本文關(guān)鍵詞： 玉米 基因組 重測序 全基因組關(guān)聯(lián)分析 群體結(jié)構(gòu) 核糖體圖譜　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】：玉米(Zea mays ssp.mays)是全世界最重要的糧食作物之一,在保障我國糧食安全的過程中發(fā)揮著不可替代的作用。大約一萬年前,玉米在南墨西哥的巴爾薩斯河流域從大芻草馴化而來。之后伴隨著玉米的種植和擴散過程,育種家們在提高其產(chǎn)量和品質(zhì)上付出了巨大的努力,尤以近代的科學(xué)育種過程對于雜種優(yōu)勢的利用和分子輔助選擇育種達到了玉米育種的高潮。伴隨著此過程,玉米育種群體積累了豐富的遺傳變異,這些變異有的從野生玉米中繼承而來,也有一部分來源于育種過程中新產(chǎn)生的有利突變。解析玉米育種群體中的遺傳變異和群體結(jié)構(gòu)將有助于我們更好的理解農(nóng)藝性狀的遺傳基礎(chǔ)和雜種優(yōu)勢的分子機理。本研究通過對來自溫帶的777份玉米育種自交系材料進行全基因組重測序,結(jié)合玉米hapmap2發(fā)表的102份重測序數(shù)據(jù),構(gòu)建了高密度的SNP變異圖譜,并分析了現(xiàn)代育種群體的群體結(jié)構(gòu)。我們進一步利用全基因組關(guān)聯(lián)分析對重要農(nóng)藝性狀的遺傳基礎(chǔ)進行了解析,并分析了遺傳變異能解釋表型變異的比例。通過本研究的分析,我們主要得到了以下結(jié)論:1.基于879份自交系的重測序數(shù)據(jù),我們共鑒定了6千5百萬個SNP。非同義突變/同義突變比例的分析證明作物育種過程中經(jīng)歷了強烈的淘汰選擇,同時馴化和育種過程都伴隨著遺傳多樣性的瓶頸效應(yīng)。群體結(jié)構(gòu)的分析將879份自交系分成了 12個亞群,亞群之間存在明顯的表型分化;2.利用遺傳瓶頸效應(yīng)和CLR的方法鑒定了玉米馴化、改良和現(xiàn)代育種過程中的受選擇位點和基因,并發(fā)現(xiàn)三個過程針對不同的基因集合。大量不存在蛋白編碼基因的受選擇區(qū)域存在非編碼的轉(zhuǎn)錄本以及活躍的染色質(zhì)修飾;3.重要農(nóng)藝性狀的全基因組關(guān)聯(lián)分析鑒定了 9個存在顯著關(guān)聯(lián)位點的表型和16個候選區(qū)間。我們對6個候選位點的候選基因進行了鑒定,并發(fā)現(xiàn)8號染色體的123.0 Mb到123.5 Mb的區(qū)間存在控制開花期、吐絲期、株高穗位高比值和脫水速率的遺傳熱點,進化分析進一步縮小了功能位點的范圍到100 Kb,并推測ZCN8為此區(qū)域的候選基因;4.全基因組的SNP可以解釋農(nóng)藝性狀高達80%的表型變異,然而跟表型有微弱相關(guān)(-logP≥6)的SNP僅能解釋平均13%的表型變異,說明農(nóng)藝性狀的遺傳力并未消失,而是由于其微效多基因的遺傳背景無法被GWAS的方法有效檢出。另外,本研究還對玉米幼苗的核糖體圖譜(ribosome profiling)數(shù)據(jù)進行了生物信息學(xué)分析。Ribosome profiling數(shù)據(jù)的比對效率大約為12%,RPF的長度峰值為30 bp。RPF在CDS的起始和終止密碼子附近存在很強的3 nt周期性,并且有相對更高的RPF豐度。我們在玉米中建立了一套分析ribosome profiling數(shù)據(jù)的流程。綜上,我們解析了玉米育種群體重要農(nóng)藝性狀的遺傳學(xué)基礎(chǔ),并分析了玉米進化過程不同階段的受選擇基因,同時還揭示了現(xiàn)代玉米育種自交系之間的群體結(jié)構(gòu)。以上結(jié)果對于未來更高效、科學(xué)的玉米育種具有指導(dǎo)意義。
[Abstract]:Maize ( Zea mays ssp . mays ) , one of the most important food crops in the world , played an irreplaceable role in guaranteeing food security in China . The scientific corn breeding has guiding significance .

【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】：S513
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本文編號：1532102