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甘蔗割手密种基因组数据库的构建

2020-12-08阅读(495)

甘蔗割手密种基因组数据库的构建

论文摘要

甘蔗（Saccharum spp.）是世界上最重要糖料、生物燃料作物,是研究C4光合作用途径和同源多倍体遗传的模式植物,具有巨大的经济和科研价值。在过去的数年中,甘蔗的测序及分析数据迅速积累,为本研究的顺利开展奠定了基础。使用Tripal工具构建甘蔗割手密基因组数据库（http://www.sugarcanetf.site/sgd/html/index.html）作为甘蔗研究的中心门户对这些数据进行存储、挖掘、分析、整合以及共享。研究主要结果如下:（1）甘蔗割手密基因组数据的开发使用BLAST2GO和EggNOG,对甘蔗中99,708个基因进行GO项目注释,65,277个基因进行KEGG生物通路注释。对甘蔗割手密预测基因中的1,278个特异性基因家族进行GO富集,发现这些基因的功能大多富集在对伤口、外部刺激的反应。使用MISA软件对甘蔗割手密进行全基因组SSR开发,共发现577,299个SSR位点,其中染色体特异性位点有98,271个,约占总数的17%。将其与其他四种禾本科植物中的基因组SSR进行比较,发现在禾本科植物中,SSR的丰度与其基因组大小成正比,而SSR的相对丰度与基因组大小没有明显的相关性。开发植物全基因组转录因子预测分类流程,调用HMMER软件实现甘蔗割手密的全基因组转录因子预测及分类。研究中共预测到4,271个编码转录因子的基因,并将其分为57个转录因子家族。（2）甘蔗割手密转录组表达谱数据的开发使用HISAT2和Cufflinks对甘蔗割手密叶段发育、不同生长时期以及昼夜节律的材料进行表达量计算,所得数据可以为甘蔗碳水化合物、光合途径等重要生物学性状基因家族表达谱的研究提供帮助。（3）甘蔗割手密重测序群体基因组数据的开发使用GATK进行变异检测,共识别出448万个高质量的变异型,其中包括约390万个SNPs。之后分别使用SNPhylo和Admixture软件进行系统演化分析和群体结构分析。群体结构分析结果表明可将甘蔗割手密群体分为三个亚群,三个亚群中染色体倍性均呈广泛分布状态。所得数据可用于甘蔗割手密自然群体遗传背景的研究,并为甘蔗育种过程中割手密资源的利用提供帮助。（4）甘蔗割手密基因组数据库的构建基于上述数据集,本研究创建了国际上第一个甘蔗割手密全基因组数据库（Saccharum Genome Database,SGD）。SGD是一个用户友好型的交互式数据库,提供的数据集包括:基因组、蛋白序列、功能注释、表达量、转录因子、分子标记等。除了优质的数据集,SGD还为用户提供了详细的用户手册、强大的搜索工具以及实用的在线工具:JBrowse和BLAST。SGD网站将不断进行数据更新以促进甘蔗及其近缘物种的分子生物学、功能基因组学和遗传进化的研究。

论文目录

  • 缩略词表
  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 前言
  •   1 甘蔗研究背景
  •     1.1 甘蔗的起源与分类
  •     1.2 甘蔗的重要生物学性状研究概述
  •     1.3 甘蔗基因组研究进展
  •   2 基因组学与生物信息学
  •     2.1 测序技术的发展
  •     2.2 数据库技术与生物信息数据库的发展概述
  •   3 基于基因组序列信息的分子标记
  •     3.1 分子标记
  •     3.2 简单重复序列标记
  •     3.3 单核苷酸多态性
  •   4 转录因子的分类与预测
  •     4.1 植物中的转录因子
  •     4.2 转录因子的分类
  •     4.3 转录因子的预测
  •   5 本研究的目的与意义
  • 第二章 甘蔗割手密数据的开发
  •   1 基因组数据开发
  •     1.1 研究材料
  •     1.2 研究方法
  •     1.3 研究结果
  •   2 转录组数据开发
  •     2.1 研究材料
  •     2.2 研究方法
  •     2.3 研究结果
  •   3 重测序群体数据开发
  •     3.1 研究材料
  •     3.2 研究方法
  •     3.3 研究结果
  •   4 本章小结
  • 第三章 甘蔗割手密基因组数据库的搭建
  •   1 研究材料
  •   2 研究方法
  •     2.0 数据库构建方法
  •     2.1 JBrowse可视化浏览器的配置
  •     2.2 BLAST序列比对工具的配置
  •   3 研究结果
  •     3.1 甘蔗割手密基因组数据库
  •     3.2 JBrowse基因组浏览工具
  •     3.3 BLAST序列比对工具
  •   4 本章小结
  • 第四章 总结与展望
  •   1 全文总结
  •     1.1 数据库数据集的开发
  •     1.2 甘蔗割手密基因组数据库的构建
  •   2 未来展望
  • 参考文献
  • 附录
  •   附录 A 甘蔗割手密种基因组数据库其他模块
  •   附录 B 甘蔗割手密AP85-441 基因组组装及等位注释
  •   附录 C 转录因子预测家族及数量
  •   附录 D 光合作用关键酶基因的系统进化树
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 陈峥

    导师: 张积森

    关键词: 甘蔗割手密,基因组数据库,转录因子,分子标记,转录组

    来源: 福建农林大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,农业科技

    专业: 生物学,农作物

    单位: 福建农林大学

    分类号: S566.1;Q811.4

    总页数: 79

    文件大小: 4380K

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