【摘 要】
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植物的局部适应性(Local adaptation)可以通过其遗传变异来实现,是基因组,转录组以及表观遗传组等多组学层面共同调控的结果。为鉴定拟南芥(Arabidopsis thaliana)全基因组范围的局部适应性潜在的遗传调控机制,本研究利用“1001基因组项目”中620株拟南芥不同生态型的基因组、转录组和甲基化组数据进行多组学整合分析,并结合植株种源地气候数据进行环境因子分析,确定了与各种环
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植物的局部适应性(Local adaptation)可以通过其遗传变异来实现,是基因组,转录组以及表观遗传组等多组学层面共同调控的结果。为鉴定拟南芥(Arabidopsis thaliana)全基因组范围的局部适应性潜在的遗传调控机制,本研究利用“1001基因组项目”中620株拟南芥不同生态型的基因组、转录组和甲基化组数据进行多组学整合分析,并结合植株种源地气候数据进行环境因子分析,确定了与各种环境因素相关的遗传变异。结果发现,bio11(最冷季节的平均温度)、bio6(最冷月份的最低温度)、bio9(最干燥季节的平均温度)以及bio1(年平均温度)是影响全球范围拟南芥种群分歧进化的主要气候因素。然后,我们通过eQTL和emQTL分析,发现基因附近DNA调控区域的变化以及不同甲基化水平的变化,可能对基因表达具有调控作用。鉴定到14个SNP位点和26个DNA甲基化位点,参与调控两个寒冷适应相关的功能基因(CBF1和AT4G39130)以及两个花发育相关的功能基因(REM1和LSU4)的表达。通过通路活性计算,在低温环境下样本的不饱和脂肪酸合成代谢以及其他脂类代谢通路活性显著增强,同时,MAPK信号通路在低温环境下活性显著提高,激活下游转录因子和耐寒基因响应,这些通路增强拟南芥的耐寒特性。在长期进化演变过程中,有利于个体适应当地气候环境的遗传变异受到正向选择,这可能是多层次参与调控拟南芥局部适应进化的潜在机制。总之,我们发现了一些新的环境适应性遗传变异,并对其在当地气候适应中的潜在功能提供了一些见解,为植物抗逆性和适应性研究提供重要的理论依据。
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