發(fā)布時(shí)間：2018-04-04 09:56

  本文選題：蕓薹族　切入點(diǎn)：MIRNA　出處：《中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：蕓薹族(Brassiceae)是十字花科中重要的一個(gè)族,包含許多具有較高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值的蔬菜。進(jìn)化上,除了十字花科共同經(jīng)歷的γ、β和α古老的基因組多倍化事件外,蕓薹族在大約10個(gè)百萬(wàn)年前還經(jīng)歷了一次額外的近期全基因組三倍化事件(WGT)。MIRNA(小分子RNA)和CNSs (保守非編碼序列)是調(diào)控基因表達(dá)的兩類重要序列,但是WGT對(duì)兩者進(jìn)化的影響并不清楚,進(jìn)而限制了這兩類序列在分子育種中的應(yīng)用。本研究中,我們?cè)谕瓿墒|薹族MIRNA和CNSs綜合注釋的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)地分析了WGT對(duì)這兩類基因表達(dá)調(diào)控序列進(jìn)化的影響。(1)通過小RNA測(cè)序數(shù)據(jù)分析、與先前MIRNA數(shù)據(jù)集整合以及共線性比較等手段對(duì)白菜MIRNA進(jìn)行了注釋,構(gòu)建了白菜MIRNA數(shù)據(jù)集,共包含680個(gè)MIRNA和969個(gè)成熟體miRNA。其中,178個(gè)白菜MIRNA位點(diǎn)在近緣物種擬南芥、琴葉擬南芥和鹽芥中具有97個(gè)非冗余直系同源MIRNA位點(diǎn)。并且這97個(gè)MIRNA位點(diǎn)在白菜中存在拷貝數(shù)差異,40個(gè)單拷貝,33個(gè)雙拷貝,24個(gè)三拷貝。WGT后,MIRNA在白菜基因組上過保留,保留比例顯著高于全基因組基因和其側(cè)翼基因；且在亞基因組上偏向性保留,LF亞基因組上保留比例顯著高于MF1和MF2亞基因組的。在序列變異上,多拷貝的MIRNA比單拷貝的MIRNA更為保守,暗示了多拷貝MIRNA進(jìn)化上的純化選擇過程及功能上的重要性。我們?cè)诎撞酥锌偣差A(yù)測(cè)了MIRNA的涉及到多個(gè)生物學(xué)過程的2396個(gè)靶基因,表明MIRNA具有功能多樣性。更進(jìn)一步,miRNA-靶基因在進(jìn)化的過程中發(fā)生了較高程度的分化,部分作用位點(diǎn)喪失,說明了miRNA對(duì)靶基因作用關(guān)系的快速進(jìn)化和丟失。(2)通過擬南芥CNSs數(shù)據(jù)集整合、序列比對(duì)、共線性分析、多物種比較等步驟,我們確定了高可信度的蕓薹族WGT前CNSs數(shù)據(jù)集,共有106280個(gè)完整CNSs(隸屬19326個(gè)CNSs相關(guān)基因)和10095個(gè)嚴(yán)格CNSs(隸屬4875個(gè)CNSs相關(guān)基因)。CNSs較高程度覆蓋了順式作用元件區(qū)域和DHS區(qū)域,并且CNSs相關(guān)基因在“DNA依賴的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)”GO術(shù)語(yǔ)中顯著富集及轉(zhuǎn)錄因子基因富含CNSs,表明CNSs功能多樣性及對(duì)轉(zhuǎn)錄因子基因的重要調(diào)控作用。CNSs豐度與十字花科物種的分化關(guān)系具有正相關(guān)性,物種間分化時(shí)間越長(zhǎng),共有的CNSs比例越低,這揭示了CNSs在進(jìn)化過程中發(fā)生了突變和丟失。WGT后,CNSs比CNSs相關(guān)基因更易單拷貝狀態(tài),暗示了CNSs丟失導(dǎo)致的多拷貝基因功能分化。CNSs在蕓薹族物種亞基因組上偏向性保留,亞基因組LF上CNSs保留比例顯著高于MF1和MF2亞基因組的,這是由于CNSs相關(guān)基因在WGT后在蕓薹族亞基因組上偏向性保留造成的。在多拷貝基因中,位于優(yōu)勢(shì)亞基因組或優(yōu)勢(shì)表達(dá)基因拷貝中的CNSs保留更高,這表明CNSs數(shù)量上的優(yōu)勢(shì)是多倍化基因組中亞基因組優(yōu)勢(shì)產(chǎn)生的重要原因。最后,WGT對(duì)植物CNSs進(jìn)化的影響主要體現(xiàn)在CNSs的數(shù)量上,而不是CNSs的序列變異上。本研究不僅為蕓薹族MIRNA和CNSs分析提供了數(shù)據(jù)資源,同時(shí)揭示了WGT對(duì)兩者進(jìn)化的影響,為轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平理解多拷貝基因的功能分化提供了理論依據(jù)。
[Abstract]:In this study , we systematically analyzed the effects of WGT on the evolution of these two types of genes . In this study , we analyzed the effects of WGT on the evolution of these two types of genes .
In this study , we identified 2396 target genes in the genome of Brassica species , which are more conservative than single - copy MIRNA , suggesting that the CNSs have a higher degree of differentiation than single - copy , suggesting that CNSs have a higher degree of differentiation than CNSs .

【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S63

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本文編號(hào)：1709449