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随着测序技术发展和测序价格降低,高通量测序技术被广泛应用于生物研究的各个领域。玉米和水稻是重要的粮食作物和模式物种,本论文基于高通量测序技术对Mo17和Zea mays ssp.mexicana的基因组进行组装,并对水稻中长非编码RNA进行识别和分析。研究主要内容如下:1.Mo17和Zea mays ssp.mexicana(mexicana)基因组组装利用Mo17和mexicana重组自交系材料,采用混合组装策略对Mo17和mexicana基因组进行组装。分别得到2.04 Gb(scaffold N50:3 Mb)Mo17基因组草图和1.20Gb(scaffold N50:107 kb)mexicana基因组草图。随后分别通过单拷贝直系同源基因标准集(BUSCO)、真核生物核心基因集(CEGMA)、禾本科高度保守的基因家族(core GFs)以及B73中已注释基因对Mo17和mexicana基因组准确性进行评估。虽然基因组序列整体上比B73基因组略差,尤其是mexicana基因组只组装出约50%序列,但是未组装出区域多数为重复序列,基因区域相对比较完整。结合从头预测和基于证据的策略分别对Mo17和mexicana基因组进行重复序列和基因结构的注释。Mo17和mexicana基因组分别含有79.7%和72.8%的重复序列。通过结合基因从头预测和基于证据的方法,分别在Mo17和mexicana中预测出了40,003和31,387个编码基因。基于全基因比对的共线性分析,在mexicana与B73 9号染色体上发现一个大约27 Mb(B73基因组片段大小)的倒位,通过与水稻共线性分析发现,mexicana中染色体状态更接近玉米祖先状态。利用PAML枝位点模型共检测到了310个正向选择基因。mexicana中检测到133个正向选择基因,mexicana中部分正向选择基因可能与高原环境适应性相关,其中正向选择基因ZMex05g020691和ZMex05g017761可能具有抗旱和抗冷的功能。识别出的mexicana中与适应高原环境相关的基因在玉米改良中具有潜在应用前景。结合基因组和群体的数据,在玉米中检测到10.7%的mexicana基因渗入区域,预示着mexicana对玉米适应性的提高具有一定的贡献。2.基于竞争性內源RNA(ce RNA)网络水稻基因间区长非编码RNA(lincRNA)功能注释LincRNA广泛存在于动植物基因组中,并在基因调控等很多生物学过程中发挥重要作用。本研究基于水稻磷胁迫条件下RNA-seq数据识别出3170个lincRNA座位(loci),包含3441个转录本。对其基本特征分析发现,相对于编码基因,lincRNA具有较低的GC含量。LincRNA外显子平均长度长于编码基因,但是lincRNA转录本的平均长度短于编码基因。基于竞争性內源RNA(ce RNA)理论,分别构建水稻根和茎的ce RNA网络。根ce RNA网络中包含4847个节点,其中511个节点为lincRNAs,网络平均连接度为13.12。茎中ce RNA网络中包含4979个节点,其中376个节点为lincRNAs,网络节点的平均连接度为25.57。对其进行网络社区挖掘并注释发现,大量社区功能富集在与磷胁迫相关的生物学过程中。通过lincRNA所在的社区对其进行功能注释。在根ce RNA网络中,121个lincRNAs的功能被成功注释,茎中有164个lincRNAs可被成功注释。结合网络和差异表达信息,挖掘根和茎中关键lincRNA,在根和茎中分别找到47和40个关键的lincRNAs,且在根中挖掘出4个功能直接注释为“细胞响应磷胁迫”的关键lincRNAs,通过网络挖掘出部分磷胁迫相关的社区及lincRNA。对根和茎中的关键lincRNA进行富集发现,lincRNA具有一定的组织和时空特异性,即lincRNA倾向于在磷胁迫响应特定过程或者特定时期起作用。3.珍汕97(ZS97)和明恢(MH63)中长非编码RNA(lncRNA)和反义RNA的识别及分析利用ZS97和MH63 RNA-seq数据,分别在ZS97中识别出8579个lncRNAs和1818个反义RNAs,包含17192和4276个转录本,在MH63中分别识别出8117个lncRNAs和1984个反义RNAs,包含17683和4427个转录本。进一步完善了ZS97和MH63的基因组注释信息。对lncRNA和反义RNA基本特征分析发现,相对于已注释的编码基因,lncRNA和反义RNA具有较低的GC含量、较短的转录本以及含有较少的外显子及较低的表达量。有趣的是,本研究得到的lncRNA和反义RNA的外显子和内含子的平均长度却大于已注释的编码基因。ZS97和MH63之间的lncRNA和反义RNA的保守性分析发现,ZS97和MH63之间分别有3473和847个序列相似的lncRNAs和反义RNAs,分别占ZS97和MH63的lncRNA总数的40.48%和42.78%。ZS97和MH63之间存在1507和435个位置一致的lncRNAs和反义RNAs,分别占总数的17.57%和18.57%。ZS97和MH63之间的lncRNA和反义RNA具有较差的保守性。