【摘要】：在被子植物的基因組內(nèi),基因在染色體上的位置和順序并不是無(wú)序的。進(jìn)化過(guò)程中,基因位置的變化存在著一定的規(guī)律。比如,一些基因始終保持鄰近的位置關(guān)系;一些基因之前相鄰,后來(lái)進(jìn)化分離;還有一些基因之前并不相鄰,而進(jìn)化后相鄰。一些研究表明全基因組加倍事件(WGDs)有力地推動(dòng)了基因組的進(jìn)化。但是進(jìn)化過(guò)程中,鄰近關(guān)系改變的基因與全基因組加倍事件之間是否存在著內(nèi)在聯(lián)系,以及它們之間的聯(lián)系是否能通過(guò)一個(gè)模型來(lái)解釋,這些還都有待研究。此外,進(jìn)化分離的相鄰基因之間是否在染色體內(nèi)部存在著一定的空間上的聯(lián)系,進(jìn)化分離的鄰近基因?qū)κ欠駮?huì)有一些相似性,比如共表達(dá),共修飾等也都不清楚。進(jìn)化過(guò)程中基因?qū)Φ南噜応P(guān)系有三種:始終相鄰、進(jìn)化相鄰和空間交互。而以上三類相鄰關(guān)系在基因的共表達(dá)、共修飾以及物種保守性方面的貢獻(xiàn)都有待研究。這些不同的鄰近關(guān)系疊加在一起是否能得到一個(gè)最強(qiáng)的共表達(dá)、共修飾以及物種保守性也是未知的。由于技術(shù)的限制,之前我們只能從二維的角度研究基因?qū)χg的關(guān)系。隨著技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在我們可以從三維的角度來(lái)對(duì)基因的空間關(guān)系進(jìn)行研究。以Hi-C為代表的染色質(zhì)三維空間構(gòu)象捕獲技術(shù),通過(guò)產(chǎn)生高通量測(cè)序數(shù)據(jù)可以獲得細(xì)胞核內(nèi)染色質(zhì)的三維構(gòu)象。為了研究在進(jìn)化中這些基因之間的三維空間關(guān)系,這就需要對(duì)這些大量的生物學(xué)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。本文首先介紹了在進(jìn)化中分離的鄰近基因與全基因組加倍事件之間存在緊密的聯(lián)系。不僅如此,在進(jìn)化分離的鄰近基因、全部的基因以及全基因組加倍事件之間還存在著一個(gè)雙線性關(guān)系。這說(shuō)明由全基因組加倍事件引起的鄰近基因的分離并不是隨機(jī)的,而是遵循雙線性關(guān)系。接下來(lái),本文通過(guò)之前構(gòu)建的二元線性模型預(yù)測(cè)了被子植物近期全基因組加倍事件,模型預(yù)測(cè)的結(jié)果與已知報(bào)道作對(duì)比,發(fā)現(xiàn)結(jié)果比較一致,說(shuō)明二元線性模型構(gòu)建是比較成功的。然后,通過(guò)對(duì)擬南芥的染色質(zhì)三維空間交互數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,得到一些在擬南芥的染色質(zhì)中,線性不相鄰但空間交互的基因?qū)�。接著找到這些基因在其他物種中的同源基因,并對(duì)這些線性不相鄰但空間交互的基因做進(jìn)化分析,發(fā)現(xiàn)在進(jìn)化中鄰近的基因在它們的鄰近關(guān)系被打破之后傾向于在染色體內(nèi)空間交互。通過(guò)分析這些有空間交互的進(jìn)化分離基因的物種數(shù)和組蛋白修飾數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),分離的鄰近基因具有的物種保守性和組蛋白的共修飾可能促進(jìn)了鄰近基因分離之后在染色體內(nèi)空間交互。接下來(lái),本文介紹了三種基因?qū)Φ墓捕ㄎ?染色體內(nèi)空間交互、進(jìn)化中始終線性相鄰和進(jìn)化中之前不相鄰現(xiàn)在相鄰。本文通過(guò)對(duì)不同共定位的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn):(1)不同類型的共定位對(duì)于基因?qū)Φ墓脖磉_(dá)、組蛋白的共修飾以及物種的保守性有著不同的貢獻(xiàn);(2)染色體內(nèi)空間交互這一因素會(huì)加強(qiáng)鄰近基因?qū)Φ墓脖磉_(dá)、組蛋白共修飾以及物種的保守性;(3)三種共定位疊加在一起會(huì)得到一個(gè)最強(qiáng)的組蛋白共修飾和物種保守性結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：信陽(yáng)師范學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：Q941
【圖文】：

圖 1-1 Hi-C 技術(shù)簡(jiǎn)介事實(shí)上，在空間上位于細(xì)胞核內(nèi)共定位的基因有一些特定的相似之處，例如共表達(dá)，被相同的轉(zhuǎn)錄程序調(diào)控，有相同的組蛋白修飾[42][43]。然而分離的基因?qū)εc全基因組加倍事件是否有潛在的聯(lián)系，全基因組加倍事件是否會(huì)打斷基因的鄰近關(guān)系

三維空間的多元回歸擬合圖

圖 2-2 擬南芥和 22 個(gè)被子植物全基因組加倍事件示意圖回歸模型顯示了在進(jìn)化分離的基因（sN ）、進(jìn)化中始終不相鄰的基因（nN ）所有的基因之間存在一個(gè)雙線性關(guān)系，這說(shuō)明進(jìn)化分離的鄰近基因和始終不相基因?qū)φ麄�(gè)基因組的擴(kuò)增產(chǎn)生線性的貢獻(xiàn)。根據(jù)參數(shù) m1<m2，說(shuō)明對(duì)于固定的

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本文編號(hào)：2803563