杨柳比较基因组信息学研究

论文摘要

本课题以已测序的两种杨柳科植物红皮柳和毛果杨的全基因组数据作为研究对象。杨柳科植物除了经历了真双子叶共有的全基因组三倍乘（Whole-genome triplication,WGT or Core-eudicot-common hexaploidzation,ECH）事件之外,又经历了一次杨柳科植物共有的二倍乘（Saliceae whole-genome duplication,SWD）事件。为深入理解多倍化杨柳染色体和基因组的结构与功能演化,选取基因组结构较为古老的葡萄作为参照进行分析。通过物种内与物种间的BLAST比对,找出具有共线性的同源基因对,构建具有可视化分析功能的同源结构点阵图;对毛果杨、红皮柳同源结构点阵图分析,课题推断出杨柳科植物加倍之前共有8条祖先染色体;通过同源片段的搜索分析以及对多物种间进行基因组联合比对,构建以葡萄基因组为参考的多基因组联合比对图谱;结合同源片段数量的统计,从基因组丢失与保留的角度,分析杨柳科植物的基因组进化过程;并分类统计出了不同事件关联的共线性基因集。通过研究发现红皮柳经历SWD后的两套子基因组的平均共线基因丢失率为73%和77%,而毛果杨仅为69%和71%,红皮柳的共线基因丢失率显著高于毛果杨;且红皮柳SWD后的共线基因保留的数量为9017个,毛果杨则保留了15173个共线基因,红皮柳的共线基因保留数量显著低于杨树;红皮柳最近一次加倍的同源片段的Ks峰值为0.33,毛果杨的Ks峰值仅为0.23,红皮柳的Ks峰值相对于毛果杨更高;这些数据都表明红皮柳经历更剧烈的基因变化,即红皮柳的进化速率很可能快于毛果杨。课题还推断出了SWD事件发生的时间大约在2530个百万年前,而在SWD后,毛果杨与红皮柳分化的时间大约在1520个百万年前。之后通过基因表达量、基因家族、基因功能GO富集分析等方面,全面比对分析了毛果杨二倍乘之后产生的两套子基因组,发现这两套基因组在基因表达量、基因家族、基因功能几个层面均无显著差异,本研究为杨柳祖先为同源多倍体提供了更多证据。图17幅;表4个;参52篇。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵毓昊

导师: 王希胤,王金朋

关键词: 杨柳科,多倍化,基因组比对,进化速率,同源多倍体

来源: 华北理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学

单位: 华北理工大学

分类号: Q943.2

总页数: 64

文件大小: 10111K

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标签：杨柳科论文;  多倍化论文;  基因组比对论文;  进化速率论文;  同源多倍体论文;