杂合度和胁迫条件对植物突变和重组的影响

发布时间：2017-12-23 12:50

  本文关键词：杂合度和胁迫条件对植物突变和重组的影响　出处：《南京大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：突变和重组对于生物演化具有重要意义,二者是遗传变异的主要形式,长期以来都是生物学的重要领域。突变在基因组中的分布极不均匀,无论是插入缺失或是点突变均大量聚集在突变热点。大量研究表明突变热点的形成与序列碱基组成或特殊的表观遗传印记有关,而此前本课题组基于基因组比对的结果证明了插入缺失周围突变率会相对提高。重组同样大量集中在基因组中的重组热点,同时存在几乎不发生的重组冷点。自然条件下同一物种中不同个体的突变和重组率一般稳定的在一个较小的范围内波动,但是已经有研究表明在高温、紫外辐射或病原侵染等胁迫条件下突变率和重组率均有可能上升。得力于二代测序技术的发展,现在我们有机会直接对一次繁殖产生的大量个体进行直接测序,直接获得全基因组范围内的突变和重组信息,使得我们有机会对突变和重组进行进一步的研究。在本研究中我们希望对杂合度和胁迫条件对重组和突变的影响进行更加全面的探索。首先,我们在此前的indel诱变假说的基础上进一步提出了杂合诱变假说,即杂合位点是否具有诱导突变率升高的作用。为此我们对杂合体和纯合体后代进行了测序对二者突变率的比较表明杂合个体的突变率确实高于纯合体,基因组中杂合区域的突变率高于纯合区域,且随着杂合个体不断地自交,杂合度不断降低,突变率也在不断降低。其次本研究中用全基因组测序技术对胁迫条件和自然条件下水稻的自交子代进行测序,经过对胁迫个体和正常个体进行比较,发现胁迫条件确实有着提升重组率和突变率的效果,但提升效果有限,且不是所有的胁迫条件都有效,胁迫处理的个体并不是都会表现出处理上升。我们得到了以全基因组范围内SNP为分子标记的重组图谱。基于此确定了水稻基因组中重组热点和冷点的分布。发现了仅占基因组0.72的热点区域聚集了 9.1%的重组事件,而冷点区域大部分分布在靠近着丝粒区域。杂合位点诱变效果的证实为解释突变热点的形成以及为什么某些类型的基因突变率远超过基因组平均水平提供了一种全新的视角,水稻全基因组重组热点和冷点的分布将对作物育种有着潜在的指导意义,同时胁迫对重组和突变率的影响将在进一步研究后有潜在的应用于育种研究的价值。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q943

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本文编号：1323956