甘蓝型油菜群体基因组变异和亚基因组不对称性研究

来源 :唐敏强 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ytli1981
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甘蓝型油菜(AACC,2n=4x=38)是大约在7,500年前由白菜(AA,2n=2x=20)和甘蓝(CC,2n=2x=18)天然杂交形成的年轻异源四倍体。不对称性是普遍存在的现象,为了研究甘蓝型油菜两个亚基因组之间的特征及其不对称性规律,我们对自然群体进行重测序来分析它们的变异和不对称性,并揭示亚基因组之间的不对称对油菜遗传育种的影响。主要的结果如下:1.本研究使用1,023份甘蓝型油菜进行重测序分析,鉴定了群体的4,429,954个SNP、645,007个In Del以及每个材料的大片段丢失(Deletion)和同源交换(HEs)等变异信息,并构建了包含57,877个单倍型且覆盖为71.93%的高质量甘蓝型油菜单倍型图谱。这些结果为解析油菜复杂性状的形成基础和遗传定位、发掘优异的种质资源、品种之间的演化和遗传改良等研究提供丰富的变异信息。2.我们通过群体结构、主成分分析、进化树和群体分化系数等甘蓝型油菜的遗传结构进行分析发现,我们的自然群体明显可以被划分为四个亚群,即春性油菜、冬性油菜、半冬性油菜和人工合成油菜四种类型,这可能是由于地理种植的分布和生态适应性的不同而导致的。进一步分析发现人工合成油菜遗传距离和群体分化上与春性、冬性和半冬性三种类型油菜相比都较远,他们之间的分化系数分别为:0.19、0.153和0.197,这可能是由于人工合成材料是新的异源四倍体,基因组内的遗传物质绝大部分还保留着杂交亲本白菜和甘蓝的基因组原貌,导致在进行遗传距离和群体分化分析时和三种类型的油菜具有很大的差异。3.我们对基因密度、TEs密度、群体多样性、大片段Deletion频率、HEs频率、连锁不平衡程度和重组率等基因组特征分析发现,在An和Cn亚基因组之间存在着显著差异,特别是HEs频率,An亚基因组是Cn亚基因组的10倍,因此我们可以充分利用An亚基因组具有高重组和多态性丰富的信息,来进行QTL的精细定位和优异等位基因的利用等研究。并且与其亲本种白菜和甘蓝比较,推测油菜亚基因组之间的不对称性特征可能来源于两个亲本种。4.通过使用SNP数据集和单倍型图谱对23个性状进行全基因关联分析,分别定位到76个和162个与表型相关的重要QTL。5.在对“中油821”的两个纵向系谱分析中发现两个亚基因组间的不对称性对油菜的育种过程和品种的选育具有重要作用。因此我们提出利用油菜和甘蓝杂交或者分子生物学的手段平衡两个亚基因组之间的不对称特性,为油菜创建更多的遗传变异来进行遗传改良。
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