本文關(guān)鍵詞：同源多倍性誘發(fā)擬南芥基因組結(jié)構(gòu)變異的分析

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【摘要】：多倍化對(duì)促進(jìn)植物進(jìn)化和植物基因組重組做出了突出貢獻(xiàn)。多倍化現(xiàn)象普遍存在,約35%的維管植物,即15%的開花植物以及30%的蕨類植物,是在新物種產(chǎn)生時(shí)就已經(jīng)具備了多倍性,這也表明多倍性與物種形成有重要聯(lián)系。有些學(xué)者認(rèn)為同源多倍體是進(jìn)化的“死胡同”,因?yàn)橥炊啾扼w的基因被大量的重復(fù)序列所遮蔽而導(dǎo)致基因的有效選擇性降低。但也有學(xué)者認(rèn)為植物的同源多倍化過程會(huì)影響減數(shù)分裂時(shí)期同源染色體的正常配對(duì)和分離,提高了基因重組頻率,促進(jìn)了遺傳多樣性。與異源多倍體相比,關(guān)于同源多倍體基因組結(jié)構(gòu)變異的研究仍然較少。在目前有限的研究資料中,關(guān)于同源多倍體與其祖先二倍體之間具有怎樣的進(jìn)化聯(lián)系、由于多倍化的發(fā)生導(dǎo)致植物基因組結(jié)構(gòu)變異的程度如何,以及對(duì)多倍體本身造成的影響我們?nèi)圆皇鞘智宄Ｒ虼?本研究中,利用兩代不同生態(tài)型(Col、Ler、Ws)擬南芥二倍體、同源四倍體,以及以Col型擬南芥同源四倍體為母本、二倍體為父本雜交形成的三倍體為材料,通過AFLP分子標(biāo)記技術(shù)橫向和縱向比較不同生態(tài)型、不同倍性、不同世代擬南芥的基因組結(jié)構(gòu)變異,然后對(duì)產(chǎn)生的特異條帶進(jìn)行克隆、測(cè)序、生物信息學(xué)分析,并對(duì)測(cè)序得到的相關(guān)基因的表達(dá)量進(jìn)行半定量分析。結(jié)果如下:1、以Col型同源四倍體擬南芥作為母本,二倍體作為父本,雜交獲得三倍體植株。2、通過AFLP技術(shù)分析不同倍性擬南芥,即Col型二倍體、同源三倍體以及同源四倍體基因組結(jié)構(gòu),結(jié)果表明,與二倍體親本相比,同源多倍化導(dǎo)致了同源多倍體基因組結(jié)構(gòu)的變異,且三倍體的基因組結(jié)構(gòu)變異程度大于同源四倍體。3、通過AFLP技術(shù)分析三種不同生態(tài)型的不同倍性擬南芥,即Col型、Ler型和Ws型二倍體及其同源四倍體基因組結(jié)構(gòu),結(jié)果表明,在不同生態(tài)型條件下,同源多倍化均導(dǎo)致了基因組結(jié)構(gòu)的變異;且在產(chǎn)生的差異性條帶中,同源四倍體相較二倍體丟失的條帶數(shù)多于新增的條帶數(shù)。4、通過AFLP技術(shù)分析不同世代的Ws型擬南芥二倍體及其同源四倍體發(fā)現(xiàn),相鄰世代的多倍體基因組結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生明顯的變異,這暗示著基因組結(jié)構(gòu)變異可能主要發(fā)生在第一代加倍后產(chǎn)生的同源四倍體擬南芥中;而后來隨著世代遺傳,雖然基因組結(jié)構(gòu)并不是一成不變的,但是發(fā)生的基因組結(jié)構(gòu)變異速度卻很可能大大減慢了。5、通過對(duì)三種突變體(Spoll-1、Dmc1、Prd1)在不同倍性(2x、4x)條件下與野生型擬南芥相比的研究中,證明了在四倍體倍性條件下產(chǎn)生的差異率(差異條帶/總條帶)略大于二倍體,但差異率的變化幅度不大且并沒有成倍數(shù)增長,暗示了同源多倍體化后的多倍體基因組可能會(huì)對(duì)基因突變?cè)斐傻牡幕蚪M結(jié)構(gòu)變異產(chǎn)生一定的緩沖作用。6、通過對(duì)產(chǎn)生的特異性條帶進(jìn)行回收、克隆、測(cè)序和生物信息學(xué)分析發(fā)現(xiàn),多倍化導(dǎo)致基因組結(jié)構(gòu)變異的位點(diǎn)在基因間和基因內(nèi)都存在。7、通過半定量分析與多倍化導(dǎo)致基因組結(jié)構(gòu)變異相關(guān)的15個(gè)不同基因表達(dá)量發(fā)現(xiàn),基因的表達(dá)量發(fā)生了改變,且改變的方向不同,表達(dá)量上調(diào)、下調(diào)和不變的現(xiàn)象均存在。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,同源多倍化引起了基因組結(jié)構(gòu)變異和基因表達(dá)量的變化。本實(shí)驗(yàn)為進(jìn)一步研究同源多倍體基因組結(jié)構(gòu)進(jìn)化提供了理論基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：Q943.2

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