静态和动态GWAS探究大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的互作遗传机制

论文摘要

在自然界中,物种间的相互作用具有重要意义。细菌间的相互作用也为维持生态系统的平衡稳定做出巨大贡献。一般研究物种相互作用采用传统的方法,即对单一物种进行纯培养,忽略了物种的生存会受到生物和非生物生存环境因素的影响,这种方法可以描述特定基因对单一物种的影响,但是难以解释多个物种间的相互作用的潜在遗传学机制,也很少能在全基因水平定位影响种间相互作用的基因。全基因组关联分析（Genome-wide association analysis,GWAS）可以在全基因组水平上寻找复杂形状的相关遗传变异。本文以GWAS作为核心手段,利用两种衍生的分析方法:静态的GWAS和动态的GWAS对大肠杆菌（E.coli）以及金黄色葡萄球菌（S.aureus）的生长性状和单核苷酸多态性（SNPs）进行相关性分析,定位到影响生长性状的SNPs。通过对得到SNPs进行注释及功能分析,在静态的全基因组关联分析定位到ftsK、ftsZ、secA、trpA、thrA、rpoC和yjjW等基因,这些基因均已验证与细菌的生长相关。在动态的全基因组关联分析中,通过结合两种动态的分析方法对不同培养条件中的细菌进行分析,获得不同生长参数下的显著性位点并开展了候选基因分析,找到了互作环境中可能影响细菌不同生长阶段的结构基因,如fepE、modA、carB等。除此之外,thrA、ftsK、secA、yjjW基因在两组分析方法中多次出现,初步猜测这四个基因在细菌相互作用过程中具有更加明显的作用。这些基因的发现不仅可以证明本研究中两种分析方法的准确性,也为后续的功能验证提供了理论支持。本文利用全基因组关联分析的相关方法,将物种的表型与基因型联系起来,在微生物全基因组范围内找到与性状相关的位点,定位功能基因,以期解释微生物间相互作用的遗传与进化机制,为细菌遗传机制的研究提供了理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
•   1.1 细菌间相互作用及进化机制
•   1.2 实验菌种的选择
•     1.2.1 大肠杆菌
•     1.2.2 金黄色葡萄球菌
•   1.3 实时荧光定量PCR技术
•   1.4 细菌全基因组重测序技术
•   1.5 生长性状的QTL定位
•     1.5.1 静态的全基因组关联分析
•     1.5.2 动态的全基因组关联分析
•   1.6 本文的研究内容、目的及创新点
•     1.6.1 研究内容和目的
•     1.6.2 技术路线
•     1.6.3 创新点
• 2 静态的全基因组关联分析
•   2.1 材料与方法
•     2.1.1 细菌最大生长速率测定
•       2.1.1.1 主要仪器和试剂
•       2.1.1.2 实验方法
•     2.1.2 细菌互作培养
•       2.1.2.1 主要仪器和试剂
•       2.1.2.2 实验方法
•     2.1.3 利用qPCR技术获得细菌表型数据
•       2.1.3.1 主要仪器和试剂
•       2.1.3.2 实验方法
•     2.1.4 基因型数据的获得
•   2.2 细菌互作进化培养的生长变化
•     2.2.1 细菌最大生长速率变化
•     2.2.2 静态的全基因组关联分析实验生长量变化
•   2.3 最大生长速率的全基因组关联分析
•     2.3.1 全基因组关联分析结果
•     2.3.2 显著候选基因功能分析
•   2.4 静态的全基因组关联分析
•     2.4.1 部分显著SNPs基因功能分析
•     2.4.2 大肠杆菌特异基因的表型分析
•   2.5 讨论
•   2.6 本章小结
• 3 动态的全基因组关联分析
•   3.1 材料与方法
•     3.1.1 主要仪器和试剂
•     3.1.2 实验方法
•   3.2 动态的全基因组关联分析实验生长量变化
•   3.3 动态全基因组关联分析结果
•     3.3.1 最优模型结果
•     3.3.2 菌株个体生长曲线的拟合结果
•     3.3.3 基于生长参数的全基因组关联分析候选SNPs
•     3.3.4 部分候选基因功能分析
•   3.4 讨论
•   3.5 本章小结
• 4 结论与展望
• 参考文献
• 附录
• 个人简介
• 导师简介
• 获得成果目录
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李金婷

导师: 何晓青

关键词: 相互作用,全基因组关联分析,单核苷酸多态性,遗传机制

来源: 北京林业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学

单位: 北京林业大学

分类号: Q933

DOI: 10.26949/d.cnki.gblyu.2019.001240

总页数: 78

文件大小: 5425k

下载量: 19