陆地棉110个BAC测序结果的初步分析

论文摘要

本研究挑取了陆地棉TM—1第12、26染色体上的110个BAC克隆对其进行测序和分析,这些BAC克隆插入片段的平均大小是100KB。测序和拼接后首先对其结构、基因功能进行了分析、注释,后通过比较基因组学的方法推测棉花与杨树、拟南芥、葡萄、水稻、玉米进化距离的远近关系。结构分析包括基因分布的分析、基因大小及其外显子和内含子的分析、基因岛的分析、GC含量和重复序列的分析等。分析后发现一个富含14个基因的基因岛,该基因岛中的基因产物包含二磷酸核苷磷酸酶1、黄氧素乳酸脱氢酶、poly A结合蛋白、金属离子结合蛋白、伤诱导蛋白、生物素羧基载体蛋白羧化酶等。GC含量的分析显示BAC序列的平均GC含量只有34.2%,比水稻、拟南芥等基因组的平均GC含量低得多,且GC含量与基因的分布、基因的密度、基因序列占BAC总长度的比例呈负相关性,但基因中的GC含量仍明显高于其他区域的GC含量。通过将测序序列预测到的基因与nr库、swissport库比对,除发现棉酚相关基因外,还发现一系列棉花开花和颜色相关基因、抗性相关基因,且发现的基因涉及其代谢的不同环节;此外,用基因序列与棉纤维EST比对,发现396个possible gene与棉纤维EST匹配上,其中包括多个信号转导途径、细胞壁松弛蛋白、细胞骨架蛋白、长链脂肪酸蛋白、木质素相关基因等。该结果为棉花重要性状相关基因的克隆及研究提供了参考。共线性分析表明,棉花BAC与杨树、葡萄、拟南芥的共线性染色体片段比与水稻、玉米的共线性染色体片段多;为进一步分析棉花与杨树、拟南芥、葡萄、水稻、玉米进化距离的远近关系,用FGF法和多重序列比对法对上述物种中的同源基因序列构建进化树,据进化树的聚类结果推测棉花与杨树的进化距离较棉花与葡萄、拟南芥的进化距离近。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语说明
• 1 文献综述
• 1.1 基因组计划
• 1.1.1 基因组和基因组学
• 1.1.2 基因组计划的兴起——人类基因组计划
• 1.1.3 基因组计划的另一壮举——植物基因组计划
• 1.1.4 棉花基因组计划
• 1.1.4.1 棉花全基因组测序的必要性
• 1.1.4.2 测序陆地棉的必要性
• 1.2 基因组测序方法
• 1.2.1 BAC by BAC法
• 1.2.2 全基因组鸟枪法
• 1.2.3 基因组DNA测序新方法
• 1.3 序列拼接和组装
• 1.3.1 Phred
• 1.3.2 Phd2Fasta
• 1.3.3 Phrap
• match'>1.3.4 Cross_match
• 1.3.5 Consed/Autofinish
• 1.4 基因注释
• 1.4.1 基因预测
• 1.4.1.1 基因预测方法
• 1.4.1.2 基因预测软件
• 1.4.2 重复序列分析
• 1.4.2.1 重复序列的种类
• 1.4.2.2 重复序列的注释软件
• 1.4.3 基因功能注释
• 1.5 比较基因组学
• 1.5.1 比较基因组学的应用
• 1.5.1.1 发现非编码的功能序列区域
• 1.5.1.2 发现新基因
• 1.5.1.3 发现功能性SNP
• 1.5.1.4 发现基因拷贝数的多态性
• 1.5.1.5 阐述物种间的进化史
• 1.5.2 比较基因组学的具体应用方法和策略
• 1.5.2.1 鉴定功能原件前先明确基因序列的进化关系
• 1.5.2.2 针对不同的目的选择不同的比对序列
• 1.5.2.3 预先对比较的DNA序列进行注释
• 1.5.2.4 选择合适的比对方法
• 1.6 本研究立题依据及意义
• 2 材料方法
• 2.1 BAC文库的来源
• 2.2 测序和组装
• 2.3 基因预测软件的测试
• 2.4 BAC序列注释和序列比对
• 2.5 比较基因组学分析
• 2.5.1 共线性染色体片段的分析方法
• 2.5.2 同源基因搜索及进化树构建分析方法
• 2.5.2.1 FGF法
• 2.5.2.2 多重序列比对法
• 3 结果分析
• 3.1 测序信息统计
• 3.2 基因预测软件的测试结果
• 3.3 基因预测结果的统计
• 3.4 基因分布的统计
• 3.5 基因大小及其外显子和内含子统计
• 3.6 基因岛统计
• 3.7 GC含量统计
• 3.8 重复序列统计
• 3.9 基因产物的功能注释
• 3.9.1 棉酚相关
• 3.9.2 纤维发育相关
• 3.9.3 棉花开花及颜色相关
• 3.9.4 抗性相关
• 3.9.5 转录因子
• 3.10 比较基因组学分析
• 3.10.1 共线性分析
• 3.10.2 同源基因搜索及其进化树构建分析
• 3.10.2.1 FGF法结果及分析
• 3.10.2.2 多重序列比对法结果及分析
• 4 讨论
• 4.1 棉花基因组测序方法的选择和测序策略的制定
• 4.2 基因预测软件的选择
• 4.3 基因组结构分析
• 4.4 基因产物功能注释的分析
• 4.5 比较基因组学的分析
• 5 结论
• 5.1 结构和功能注释
• 5.2 比较基因组学分析
• 参考文献
• 致谢