【摘要】：在被子植物的基因組內,基因在染色體上的位置和順序并不是無序的。進化過程中,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系;一些基因之前相鄰,后來進化分離;還有一些基因之前并不相鄰,而進化后相鄰。一些研究表明全基因組加倍事件(WGDs)有力地推動了基因組的進化。但是進化過程中,鄰近關系改變的基因與全基因組加倍事件之間是否存在著內在聯系,以及它們之間的聯系是否能通過一個模型來解釋,這些還都有待研究。此外,進化分離的相鄰基因之間是否在染色體內部存在著一定的空間上的聯系,進化分離的鄰近基因對是否會有一些相似性,比如共表達,共修飾等也都不清楚。進化過程中基因對的相鄰關系有三種:始終相鄰、進化相鄰和空間交互。而以上三類相鄰關系在基因的共表達、共修飾以及物種保守性方面的貢獻都有待研究。這些不同的鄰近關系疊加在一起是否能得到一個最強的共表達、共修飾以及物種保守性也是未知的。由于技術的限制,之前我們只能從二維的角度研究基因對之間的關系。隨著技術的發(fā)展,現在我們可以從三維的角度來對基因的空間關系進行研究。以Hi-C為代表的染色質三維空間構象捕獲技術,通過產生高通量測序數據可以獲得細胞核內染色質的三維構象。為了研究在進化中這些基因之間的三維空間關系,這就需要對這些大量的生物學信息進行數據統計分析。本文首先介紹了在進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系。不僅如此,在進化分離的鄰近基因、全部的基因以及全基因組加倍事件之間還存在著一個雙線性關系。這說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的,而是遵循雙線性關系。接下來,本文通過之前構建的二元線性模型預測了被子植物近期全基因組加倍事件,模型預測的結果與已知報道作對比,發(fā)現結果比較一致,說明二元線性模型構建是比較成功的。然后,通過對擬南芥的染色質三維空間交互數據進行分析,得到一些在擬南芥的染色質中,線性不相鄰但空間交互的基因對。接著找到這些基因在其他物種中的同源基因,并對這些線性不相鄰但空間交互的基因做進化分析,發(fā)現在進化中鄰近的基因在它們的鄰近關系被打破之后傾向于在染色體內空間交互。通過分析這些有空間交互的進化分離基因的物種數和組蛋白修飾數據發(fā)現,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了鄰近基因分離之后在染色體內空間交互。接下來,本文介紹了三種基因對的共定位:染色體內空間交互、進化中始終線性相鄰和進化中之前不相鄰現在相鄰。本文通過對不同共定位的數據進行分析發(fā)現:(1)不同類型的共定位對于基因對的共表達、組蛋白的共修飾以及物種的保守性有著不同的貢獻;(2)染色體內空間交互這一因素會加強鄰近基因對的共表達、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得到一個最強的組蛋白共修飾和物種保守性結果。
【學位授予單位】：信陽師范學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：Q941
【圖文】：

圖 1-1 Hi-C 技術簡介事實上，在空間上位于細胞核內共定位的基因有一些特定的相似之處，例如共表達，被相同的轉錄程序調控，有相同的組蛋白修飾[42][43]。然而分離的基因對與全基因組加倍事件是否有潛在的聯系，全基因組加倍事件是否會打斷基因的鄰近關系

三維空間的多元回歸擬合圖

圖 2-2 擬南芥和 22 個被子植物全基因組加倍事件示意圖回歸模型顯示了在進化分離的基因（sN ）、進化中始終不相鄰的基因（nN ）所有的基因之間存在一個雙線性關系，這說明進化分離的鄰近基因和始終不相基因對整個基因組的擴增產生線性的貢獻。根據參數 m1<m2，說明對于固定的

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本文編號：2803563