小麦部分同源染色体间基因置换的比较推断

发布时间：2021-03-04 02:54

　　小麦（Triticum aestivum）基因组序列于2018年8月发表,为小麦基因组研究提供了重要的数据材料。本课题借助水稻和二倍体小麦（粗山羊草;乌拉尔图小麦）以及野生二粒小麦基因组,针对小麦部分同源基因可能发生置换问题,对小麦亚基因组间的部分同源基因和禾本科共有祖先加倍产生的同源基因间,进行比较基因组学分析。利用基因组内和不同基因组间存在的基因共线性,鉴定了多个小麦基因组中多倍化和物种分化关联的部分同源基因;然后生成了共线性基因列表,并构建了系统发育树,根据所构基因树与预期树在拓扑结构上的差异,推断小麦部分同源基因间可能发生的基因置换,并对可能的置换事件鉴定进行了统计学评估。通过对小麦古老重复基因以及近期重复基因间基因置换的分析,发现每个亚基因组中基因置换比例大约在1%左右,不同亚基因组之间的基因置换比例大约在2%左右。进一步统计了发生基因置换的基因在染色体上的分布,发现靠近染色体末端的基因之间发生置换的频率较高。最后,对发生基因置换的小麦重复基因进行了GO功能富集分析,发现细胞外区域等功能基因倾向于发生基因置换;膜部分基因等功能基因则表现出逃避的趋势,发现淀粉合成基因可能受到基... 

【文章来源】：华北理工大学河北省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

六倍体小麦系统发育过程

第1章绪论-5-1.3.1物种基因组共线性分析方法对物种的基因组进行共线性分析是生物信息分析工作中很重要的一部分，通过分析物种间系统发育关系，两个或多个物种进化关系越接近，基因组的相似度就越高，不同基因组中染色体上基因排列位置的统一性，这种相同位置上的基因就叫作共线性基因，共线性片段越完整，表明两个物种的亲缘关系越相近。比较常用的共线性分析软件有ColinearScan[31-33]。物种在自身进化过程中经历全基因组加倍事件，会产生大量的重复基因，也叫同源基因。同源基因根据来源不同分为两种：直系同源基因和旁系同源基因[34]。直系同源基因是由物种分化形成的，一个祖先物种，由于隔离、自然选择、迁移、遗传漂变、基因突变等原因使得祖先物种分化出很多个不同物种。直系同源基因就是从祖先物种分化产生的很多个不同物种基因组中具有同源关系的基因[35]。一个物种由于全基因组加倍产生的重复基因叫作旁系同源基因。直系同源基因的功能区别不太大，因为这些基因不太容易受环境影响，由于加倍产生的旁系同源基因与加倍之前的基因功能重复，加倍后的基因的变化不受环境选择作用的影响，而且丢失的基因也较多，功能比较容易发生改变。1.3.2禾本科共线性分析禾本科不同物种的基因组间保持了很好的共线性，尽管分歧时间很久远，但是绝大多数直系同源的基因仍然保持了祖先基因组中的位置；通过对水稻和高粱基因组的共线性分析，发现大于90%的基因位于共线性的位置[36]，由于全基因组加倍导致染色体上产生的同源片段也比较完整。图2基因共线性注：矩形框表示染色体片段；正方形块表示加倍后产生的重复基因；蓝色连线两端的基因表示共线性基因。

华北理工大学硕士学位论文-12-2.3结果与分析2.3.1小麦基因组中的部分同源染色体片段鉴定由于异源六倍体小麦是由三个二倍体小麦杂交两次形成的，其基因组测序结果可以很好的区分出ABD三个亚基因组，因此，在后面的研究中将异源六倍体小麦基因组按三个亚基因组内部和基因组之间进行比较，将六倍体小麦当做三个二倍体小麦来进行同源结构的解析。每个亚基因组内的除对角线上的共线基因外，其它同源区域是古代多倍化造成的，同源结构点阵图展示的是一个亚基因组内部各染色体之间的同源关系。六倍体小麦的A基因组的同源结构点阵图如图3所示。图3小麦的A亚基因组同源关系点阵图注：图中的每一个点表示BLAST软件搜索到自身和自身的一对同源基因，X轴和Y轴表示六倍体小麦的A亚基因组的7条染色体红色，蓝色以及灰色的点表示相似度一次降低，点阵图对角线上由连续的点所连成的线，是在多倍化过程中产生的串联重复基因。从图3中可以看到有很多红色的点连成的线段，将这些线段向横纵坐标进行投影所对应的染色体片段就代表着同源染色体片段。有些染色体所对应的同源染色体

【参考文献】：
期刊论文
[1]谷子、玉米重复基因间基因置换的系统发育分析[J]. 王金朋,聂林曼,王振怡,马雪莲,张琼.  河南农业科学. 2014(12)
[2]人工合成六倍体小麦（AABBDD）与亲本种之间基因组与基因区域的序列变异分析[J]. 聂利红,韩宗福,逯腊虎,姚颖垠,孙其信,倪中福.  自然科学进展. 2008(01)

硕士论文
[1]花生基因组中重复基因间基因置换的比较分析[D]. 郑昌林.华北理工大学 2017



本文编号：3062431