柑橘古多倍体基因组形成及基因置换研究

论文摘要

柑橘植物因果实富含营养而具有重要经济价值。多个柑橘植物全基因组测序相继的完成,同时,柑橘所属的芸香科中的近源植物酒饼勒基因组也完成了测序,丰富的基因组数据为柑橘植物乃至整个芸香科植物提供了研究机会。本课题通过对多个基因组比对分析,鉴定柑橘基因组中存在的由多倍化产生的重复基因,以及不同物种之间的直系同源关系,构建了多个柑橘植物基因组与多倍化和物种分化相关联的同源共线性基因列表,为柑橘植物基因组进化和基因功能演化提供了重要的比较基因组学数据资源;通过与外类群葡萄保留的同源染色体区域进行比较,发现柑橘基因组在多倍化之后同源染色体间的同源共线性遭到了严重破坏,这种破坏可能是由于大量的基因丢失和转位造成。研究中,对于柑橘植物基因保留的统计发现,组装较好的三个柑橘植物的基因保留率达65%~82%,比其他真双子叶植物中保留更高;发现柑橘中的重复基因丢失属于随机发生的进化事件,并且共线性区域基因连续丢失的长度近似服从几何分布。课题推断了柑橘植物基因组发生加倍的时间,并对各个柑橘植物的进化时间进行了校正,发现甜橙在所研究的柑橘植物中进化速率最快。同时,推断出了各个物种之间的分化时间节点,葡萄同柑橘植物分化的时间约在81~91个百万年前(mya),其中柑橘植物间的分化时间是在10个百万年前。同时,课题通过鉴定与柑橘植物中维生素C(VC)合成相关的基因家族,发现同ECH事件相关联的基因约占柑橘植物中VC合成相关基因的一半。最后,课题构建了葡萄同柑橘各植物之间的同源基因“四联子”模型,对于柑橘植物基因组内的基因置换进行了探索,发现了柑橘中存在少量的基因置换,基因置换发生的位置大多偏向于染色体末端,且GC含量较其他基因无显著差异。本研究对理解柑橘乃至芸香科植物的进化以及基因功能的创新提供了重要的比较基因组学的基础。图19幅;表9个;参52篇。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 英文缩略表
• 引言
• 第1章 综述
•   1.1 物种全基因组加倍
•     1.1.1 植物全基因组加倍
•     1.1.2 其他物种中全基因组加倍
•   1.2 柑橘植物基因组结构进化
•   1.3 比较基因组学研究
•   1.4 课题研究前景
• 第2章 柑橘植物基因组共线性分析
•   2.1 数据材料
•   2.2 研究方法
•     2.2.1 数据下载与处理
•     2.2.2 基因组内、组间同源比对
•     2.2.3 绘制物种内、间的同源基因结构点阵图
•   2.3 结果与分析
•     2.3.1 基因组内同源结构点阵图解析
•     2.3.2 基因组间的同源关系
•     2.3.3 柑橘植物基因组的多倍化
•   2.4 小结
• 第3章 柑橘植物多基因组联合比对
•   3.1 数据材料
•   3.2 研究方法
•     3.2.1 基因组内、组间的同源片段获取
•     3.2.2 基因组内、组间的同源共线性基因列表构建
•     3.2.3 多基因组联合比对
•     3.2.4 局部共线性比对
•   3.3 结果与分析
•     3.3.1 基因组内、间同源基因统计
•     3.3.2 事件相关的同源性统计
•     3.3.3 多基因组联合比对图谱
•     3.3.4 柑橘局部共线性区域比对
•   3.4 小结
• 第4章 柑橘植物多倍化后基因组结构进化规律探索
•   4.1 数据材料
•   4.2 研究方法
•     4.2.1 染色体结构片段化统计
•     4.2.2 基因保留、丢失水平统计
•     4.2.3 物种进化时间的确定
•   4.3 结果与分析
•     4.3.1 染色体结构片段化
•     4.3.2 基因保留与丢失
•     4.3.3 柑橘植物进化事件确定
•   4.4 小结
• 第5章 柑橘植物VC合成通路相关基因家族分析
•   5.1 数据材料
•   5.2 研究方法
•     5.2.1 多序列比对构建进化树
•   5.3 结果与分析
•     5.3.1 柑橘植物中VC合成通路相关的基因家族同多倍化关联分析
•     5.3.2 柑橘植物中VC合成相关基因系统发育分析
•   5.4 小结
• 第6章 柑橘植物中基因置换的规律探索
•   6.1 数据材料
•   6.2 研究方法
•     6.2.1 同源基因“四联子”构建
•     6.2.2 基因置换的分析
•   6.3 结果与分析
•     6.3.1 柑橘植物基因置换的规模统计
•     6.3.2 柑橘植物基因置换的特征分析
•   6.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 附表
• 附录B 附图
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 袁嘉庆

导师: 王希胤,王金朋

关键词: 柑橘,基因组,多倍化,基因丢失,基因置换

来源: 华北理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,生物学,园艺

单位: 华北理工大学

分类号: S666;Q943.2

DOI: 10.27108/d.cnki.ghelu.2019.000001

总页数: 77

文件大小: 13495K

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