白菜×甘蓝种间杂种合成及分子遗传分析
发布时间：2021-08-20 18:34
多倍体或全基因组复制（WGD）在自然界中普遍存在,不仅增加了生物多样性,并为进化提供了新的遗传资源。新合成的异源多倍体,存在遗传和表观遗传的变化,基因表达水平的变化也发生在异源多倍化的初始阶段。遗传和表观遗传学的作用导致基因表达的变化,进而呈现新表型。甘蓝型油菜（B.napus）一般认为由白菜与甘蓝自然杂交并加倍形成于约7500年前,是探究异源多倍化遗传变化机制良好的模型。本实验人工合成菜心和芥蓝杂交种,调查F2代田间性状,且对菜心、芥蓝及8株F2进行RNA-seq、小RNA-seq、重测序分析,进一步探究新合成的AACC异源四倍体杂种的不同性状单株的遗传及表观遗传变异。此外,本实验调查了菜心×芥蓝、白菜×紫甘蓝、菜心×青花菜杂交后代田间性状表现,得到的结果如下:1、菜心×芥蓝、白菜×紫甘蓝、菜心×青花菜,杂交F2代性状分离,性状值显示正态分布,少数单株性状变异较大,且杂交后代出现和双亲不同的新的变异。2、菜心×芥蓝杂交F2代基因表达存在广泛变化。F2代和亲本之间的比较显示一定...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：96 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
同源多倍体及异源多倍体图解(Chen2007)
图 1-2 关于解释多倍体中基因组结构和功能变化的假设 (Chen 2007)(a) 多倍体基因组的遗传和表观遗传变化，遗传变化包括序列突变和染色体不稳定性 (缺失/插入，易位，转座等)表观遗传变化可能发生在转录和转录后水平。(b) 剂量依赖性模型表明二倍体和四倍体中基因表达的累加效应，四倍体中的重复基因座为基因表达提供额外水平的对照。基因表达水平显示为“关闭”(0) 和灰色箭头 (1,2 和 3)最大水平 (4) 由绿色箭头显示，该模型可以解释杂种优势的显性效应，但不解释异源多倍体的超显性或新的变异(c) 调节相容性模型表明，由直系同源基因产生的调节因子 (蛋白质) 产生不相容的异源产物 (红色正方形和蓝色圆圈之间的异二聚体)。或者，异源蛋白质可能比同源物表现更好，这可以解释超显性效应和杂种优势。(d) 用于测试拟南芥异源四倍体中加性和非加性基因调控的假设。零假设 (Ho) 表明同源四倍体 (Allo) 中的基因表达水平等于两个祖先拟南芥 (At4) 和拟南芥 (Aa) 的总和。Fig 1-2 Hypotheses to explain changes in genome structure and function in polyploids. (Chen 2007)(a) Genetic and epigenetic changes in polyploid genomes. Genetic changes include sequence mutations and chromosominstabilities (deletion/insertion, translocation, transposition, etc.). (b)A dosage-dependent (12) or “rheostat” (102) modsuggests additive effects of gene expression in a diploid (upper panel) and tetraploid (lower panel). The duplicate loci the tetraploid provide additional levels of controls for gene expression. The levels of gene expression are shown as “of(0) and by gray arrows (1, 2, and 3), and the maximum level (2 in diploid and 4 i
bidopsis allotetraploids. The null hypothesis (Ho) is that gene expression levels in ansum of two progenitors, A. thaliana autotetraploid (At4) and A. arenosa (Aa). Typica are shown. Ha: alternative hypothesis.属多倍体研究进展属的起源Brassica) 是十字花科 (Brassicaceae) 的主干大属，且最具有经济价基本种：白菜 (B. rapa,AA，2n=20)、黑芥 (B. nigra, BB, 2n=16)、甘及三个基本种通过多倍化形成的三个异源四倍体种：甘蓝型油菜 (型油菜 (B. juncea, AABB, 2n=36)、埃塞俄比亚芥 (B. carinata, BBC研究多倍化的模式植物 (图 1-3)。三个异源四倍体栽培种中，甘蓝型芥 (B. carinata) 至今还没有发现野生种群，有文献记载芥菜型油菜野生种。根据现有的研究结果还不能完全确定芥菜型油菜的起源中四倍体的起源中心，一般认为非洲东北部的埃塞俄比亚高原是埃塞部的地中海地区被认为是甘蓝型油菜的起源中心，前人一般认为甘白菜和甘蓝自然杂交并加倍而来 (Boulos Chalhoub 2014)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]A comparative study of distant hybridization in plants and animals[J]. Jie Chen,Mi Luo,Shengnan Li,Min Tao,Xiaolan Ye,Wei Duan,Chun Zhang,Qinbo Qin,Jun Xiao,Shaojun Liu. Science China（Life Sciences）. 2018(03)
[2]Rapid gene expression change in a novel synthesized allopolyploid population of cultivated peanut×Arachis doigoi cross by cDNA-SCoT and HFO-TAG technique[J]. HE Liang-qiong,TANG Rong-hua,JIANG Jing,XIONG Fa-qian,HUANG Zhi-peng,WU Hai-ning,GAO Zhong-kui,ZHONG Rui-chun,HE Xin-hua,HAN Zhu-qiang. Journal of Integrative Agriculture. 2017(05)
[3]人工合成油菜与栽培油菜F1主要性状的杂种优势[J]. 赵永国,肖玲,卢长明. 中国油料作物学报. 2011(06)
[4]分子标记在植物学中的应用及前景[J]. 周奕华,陈正华. 武汉植物学研究. 1999(01)
本文编号：3354020
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：96 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
同源多倍体及异源多倍体图解(Chen2007)
图 1-2 关于解释多倍体中基因组结构和功能变化的假设 (Chen 2007)(a) 多倍体基因组的遗传和表观遗传变化，遗传变化包括序列突变和染色体不稳定性 (缺失/插入，易位，转座等)表观遗传变化可能发生在转录和转录后水平。(b) 剂量依赖性模型表明二倍体和四倍体中基因表达的累加效应，四倍体中的重复基因座为基因表达提供额外水平的对照。基因表达水平显示为“关闭”(0) 和灰色箭头 (1,2 和 3)最大水平 (4) 由绿色箭头显示，该模型可以解释杂种优势的显性效应，但不解释异源多倍体的超显性或新的变异(c) 调节相容性模型表明，由直系同源基因产生的调节因子 (蛋白质) 产生不相容的异源产物 (红色正方形和蓝色圆圈之间的异二聚体)。或者，异源蛋白质可能比同源物表现更好，这可以解释超显性效应和杂种优势。(d) 用于测试拟南芥异源四倍体中加性和非加性基因调控的假设。零假设 (Ho) 表明同源四倍体 (Allo) 中的基因表达水平等于两个祖先拟南芥 (At4) 和拟南芥 (Aa) 的总和。Fig 1-2 Hypotheses to explain changes in genome structure and function in polyploids. (Chen 2007)(a) Genetic and epigenetic changes in polyploid genomes. Genetic changes include sequence mutations and chromosominstabilities (deletion/insertion, translocation, transposition, etc.). (b)A dosage-dependent (12) or “rheostat” (102) modsuggests additive effects of gene expression in a diploid (upper panel) and tetraploid (lower panel). The duplicate loci the tetraploid provide additional levels of controls for gene expression. The levels of gene expression are shown as “of(0) and by gray arrows (1, 2, and 3), and the maximum level (2 in diploid and 4 i
bidopsis allotetraploids. The null hypothesis (Ho) is that gene expression levels in ansum of two progenitors, A. thaliana autotetraploid (At4) and A. arenosa (Aa). Typica are shown. Ha: alternative hypothesis.属多倍体研究进展属的起源Brassica) 是十字花科 (Brassicaceae) 的主干大属，且最具有经济价基本种：白菜 (B. rapa,AA，2n=20)、黑芥 (B. nigra, BB, 2n=16)、甘及三个基本种通过多倍化形成的三个异源四倍体种：甘蓝型油菜 (型油菜 (B. juncea, AABB, 2n=36)、埃塞俄比亚芥 (B. carinata, BBC研究多倍化的模式植物 (图 1-3)。三个异源四倍体栽培种中，甘蓝型芥 (B. carinata) 至今还没有发现野生种群，有文献记载芥菜型油菜野生种。根据现有的研究结果还不能完全确定芥菜型油菜的起源中四倍体的起源中心，一般认为非洲东北部的埃塞俄比亚高原是埃塞部的地中海地区被认为是甘蓝型油菜的起源中心，前人一般认为甘白菜和甘蓝自然杂交并加倍而来 (Boulos Chalhoub 2014)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]A comparative study of distant hybridization in plants and animals[J]. Jie Chen,Mi Luo,Shengnan Li,Min Tao,Xiaolan Ye,Wei Duan,Chun Zhang,Qinbo Qin,Jun Xiao,Shaojun Liu. Science China（Life Sciences）. 2018(03)
[2]Rapid gene expression change in a novel synthesized allopolyploid population of cultivated peanut×Arachis doigoi cross by cDNA-SCoT and HFO-TAG technique[J]. HE Liang-qiong,TANG Rong-hua,JIANG Jing,XIONG Fa-qian,HUANG Zhi-peng,WU Hai-ning,GAO Zhong-kui,ZHONG Rui-chun,HE Xin-hua,HAN Zhu-qiang. Journal of Integrative Agriculture. 2017(05)
[3]人工合成油菜与栽培油菜F1主要性状的杂种优势[J]. 赵永国,肖玲,卢长明. 中国油料作物学报. 2011(06)
[4]分子标记在植物学中的应用及前景[J]. 周奕华,陈正华. 武汉植物学研究. 1999(01)
本文编号：3354020
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