白菜、甘藍(lán)與擬南芥比較基因組分析.pdf

1、蕓薹屬(Brassica)屬于十字花目(Brassicales)十字花科(Brassicaceae),約含40多個種,是十字花科中最為重要的一個屬。蕓薹屬內(nèi)包含許多重要的油料、蔬菜及飼料作物,典型的代表有白菜、甘藍(lán)及油菜等。比較基因組學(xué)是一門新興的學(xué)科,主要是指不同物種之間利用共同的標(biāo)記構(gòu)建圖譜或比較不同物種基因組相應(yīng)部分(或全部)區(qū)域分析它們之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系、基因數(shù)目、相對位置等,以揭示不同物種之間基因組結(jié)構(gòu)的異同。之前關(guān)于蕓薹屬比較基

2、因組學(xué)的分析更多的集中在比較遺傳作圖以及部分基因組片段序列的比較研究上,全基因組水平上的分析還較少,影響了研究者對蕓薹屬起源進(jìn)化的深入理解,因此,亟需對這方面的研究分析。
　　 本研究基于“國際白菜基因組測序計(jì)劃”及“中澳甘藍(lán)基因組測序項(xiàng)目”測序所得的白菜及甘藍(lán)全基因組序列與擬南芥全基因組序列進(jìn)行比較,并進(jìn)行系統(tǒng)深入的共線性分析研究。以期揭示白菜、甘藍(lán)基因組染色體結(jié)構(gòu)特征及與擬南芥基因組的異同,為進(jìn)一步分析白菜、甘藍(lán)基因組進(jìn)化演

3、化過程提供理論基礎(chǔ)。本研究獲得了以下主要結(jié)果:
　　 1.通過已發(fā)表的遺傳圖譜(VCS_DH、JWF3P及CK_DH)及本實(shí)驗(yàn)室以Indel標(biāo)記為骨架構(gòu)建的RCZ16_DH遺傳圖譜來錨定白菜基因組Scaffold序列至10條染色體上。得到了如下結(jié)果:VCS_DH圖譜共354個標(biāo)記,錨定84個Scaffold,總長度171Mb；JWF3P圖譜共498個標(biāo)記,錨定97個Scaffold,總長度185Mb；CK_DH圖譜共719個標(biāo)記

4、,錨定91個Scaffold,總長度175Mb.RCZ16_DH圖譜共507個標(biāo)記,錨定152個Scaffold,總長度235Mb,四張圖譜總計(jì)錨定183個Scaffold、252Mb的序列到白菜10條染色體上,占基因組總長度的89％,Scaffold在染色體上的順序及方向同時也通過遺傳圖譜綜合分析確定,并基于此順序構(gòu)建了白菜的假染色體。
　　 2.利用錨定的白菜基因組與擬南芥基因組進(jìn)行注釋基因的比較,分析基因間的共線性關(guān)系,找

5、到白菜與擬南芥之間的共線性區(qū)域。得到了如下結(jié)果:白菜與擬南芥相比,經(jīng)歷了一個三倍化的過程,擬南芥中的一個保守區(qū)段能夠在白菜中找到3個甚至更多個復(fù)制；白菜中保守區(qū)段更傾向于與“祖先種”相似,擬南芥相對來說有很多新的重組,在擬南芥中出現(xiàn)了一些新的保守區(qū)段的邊界:與之前關(guān)于白菜保守區(qū)段的分析相比,我們在白菜基因組中發(fā)現(xiàn)了更多的新的保守區(qū)段,比如A01染色體上的D block、A03上的M block、Q block及X block等等。白菜與

6、擬南芥共線性分析結(jié)果有利地支持了白菜起源于六倍體祖先的假設(shè)。
　　 3.利用錨定的甘藍(lán)基因組與擬南芥基因組、白菜基因組進(jìn)行注釋基因的比較,分析基因間的共線性關(guān)系,找到甘藍(lán)與擬南芥、白菜之間的共線性區(qū)域。得到了如下結(jié)果:甘藍(lán)與擬南芥相比,同樣經(jīng)歷了一個三倍化的過程,擬南芥中的一個保守區(qū)段能夠在甘藍(lán)中找到3個甚至更多個復(fù)制,這些發(fā)現(xiàn)有利地支持了甘藍(lán)起源于六倍體祖先的假設(shè)；甘藍(lán)與白菜相比,部分染色體的結(jié)構(gòu)與白菜類似,自與白菜分開進(jìn)化之