论文部分内容阅读
薏苡属(Coix)是玉蜀黍族(Maydea)中一个起源于亚洲的种属,研究表明它是摩擦禾属(Tripsacum)之后距离玉米最近的一个属。薏苡属中存在9-11个物种,并且包含多种倍性材料,例如二倍体(2n=10)、四倍体(2n=20)和六倍体(2n=30)等。但迄今为止,对于薏苡属的基因组研究非常有限。本研究利用第二代测序技术对北京薏苡(Coix lacryma-jobi L.,2n=10)和水生薏苡(Coix aquatica Roxb.,2n=30)进行了基因组DNA低覆盖度随机测序,利用这些测序数据进行了两物种的重复序列分析、基因组结构分析、核型分析和倍性分析,并且结合玉米属与高粱属已有的测序数据分析了三个属的进化关系,研究的主要结果如下：1.利用流式细胞仪对北京薏苡和水生薏苡的基因组大小进行估算,北京薏苡基因组大小约为1684Mb,水生薏苡基因组大小约为2335Mb。2.对北京薏苡和水生薏苡进行了基因组测序,分别得到了6Gb和12Gb的测序数据,并通过基于图形聚类的方法进行重复序列分并进行注释。结果显示北京薏苡基因组约76%序列为重复序列,水生薏苡基因组约73%序列为重复序列。其中,含量最大的重复序列类型是LTR还原转座子,这类重复序列在北京薏苡中占69%的基因组,在水生薏苡中占64%。3.基因组重复序列比较分析结果表明,北京薏苡和水生薏苡基因组中共享了大部分的LTR还原转座子且它们正在经历着删除或者积累；同时,薏苡属中的串联重复序列(Tandem Repeat)也正在快速变化。4.利用分析得到的串联重复序列,我们进行了北京薏苡和水生薏苡体细胞中期染色体核型分析。结果显示北京薏苡可能是二倍体而水生薏苡可能是三倍体。为了验证上述推论,我们观察了水生薏苡的花粉育性,花粉育性检测和减数分裂中期Ⅰ的染色体配对试验验证了上述推论。5.从核型分析中可以得知水生薏苡中10条和北京薏苡亲缘关系较远的染色体上只有微弱的CentX (centromeirc satellite for Coix)信号,所以我们对水生薏苡进行了ChIP-seq分析。结果显示这10条染色体着丝粒上并没有存在新的重复序列,但是发现了一个CentX的变体,它只含有CentX153bp序列中102bp的片段。FISH的结果显示了水生薏苡这10条染色体上可能存在两种CentX,因此我们推论这10条染色体上CentX信号很微弱是因为CentX含量较少。6.为了探讨玉米属、高粱属和薏苡属之间的进化关系,本研究还从DNAnexus下载了玉米自交系B73、繁茂玉米和高粱自交系Tx378的双末端测序数据,并将这三套数据和北京薏苡与水生薏苡的数据整合后进行了基因组重复序列比较分析,结果显示这三个属之间薏苡属和高粱属进化关系最近,薏苡属和玉米属次之,玉米属和高粱属亲缘关系最远。用玉米和高粱的重复序列为参考进行薏苡属RepeatMasker和LTR的聚类分析,结果都支持这个推断。