本文關(guān)鍵詞： 棉屬 葉綠體基因組 線粒體基因組 細胞器間基因轉(zhuǎn)移 陸地植物　出處：《中國農(nóng)業(yè)大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：棉屬是世界上最重要的纖維作物。棉屬共52個種,包含8個二倍體基因組(A-G和K組)和1個四倍體組(AD組)。為解析棉屬種間系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系,本研究測序、拼接、驗證獲得了棉屬9個種葉綠體基因組和8個種線粒體基因組全序列,同時利用數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)釋放的數(shù)據(jù),對棉屬細胞質(zhì)基因組分子進化進行分析。結(jié)果表明,34個葉綠體基因組能夠代表了全部棉屬種的進化多樣性,而10個線粒體基因組數(shù)據(jù)源自棉屬D組,A組和AD組種。棉屬葉綠體基因組高度保守、基因分化速率慢,而線粒體基因組結(jié)構(gòu)變異大、但編碼基因分化速率更慢。本論文為研究棉屬質(zhì)核互作、揭示棉屬基因組的分子進化提供了細胞質(zhì)基因組基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。同時,利用28個陸地植物細胞內(nèi)3套基因組數(shù)據(jù)分析證明:細胞內(nèi)的基因頻繁轉(zhuǎn)移,增加了核基因組的復(fù)雜性,是細胞質(zhì)基因組動態(tài)進化的重要原因。論文主要結(jié)果如下:1.棉屬葉綠體基因組高度保守,和大多數(shù)的高等植物一樣是四分結(jié)構(gòu):包括兩個較大的反向重復(fù)區(qū)域(內(nèi)含主要的核糖體RNA基因)和兩個特異區(qū)域(大單拷貝區(qū)LSC和小單拷貝區(qū)SSC)。在葉綠體基因的分化過程中,葉綠體基因組中性進化,大多數(shù)基因的Ka/Ks值證明了這一點;但是,accD和psap基因的同義替換率和非同義替換率要遠大于其它的基因。2.小片段Indel是棉屬葉綠體基因組大小變異的重要原因。這些Indel事件,主要發(fā)生在葉綠體基因組LSC的基因間區(qū),與棉屬系統(tǒng)分化相吻合。棉屬葉綠體基因組的核苷酸分化距離,非編碼區(qū)大約是編碼區(qū)的3倍;不同基因組間種間的分化距離大于同一基因組內(nèi)棉種。3.基于葉綠體基因組的堿基替換和Indel信息構(gòu)建了棉屬種系統(tǒng)發(fā)育樹,將本研究的34個種分為6個進化分支;棉屬內(nèi)種間存在迅速的輻射狀分化,還有一些古老種的滅絕事件(如D組的古老祖先)。以可可為外參,計算棉屬種的分化時間,棉屬主要的二倍體分支祖先分化大約發(fā)生在10-11 MYA(百萬年前)。4.棉屬線粒體基因組結(jié)構(gòu)均為環(huán)形,二倍體D基因組種長度約644kb,A組種為687kb,四倍體AD組種長度約677kb。不同于葉綠體基因組高度保守,棉屬線粒體基因組結(jié)構(gòu)變異明顯:重復(fù)序列的變異引起線粒體基因組大量的倒位、易位。4個D組種線粒體基因組結(jié)構(gòu)一致,存在6個大的重復(fù)序列;但與A組種和AD組種結(jié)構(gòu)差異明顯,A+AD組中存在4個大的重復(fù)序列。5.棉屬不同線粒體基因組存在大量缺失變異,其中特異性片段D組有8個,A+AD組特異性片段具有3個,AD組相比于二倍體(A+D)組缺失了一個11kb的片段。6.棉花核、葉綠體、線粒體基因組間存在序列內(nèi)源轉(zhuǎn)移,且葉綠體基因組序列遷移到核中是隨機的,無優(yōu)先位點,而線粒體遷移則是優(yōu)先轉(zhuǎn)移atp6-trnW間區(qū)的序列到核中。雷蒙德氏棉Chr 01染色體上,插入一條線粒體基因組大片段,覆蓋了線粒體基因組高達93%的比例。以陸地棉為例,我們驗證了核中插入的含有SNP分化的細胞器基因是不表達的。7.利用28套陸地植物的核、線粒體及葉綠體基因組序列,比對分析發(fā)現(xiàn):陸地植物細胞器間基因轉(zhuǎn)移(IGT)事件在種子植物中頻繁發(fā)生,在苔蘚植物中鮮有發(fā)生。
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【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S562

【參考文獻】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 蘇愛國;棉花線粒體基因組的測序和序列初步分析[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 馮坤;棉屬十個葉綠體基因組分析及其系統(tǒng)發(fā)育研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2013年

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本文編號：1528916