本文關(guān)鍵詞：基于基因組重測(cè)序的玉米溫?zé)釒ё越幌缔D(zhuǎn)座子特征分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：轉(zhuǎn)座子普遍存在于所有物種的基因組中。可移動(dòng)的轉(zhuǎn)座子可能引起基因突變、基因斷裂甚至染色體重排等。同時(shí)轉(zhuǎn)座子的轉(zhuǎn)座活性也是生物遺傳多樣性形成的重要因素之一,對(duì)基因組有重要影響。轉(zhuǎn)座子在幫助有機(jī)體適應(yīng)脅迫環(huán)境中具有重要作用,它不僅能夠直接調(diào)控個(gè)體基因表達(dá),還能提供遺傳變異的基礎(chǔ),從而幫助有機(jī)體創(chuàng)造壓力誘導(dǎo)型的全局調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。玉米作為世界重要的糧食作物之一,也是研究遺傳和進(jìn)化的模式作物。轉(zhuǎn)座子占其基因組序列組成的85%以上,因此對(duì)玉米轉(zhuǎn)座子的研究顯得尤為重要。本研究擬通過(guò)對(duì)84份溫帶和熱帶玉米自交系進(jìn)行全基因組重測(cè)序,利用RepeatMasker等生物信息學(xué)軟件,分析了B73中各個(gè)家族的轉(zhuǎn)座子數(shù)量及分布。結(jié)合不同類(lèi)型轉(zhuǎn)座子序列特征,鑒定了84份玉米自交系基因組中非B73中所有的轉(zhuǎn)座子,稱(chēng)之為新鑒定的轉(zhuǎn)座子。該研究比較了溫、熱帶玉米自交系群體中轉(zhuǎn)座子類(lèi)型、數(shù)量和分布差異,并通過(guò)溫、熱材料間特有轉(zhuǎn)座子鄰近基因的代謝通路分析和GO分析,揭示溫、熱帶玉米自交系特有轉(zhuǎn)座子在環(huán)境適應(yīng)性中的重要作用,有助于探究轉(zhuǎn)座子在玉米適應(yīng)不同環(huán)境條件下插入差異及玉米轉(zhuǎn)座子的馴化趨勢(shì),揭示玉米在環(huán)境適應(yīng)性方面轉(zhuǎn)座子的重要貢獻(xiàn),為進(jìn)一步分析轉(zhuǎn)座子是如何促進(jìn)基因組進(jìn)化和調(diào)控有重要意義,并提供新的思路。主要研究結(jié)果如下：1.玉米各自交系中反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子含量最高,達(dá)基因組序列70%以上。反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子中的Gypsy超家族和Copia超家族含量占其中90%以上。但這兩類(lèi)轉(zhuǎn)座子分布方式卻截然不同。Gypsy類(lèi)轉(zhuǎn)座子越靠近著絲粒位置,插入頻率越高。而Copia類(lèi)轉(zhuǎn)座子分布情況與之相反。此外,玉米基因組中DNA類(lèi)轉(zhuǎn)座子含量相對(duì)較少,其分布與重組率呈正相關(guān)性(r=0.522,P0.01)2.通過(guò)對(duì)溫、熱自交系轉(zhuǎn)座子插入位點(diǎn)的比較發(fā)現(xiàn),溫帶材料新鑒定的轉(zhuǎn)座子總數(shù)為219,782個(gè),分布于79,073個(gè)位點(diǎn)；熱帶材料新鑒定的轉(zhuǎn)座子總數(shù)為461,003個(gè),分布于142,292個(gè)位點(diǎn)。在溫帶材料中,平均每份材料有6,868個(gè)新鑒定的轉(zhuǎn)座子,低于在熱帶材料中所檢測(cè)個(gè)數(shù)(平均8,865個(gè))。同時(shí),新鑒定的轉(zhuǎn)座子中LTR類(lèi)反轉(zhuǎn)座子的比例為91.93%,而DNA類(lèi)轉(zhuǎn)座子為2.74%�？梢钥闯�,在新鑒定的插入轉(zhuǎn)座子中LTR類(lèi)反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座頻率高于DNA類(lèi)轉(zhuǎn)座子。3.無(wú)論在溫帶材料還是熱帶材料,新鑒定轉(zhuǎn)座子均主要分布在染色體兩端,這些轉(zhuǎn)座子高頻插入?yún)^(qū)域稱(chēng)為熱點(diǎn)區(qū)域。通過(guò)熱點(diǎn)區(qū)域新鑒定轉(zhuǎn)座子位點(diǎn)的聚類(lèi)分析,84份玉米自交系聚類(lèi)結(jié)果與地域來(lái)源一致,即溫帶和熱帶材料各自聚為一類(lèi)。通過(guò)分析不同群體中轉(zhuǎn)座子插入位點(diǎn)與鄰近基因的距離發(fā)現(xiàn)溫帶材料中插入到基因內(nèi)部的轉(zhuǎn)座子比例高于熱帶材料,而轉(zhuǎn)座子到臨近基因的距離上差異不顯著。4.溫、熱帶自交系中特異的新鑒定轉(zhuǎn)座子其鄰近基因在功能上具顯著差異。溫帶自交系中新鑒定轉(zhuǎn)座子鄰近基因在有害物質(zhì)的降解,異生物質(zhì)代謝等基因GO功能分類(lèi)中富集程度顯著高于熱帶自交系。此外,溫帶自交系中所檢測(cè)到的特異轉(zhuǎn)座子插入位點(diǎn)位于抗寒基因上游,而熱帶群體中并未檢測(cè)到。熱帶自交系中新鑒定轉(zhuǎn)座子附近關(guān)于氨基糖和核苷糖代謝、核苷酸合成等合成代謝途徑的基因數(shù)量高于溫帶自交系,而調(diào)控果糖、甘露糖和半乳糖代謝、抗壞血酸代謝方面基因中,新鑒定轉(zhuǎn)座子僅存在于熱帶自交系中,這些結(jié)果證明轉(zhuǎn)座子在玉米適應(yīng)不同生態(tài)環(huán)境中的重要作用。
【關(guān)鍵詞】：玉米 轉(zhuǎn)座子馴化 環(huán)境適應(yīng)性 環(huán)境壓力
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：S513;Q943.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 文獻(xiàn)綜述11-26
• 1.1 轉(zhuǎn)座子擴(kuò)增對(duì)基因組大小和結(jié)構(gòu)的影響13-14
• 1.1.1 轉(zhuǎn)座子影響基因組大小13
• 1.1.2 轉(zhuǎn)座子介導(dǎo)的染色體重排13-14
• 1.2 轉(zhuǎn)座子介導(dǎo)壓力響應(yīng)機(jī)制和生物體對(duì)環(huán)境改變的遺傳適應(yīng)性14-15
• 1.2.1 轉(zhuǎn)座子激活響應(yīng)環(huán)境應(yīng)答14
• 1.2.2 轉(zhuǎn)座子對(duì)環(huán)境適應(yīng)性的影響14-15
• 1.3 轉(zhuǎn)座子的馴化15-26
• 1.3.1 轉(zhuǎn)座子馴化的揭示16-17
• 1.3.2 馴化轉(zhuǎn)座元件的結(jié)構(gòu)多樣性17-20
• 1.3.3 完整轉(zhuǎn)座酶基因和其他功能域相融合后產(chǎn)生的嵌合基因20-21
• 1.3.4 轉(zhuǎn)座子來(lái)源的功能基因的進(jìn)化機(jī)制21-24
• 1.3.5 轉(zhuǎn)座子來(lái)源的功能基因在多樣的生物學(xué)過(guò)程中的功能角色24-26
• 1.3.5.0 基因調(diào)控功能24
• 1.3.5.1 染色質(zhì)相關(guān)因子24
• 1.3.5.2 細(xì)胞凋亡相關(guān)功能24
• 1.3.5.3 細(xì)胞周期的控制24-25
• 1.3.5.4 介導(dǎo)轉(zhuǎn)座的能力25-26
• 2 研究目的與意義26-27
• 3 材料與方法27-30
• 3.1 研究材料與軟件27-28
• 3.1.1 植物材料和SNPs數(shù)據(jù)27
• 3.1.2 主要軟件及公共分析平臺(tái)27-28
• 3.2 研究方法28-30
• 3.2.1 B73基因組轉(zhuǎn)座子掃描和分析28
• 3.2.2 新插入的非參考基因組非冗余轉(zhuǎn)座子篩選28
• 3.2.3 參考基因組重組率計(jì)算28
• 3.2.4 材料間轉(zhuǎn)座子數(shù)量統(tǒng)計(jì)和分類(lèi)28-29
• 3.2.5 轉(zhuǎn)座子分布特征分析29
• 3.2.6 新鑒定轉(zhuǎn)座子聚類(lèi)分析29
• 3.2.7 受轉(zhuǎn)座子影響基因的KEGG分析和WEGO聚類(lèi)29-30
• 4 結(jié)果與分析30-42
• 4.1 玉米自交系材料全基因組READS掃描和統(tǒng)計(jì)新鑒定轉(zhuǎn)座子30-31
• 4.2 新插入不同類(lèi)型轉(zhuǎn)座子在基因組的分布特征31-35
• 4.3 聚類(lèi)分析35-37
• 4.4 溫、熱帶材料間新鑒定轉(zhuǎn)座子分布差異特征37-38
• 4.5 新鑒定轉(zhuǎn)座子對(duì)鄰近基因影響和溫、熱帶材料間基因差異分析38-42
• 5 討論42-47
• 5.1 轉(zhuǎn)座子插入偏好性與基因組重組42-43
• 5.2 不同地理分布材料中轉(zhuǎn)座元件對(duì)環(huán)境適應(yīng)性的影響43-44
• 5.3 轉(zhuǎn)座子對(duì)下游基因的調(diào)控作用44-47
• 6 參考文獻(xiàn)47-55
• 7 附件55-62
• 8 致謝62

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本文編號(hào)：272190