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谷子与狗尾草基因组比较及落粒相关基因PT2的鉴定与分析
李燕1
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摘要
去壳后的谷子俗称小米由于其富含丰富的营养物质备受人们的青睐，因此培育高产、优质和广谱抗性的谷子新品种成为育种学家的首选目标。从其近缘种入手，通过生物信息分析比较它们之间的差异，可以进一步解析一些基因的功能及其调控网络，为今后挖掘优异基因拓宽育种亲本奠定基础。 青狗尾草是谷子的野生祖先，二者基因组测序已经完成，但其遗传进化关系尚缺乏研究。本研究利用生物信息学的方法，首先将已公布的谷子品种豫谷1号和青狗尾草基因组和转录组进行了比较。分析了编码区之间的变异情况。最后，将推测的蛋白质序列也进行了变异检测。落粒性是植物驯化过程中的一个重要农艺性状，对产量的影响很大。为了了解狗尾草向谷子进化过程落粒性相关基因的驯化情况，我们在上述谷子和狗尾草全基因组比较的基础上，分析了谷子和狗尾草落粒性相关基因的差异，并重点研究了PT2基因。具体结果如下： 1)谷子（Setariaitalica）基因组序列大小约405.74Mb，ScaffoldN50约47.25Mb，ContigN50约126.27Kb；青狗尾草（Setariaviridis）基因组序列大小约394.90Mb，ScaffoldN50约46.08Mb，ContigN50约51.66Kb。 2)利用MEGA7.0比较了豫谷1号和青狗尾草的基因组，并利用MUMmer软件检测了其SNP、InDel和SV。结果表明，441,231个SNP位点出现在狗尾草基因区启动子前2Kb，终止子后1Kb；检测到420574个SNP位点出现在谷子基因区启动子前2Kb，终止子后1Kb。共检测InDel和SV位点有363920处。 3)通过MUMmer软件对转录本进行比对，谷子共43001个转录本序列，其中与狗尾草有相似序列区域共40311条；狗尾草共48594个转录本，其中有44416条与谷子有相似序列。通过Blastn比对方法，谷子有38695条序列与狗尾草比对长度在300bp以上且一致性在90%以上；狗尾草有42837条序列与谷子的比对长度在300bp以上且一致性在90%以上。 4)利用Blastp比较了谷子和狗尾草的蛋白序列，结果表明谷子有37453条蛋白序列与狗尾草序列一致性在90%以上；狗尾草有41552条序列与谷子的序列一致性在90%以上。 5）从以上分析结果筛选出与谷子籽粒多种性状相关基因PT2（PanicleTraits2），amp;nbsp;并对其进行了深入研究，发现该基因在谷子和狗尾草中的序列基本一致，只有一个导致氨基酸改变（T190A）的SNP位点。由于谷子和狗尾草中的PT2基因及其启动子的高度保守性，暗示还有有其它基因决定了两种植物籽粒相关性状的差异。
关键词
谷子/狗尾草/基因组比较/PT2基因/遗传进化引用本文复制引用
授予学位
硕士学科专业
Biochemistry and Molecular Biology导师
杨双荣学位年度
2018学位授予单位
山西农业大学语种
中文中图分类号
S5