發(fā)布時(shí)間：2017-12-29 14:08

  本文關(guān)鍵詞：番茄基因組多樣性和演化的遺傳學(xué)基礎(chǔ)　出處：《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：番茄是世界范圍內(nèi)普遍種植的第一大蔬菜作物,也是植物遺傳、發(fā)育和生理研究的重要模式系統(tǒng)。番茄起源于南美洲的安第斯山脈,歷經(jīng)千年逐漸傳播到世界各地,形成了如今豐富多樣的類型,然而此過程的基因組演化歷史從未被揭示,制約著重要農(nóng)藝性狀遺傳基礎(chǔ)的解析,如番茄果實(shí)大小控制基因只被克隆了幾個(gè),并未進(jìn)行全基因組角度解析。本研究從全基因組角度分析了來自于世界各地的360份番茄材料,獲得了該作物較全面的變異組圖譜,并以此為基礎(chǔ),分析了番茄的群體結(jié)構(gòu)、遺傳多樣性、馴化和群體分化等群體遺傳學(xué)特征,重建了番茄馴化和育種的基因組歷史,為番茄生物學(xué)研究和全基因組設(shè)計(jì)育種等提供了理論基礎(chǔ)。主要結(jié)果如下：1.對(duì)世界范圍內(nèi)360份番茄種質(zhì)資源進(jìn)行5.7×的重測序,鑒定了1160多萬個(gè)高質(zhì)量SNPs和130多萬個(gè)InDels等變異位點(diǎn),構(gòu)建了一套較全面的番茄變異組圖譜,為番茄遺傳育種研究提供了豐富的遺傳標(biāo)記。2.依據(jù)番茄全基因組變異圖譜進(jìn)行了系統(tǒng)發(fā)生樹和群體結(jié)構(gòu)分析,將番茄種質(zhì)資源分為三個(gè)群體：醋栗番茄、櫻桃番茄和大果型栽培番茄,醋栗番茄具有最高的核苷酸多樣性、最低的連鎖不平衡衰減值和最多的特異SNPs,均支持醋栗番茄是栽培番茄的野生祖先種,櫻桃番茄為中間類型。3.結(jié)合表型數(shù)據(jù)和群體遺傳學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)番茄果實(shí)變大經(jīng)歷了從野生醋栗番茄形成櫻桃番茄,最終成為大果型栽培番茄的兩步進(jìn)化過程,即馴化和改良。通過群體間核苷酸多樣性比較,鑒定了186個(gè)馴化階段和133個(gè)改良階段受選擇的區(qū)域,以控制果實(shí)重量的QTLs分析為重要研究對(duì)象,發(fā)現(xiàn)了5個(gè)馴化基因/QTLs和13個(gè)改良基因/QTLs受到了人類的定向選擇。此外,利用已探索的QTL-seq方法快速定位了10個(gè)控制果實(shí)大小的QTLs位點(diǎn),均位于改良過程受選擇的區(qū)域,證實(shí)了人工改良在番茄果實(shí)變大過程中的作用。4.通過群體間分化(FST)分析,發(fā)現(xiàn)第5號(hào)染色體是鮮食番茄和加工番茄差異的主要基因組區(qū)域,并發(fā)現(xiàn)了四個(gè)控制可溶性固形物和果實(shí)硬度相關(guān)的QTLs位點(diǎn)(ssc5.1、ssc5.2、ssc5.3和fir5.1),賦予了加工番茄顯著的特征。5.通過全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS),鑒定了影響果皮顏色變化的關(guān)鍵變異位點(diǎn),即Y基因(SlMYB12)基因啟動(dòng)子區(qū)域的603 bp缺失,以及兩個(gè)編碼區(qū)域的提前終止(C-T和1 bp插入),進(jìn)而影響了該基因的表達(dá)或氨基酸翻譯,從而使成熟的粉果番茄果皮中不能積累類黃酮。這一發(fā)現(xiàn)為培育粉果番茄品種提供了有效的分子育種工具。6.通過栽培番茄品種與野生番茄品種之間基因組比較分析,準(zhǔn)確界定了栽培番茄基因組中含有Tm-2a、Ty-1、Mi-1、Sw-5和AgpL1基因的野生漸滲片段位置和長度,為番茄雜交育種提供了重要的理論基礎(chǔ)。最終發(fā)現(xiàn),番茄的馴化改良(111.0 Mb)和野生資源的利用(92.2Mb)共導(dǎo)致約25%(200 Mb)的基因組區(qū)域幾乎被固定,嚴(yán)重限制了番茄的進(jìn)一步改良。因此,利用番茄變異組信息突破這些限制將為番茄育種改良提供新的途徑。
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【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S641.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 于拴倉;鄒艷敏;;由基因序列開發(fā)番茄枯萎病抗性基因I-2的共顯性分子標(biāo)記[J];遺傳;2008年07期

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本文編號(hào)：1350573