小麦族St基因组近着丝粒区反转录转座子的克隆及进化机理分析

论文摘要

小麦族（Triticeae）中十倍体长穗偃麦草（Thinopyrum ponticum）作为目前小麦育种中重要的抗病基因来源之一,一直倍受小麦育种家们的重视,但是对其基因组组成人们至今仍然没有明确统一的认识。为了鉴定其基因组,我们根据野生一粒小麦（Triticum boeoticum） CRW2-BAC5序列设计特异引物以二倍体拟鹅观草（Pseudoroegneria）基因组DNA为模板进行PCR扩增,通过回收产物、测序及比对,我们筛选到了一条来源于St基因组着丝粒反转录转座子长度为1755bp的相对特异序列,暂时命名为pStC1。这条序列有800bp的片段与野生一粒小麦CRW2-BAC5的LTR区高度同源,另有小部分片段与CRW2-BAC5的gag区部分同源,并且包含一段富含AGCAAC碱基的重复序列。序列比对显示,pStC1没有转座发生所必需的引物结合位点——PBS序列,它是源于一种已经失活的转座元件序列片段。以pStC1为探针对小麦、十倍体长穗偃麦草和中间偃麦草（Th. intermedium）等几个物种进行FISH检测,它在小麦A、B及D三个基因组着丝粒相关区域均有很强的杂交信号。对偃麦草属的检测结果显示十倍体长穗偃麦草的基因组明确的分成了两组:一组是28条染色体的着丝粒相关区域有清晰的杂交信号,另一组42条染色体上基本没有信号,我们推定十倍体长穗偃麦草的基因组组成为两个St组和三个E组,用（St1St2 EeEbEx）表示。pStC1在中间偃麦草中不仅St基因组上有强烈的荧光信号,而且E基因组一些染色体的近着丝粒区域也有较强的杂交信号;另外以pStC1下游与CRW2-BAC5的gag区部分同源的序列片段为探针对中国春进行FISH检测时发现,小麦B基因组部分染色体除在着丝粒及近着丝粒区域有较强的荧光信号外,在其常染色体上也发现了明显的信号。这些结果暗示我们在偃麦草属异源多倍体物种及六倍体小麦的物种形成及其基因组进化过程中,St和E基因组之间、A与B及D基因组之间在着丝粒相关区域可能存着在不平衡的整合与协调。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 St 基因组在小麦族中的地位
• 1.1.2 携有St 基因组的偃麦草属在小麦育种研究中的利用现状
• 1.1.3 植物着丝粒区DNA 研究进展
• 1.2 研究目的
• 1.3 研究的内容和方法
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方法
• 1.4 技术路线
• 第二章 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 方法
• 2.2.1 St 基因组着丝粒相关区域反转录转座子片段的引物设计和PCR 扩增
• 2.2.2 琼脂糖凝胶中扩增产物的回收与纯化
• 2.2.3 回收产物的载体连接、感受态细胞转化与涂板培养
• 2.2.4 质粒提取
• 2.2.5 测序
• 2.2.6 原位杂交程序
• 第三章 结果与分析
• 3.1 PCR 扩增及产物回收结果
• 3.1.1 PCR 扩增结果
• 3.1.2 PCR 产物回收结果
• 3.2 质粒提取及探针标记结果
• 3.2.1 质粒提取结果
• 3.2.2 探针标记检测结果
• 3.3 测序结果与分析
• 3.4 原位杂交结果及分析
• 3.4.1 十倍体长穗偃麦草的基因组组成为两个St 组三个E 组（St15t2EeEbEx）
• 3.4.2 pStC1 序列是St 基因组着丝粒相关区域的相对特异序列，但已不是St 基因组着丝粒的核心组分
• 3.4.3 六倍体小麦B 基因组着丝粒区域部分相关序列在物种进化过程中已经边缘化，甚至已扩散到染色体臂区域
• 第四章 讨论
• 4.1 十倍体长穗偃麦草可能的进化途径
• 4.2 偃麦草属在异源多倍体物种的形成及进化过程中ST 及E 基因组在着丝粒相关区域可能存在的相互整合与协调
• 4.3 在六倍体小麦的形成及进化过程中B 基因组着丝粒相关区域DNA 序列可能发生了较大的变化
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历
• 附录