減數分裂重組交換(Crossover,CO)在配子體的發(fā)生和遺傳變異的產生上具有重要作用,是物種進化的動力和遺傳改良的基礎。CO發(fā)生的模式在物種間和物種內都有差異,而在性別之間也有差別。然而,在植物中,性別特異的CO發(fā)生模式至今還鮮有研究。隨著單細胞測序技術的發(fā)展,CO模式已經可以在單個配子體中得到,這為在研究單細胞水平研究性別特異的CO模式提供了機會。本研究中,我們構建了首個單細胞水平的植物雌性重組圖譜,并與相同背景下的雄性重組圖譜進行了比較,分析了在CO頻率、分布和干涉上的性別差異。這項研究為理解不同性別中CO發(fā)生的分子機制提供了見解,并且說明父本選擇可以幫助提高育種效率。主要結果有:1.開發(fā)了一個分離玉米單胚囊反足細胞并用于基因組測序的方法。在約1.2倍的測序深度下,可以獲取約40%的基因組覆蓋度�；�106個單雌配子體中獲得的2,033,416個高質量SNPs(Single Nucleotide Polymorphisms),高分辨度的雌性重組圖譜被構建出來。相比于雄性(平均每個小孢子19.3次CO,總共962.5 c M),雌性減數分裂產生更少的CO(平均每個胚囊12.4次CO...

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【學位級別】：碩士

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摘要
Abstract
縮略語表
1 前言
    1.1 單細胞全基因組測序技術的發(fā)展
        1.1.1 單細胞分離技術
        1.1.2 單細胞全基因組擴增技術
        1.1.3 單細胞全基因組測序的應用
    1.2 減數分裂重組交換的研究進展
        1.2.1 減數分裂重組過程
        1.2.2 重組交換的特性和數學模型
        1.2.3 重組交換模式的影響因素
        1.2.4 單細胞水平研究重組交換的相關技術
        1.2.5 基于單細胞基因組學方法的重組交換性別差異研究
2 材料與方法
    2.1 研究材料
    2.2 單胚囊反足細胞的分離
    2.3 單細胞全基因組擴增和測序
        2.3.1 單細胞全基因組擴增
        2.3.2 擴增產物質量檢測
        2.3.3 文庫的構建和測序
    2.4 測序數據分析
        2.4.1 測序讀段的比對和SNP的獲取
        2.4.2 高質量SNP的篩選
    2.5 短片段雙交換的重測序驗證
    2.6 CO模擬
        2.6.1 基于BF模型的CO模擬
        2.6.2 基于gamma模型的CO模擬
3 結果與分析
    3.1 單雌配子體全基因組測序
        3.1.1 單胚囊反足細胞分離和擴增
        3.1.2 雌雄配子體SNP的獲取
    3.2 雌雄CO的鑒定和影響因素分析
        3.2.1 bin map的構建
        3.2.2 CO數量和SC長度及供體單株的關系
        3.2.3 CO數量在雌雄配子體間的差異
    3.3 雌雄重組圖譜的構建和差異分析
    3.4 雌雄CO模擬分析
        3.4.1 BF模型的基本原理
        3.4.2 雌雄CO模式的模擬
        3.4.3 模擬參數和結果的驗證
        3.4.4 不同遺傳背景下的CO模擬
        3.4.5 CMI的發(fā)現和驗證
        3.4.6 不同類型CO數量的性別差異和驗證
4 討論
    4.1 單配子體全基因組測序和減數分裂數學模型的結合加深了對重組交換性別差異的理解
    4.2 玉米是研究 CMI 發(fā)生機制的理想材料
    4.3 減數分裂性別差異的分子機制
5 參考文獻
附錄A PCR引物
附錄B PCR反應體系
附錄C 單配子體測序數據處理的統(tǒng)計結果
附錄D 雌雄配子體(Zheng58 x SK背景)小片段雙交換的Sanger測序驗證
附錄E 雌雄配子體(Zheng58 x SK背景)的CO數量
附錄F 雌雄配子體(Zheng58 x SK背景)CO熱區(qū)統(tǒng)計
附錄G 不同群體在BF模型中的最佳擬合參數
附錄H 作者簡歷、在讀期間與課題有關的研究成果,包括發(fā)表的論文、出版專著、參加國際會議及論文等
致謝



本文編號：4010554