體物種,甘藍(lán)型油菜(AACC)、芥菜型油菜(AABB)和埃塞俄比亞芥(BBCC)。這些蕓苔屬物種之間的進(jìn)化關(guān)系通過所謂的“U型三角形”模....

圖1.5甘藍(lán)型油菜每個種群的基因流方向(引自Wu et al 2019)。

在各種生態(tài)環(huán)境中,通過自然選擇和人工選擇已經(jīng)形成了三個油菜生態(tài)型群體。甘藍(lán)型油菜參考基因組為剖析馴化期間基因的變化提供了基礎(chǔ)資源(Chalhoubetal2014,Bayeretal2017,Sunetal2017,Zouetal2019)。由于某些等位基....

本文編號：4018496