多年生野生大豆泛基因组构建及其多倍体进化规律研究

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sanshao
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
大豆(Glycine max)起源于我国,含有丰富的蛋白质、不饱和脂肪酸、微量元素和维生素等多种营养物质,是我国重要的粮、油、饲兼用作物,在国民经济发展和保障国家粮食安全中具有重要的战略地位。栽培大豆由其祖先野生大豆(G.soja)被长期定向选择和改良驯化而成,但长期的人为选择育种导致大豆的遗传资源丢失和基因库匮乏,限制大豆产量和品质的进一步提高。大豆属包含一年生的Soja亚属和多年生的Glycine亚属,其中Glycine亚属作为Soja亚属的野生近缘种,具有荚粒数多、抗虫害和病害、耐干旱和盐胁迫等许多优异的产量性状和抗性性状,对于改良一年生栽培大豆、培育优异大豆新品种具有潜在的利用价值。本研究对Glycine亚属具有代表性的5个多年生二倍体和1个多年生异源四倍体大豆进行基因组测序和组装,结合Soja亚属一年生大豆基因组数据构建了大豆属水平泛基因组,并进行大豆属内多倍体进化规律的研究,主要研究结果如下:1、本研究利用Illunima测序、PacBio单分子实时测序、染色质构象捕获Hi-C技术等测序技术对大豆属5个多年生二倍体A、B、C、D、F基因组和1个多年生异源四倍体AtDt基因组进行测序和组装,并通过整合前期从同一套材料中生成的细菌人工染色体数据进一步矫正,最终获得了6个多年生大豆染色体级别的高质量参考基因组;以及利用多年生大豆植株根、叶、花组织混合样品的转录组数据进行各自基因组蛋白编码基因的注释。最终,组装完成的大豆属6个多年生大豆基因组大小和注释的蛋白编码基因数目分别为:A基因组(948.2Mb,55,376)、B基因组(941.1Mb,55,844)、C基因组(1,286.6Mb,56,496)、D基因组(999.9Mb,56,862)、F基因组(1,393.4Mb,58,312)、AtDt基因组(1,952Mb,113,697)。2、利用蒺藜苜蓿、菜豆、一年生大豆和本研究组装的多年生大豆基因组的单拷贝直系同源基因构建一年生与多年生大豆系统进化树,发现一年生与多年生大豆约在7百多万年前发生分化,通过比较一年生和多年生大豆基因组间大于50kb大小的染色体重组事件,鉴定到183个染色体大片段重组事件,且多年生大豆基因组染色体重排少于一年生大豆基因组,表现出更大的基因组稳定性。此外,比较两个亚属间基因组,发现长末端重复序列反转录转座子是所有转座子类型中最丰富的一种,在大豆不同种间表现出不同的扩增且在基因组进化中以惊人的速度和程度发生丢失;分析两个亚属间着丝粒区域,发现一年生大豆基因组中的着丝粒卫星重复序列在多年生大豆基因组中很少检测到同源拷贝,并通过分析多年生大豆基因组中丰富的串联重复序列及其染色体分布发现在B、C、A、D基因组中即不存在与一年生大豆类似也不存在其自身特异的着丝粒卫星重复序列。3、利用本研究组装的多年生大豆二倍体基因组和前人发表的一年生大豆基因组数据,构建了一个大豆属水平的泛基因组,发现多年生大豆基因组中70%的基因位点在一年生大豆基因组中发生丢失;比较分析一年生和多年生大豆的核心基因和非核心基因以及计算突变位点的非同义突变率(Ka)、同义突变率(Ks)以及Ka/Ks比值,发现两个亚属间的核心基因较非核心基因受到更强的纯化选择,但是亚属内不存在明显差异,这些结果表明了一年生和多年生大豆发生分化后各自独立的基因组进化过程。4、分析多年生异源多倍体亚基因组与其两个祖先基因组的染色体共线性,发现异源多倍体的形成会导致优势亚基因组(At)的产生,以及异源多倍体形成时基因的丢失存在偏好性,即非核心基因比核心基因具有更高的丢失趋势、单基因比多基因具有更高的丢失趋势、基因缺失倾向于以Cluster的形式发生、亚基因组中基因丢失率与祖先基因组同源基因表达水平呈负相关、亚基因组中保留两个同源基因的基因位点受到更强的纯化选择。5、利用本研究组装的5个多年生大豆二倍体基因组数据和前人发表的7个一年生野生大豆基因组数据进行全基因组同源基因筛选,鉴定出52个可能与两个亚属间的适应性进化和亚属内纯化选择相关的注释基因,对该52个基因进行GO富集分析发现有6个基因参与细胞分化和花发育生物过程,通过计算Ka/Ks比值发现其中的两个基因在一年生和多年生大豆间存在强纯化选择和适应性进化。鉴于该2个基因在拟南芥中同源基因(PHP和D14)的功能——影响拟南芥从营养生长到生殖生长的转变,我们推测其可能在一年生和多年生大豆生活习性的转变和适应性进化中发挥重要作用。
其他文献
对党忠诚,是共产党人首要的政治品质。一部中国共产党的历史实际上就是一部中国共产党人的对党忠诚史。党的十八大以来,习近平总书记对加强党员干部的对党忠诚作出了进一步强调和新要求,把对党忠诚作为新时代中国共产党人的根本政治担当。在党史学习教育的背景下,通过历史维度、价值维度和实践维度进行分析,深刻学习贯彻习近平总书记关于对党忠诚重要论述的精髓要义。历史维度、价值维度和实践维度是准确把握习近平总书记关于对
金融控股公司成为宏观审慎管理的重要组成部分,这对金融控股公司风险管理机制建设提出了更高的要求。5月9日,中国人民银行发布《2022年第一季度中国货币政策执行报告》(以下简称《报告》),重申要统筹做好重大金融风险防范化解工作,坚决守住不发生系统性金融风险的底线。对金融控股公司的监管是《报告》所重点强调的部分,《报告》明确,“从宏观审慎管理视角实施金融控股公司监管”。报告指出,金融控股公司往往体量较大
期刊
领导预期下属非工作时间随时保持联系、并且及时回复工作信息已成为当下数字经济时代中的职场新常态。文章基于资源保存理论,构建领导非工作时间电子通信预期(After-hours electronic communication expectations,AECE)影响下属工作绩效的多路径模型。通过实验研究,以及多时点、多来源的问卷调查研究,结果发现:(1)在资源获益路径,领导AECE会通过增强下属组织自
报道了广西维管植物5个新记录属、种,即双角草属(Diodia L.)、伏金腰箭属(Calyptocarpus Less.)、兔儿伞属(Syneilesis Maxim.)、凤头黍属(Acroceras Stapf)和落芒草属(Piptatherum P. Beauv.),以及隶属于该5属的双角草(Diodia virginiana L.)、金腰箭舅(Calyptocarpus vialis Les
习近平总书记在多次会议中强调要弘扬中华优秀传统文化,增强文化自信。古诗词是中华优秀传统文化的精髓,将古诗词融入小学音乐教学之中,既可以弘扬传统文化,提升小学生的传统文化素养,又可以增强学生对中华优秀传统文化的理解和认同,推动改革小学音乐教学方法,促进小学音乐教育事业发展。一、将古诗词引入小学音乐课堂的意义(一)有利于继承和发扬中华优秀传统文化中华民族历史悠久,古诗词歌曲是前人留下的文化精髓,创新小
期刊
习近平总书记近日在中央和国家机关党的建设工作会议上强调指出:"要大力加强对党忠诚教育,学习宣传先进典型,引导党员、干部见贤思齐,把对党忠诚纳入家庭家教家风建设。"总书记提出把对党忠诚纳入家庭家教家风建设,这无疑是一个鲜明的政治导向,也是9000万共产党人的共同责任。爱党是终身的课题。作为党员干部,更应当在家庭建设中树立一个标杆,带头坚信党的正确领导,自觉为党的事业奋斗终身,自觉把忧党之心作
期刊
麦类作物主要包括普通小麦、大麦、黑麦、燕麦及小黑麦等物种,伴随着人类文明超过一万年,作为主粮以及能源物质,在人类生活中扮演着不可或缺的角色。为了实现农业现代化,研究主要麦类作物就尤为重要。麦类作物普遍具有复杂庞大的参考基因组(序列大小大于5.1G,80%的重复序列),相比于水稻、玉米等作物来说,基因组学的研究内容相对滞后。但是随着测序技术的快速发展,测序成本的大大降低,国内外麦类作物的研究迈入了基
“双减”的目标是给学生减负,让课堂教学增效。目前,很多教师面临教学课时少、教材内容多、教学目标难以按时完成的问题。本文结合课例,阐述如何通过单元统整和教学活动来提高课堂教学效率。