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菊花(Chrysanthemum×morifolium Ramat)是菊科、菊属多年生草本植物,是中国十大传统名花之一,具有重要的观赏和经济价值。菊花在1600多年的栽培历史中产生了丰富的变异,呈现出千姿百态,菊花变异起源的问题一直是研究者普遍关注的一个重要命题。在一些研究中发现转座子转座可导致物种产生变异,但菊花中还未有相关报道。对菊花转座子进行深入研究,探明其起源与进化的历程,对了解菊花的进化过程及培育新品种材料都有重要的意义。由于菊花基因组比较大、变异性和结构都很复杂,目前对菊花基因组进行全面测序比较困难,没有可供利用的观赏型多倍体基因组序列,这限制了对菊花反转录转座子的深入研究。近年来,随着高通量测序技术快速发展,单分子实时测序技术(该技术能对较长片段进行测序,现已成为全长转录组测序的主要采用方法之一)得以广泛应用。本研究利用该方法对传统菊花品种‘金背大红’进行了全长转录组测序。本研究以测序分析结果为依据,通过信息学分析对全长转录本中的长末端重复反转录转座子(Long terminal repeat,LTR)和微型终端重复反转录转座子(Terminal-repeat retrotransposon,TRIM)进行分析与鉴定,并利用这些序列,建立相应的分子标记技术体系,并分别对103和24种不同菊花品种进行聚类分析,建立相应的分子标记图谱。主要结果如下:(1)通过对传统观赏菊花品种‘金背大红’进行短日照处理使其提前开花,取10个组织部位(根、茎、叶、叶柄、脚芽、侧芽、花蕾、花瓣、花蕊和花托)提取RNA进行全长转录组测序,Zero mode waveguide(ZMW)孔平均单分子比率为62.4%,产生有效数据18.3 Gb,937,088条Circular Consensus Sequence(CCS)序列,平均准确度0.8;经Subreads进行自我纠错后共得到902,490条CCS序列,其中372,712条为全长序列,占CCS总数的41.3%,365,766条为高质量非冗余(Full-length Non-chimeric,FLNC)序列,占CCS总数的40.5%。经过聚类去冗余得到用于后续分析的141,817条FLNC序列。以上数据说明全长转录组测序结果是相对可靠的,可用于构建高品质的菊花参考基因集,并将作为菊花未来生物学研究的宝贵资源。(2)利用在线软件LTR_FINDER(http://tlife.fudan.edu.cn/ltr_finder/)分析测序结果,分析发现:在一定的参数条件下,鉴定到LTR反转录转座子共有274个,分布在转录本5’UTR的有124个,3’UTR有24个,CDS区有126个;最高得分为8,最低得分为5,其中得到LTR相似值为1的有33个。所鉴定的反转录转座子大部分都含有PBS和PPT结构域,但这些反转录转座子在结构上基本都不完整。通过比对基因库,发现这些反转录转座子插入的基因有很多具有重要的功能,例如,RNA聚合酶Ⅱ转录起始因子,不同特异性的脱氢酶,α/β水解酶等。以分析后的反转录转座子的LTR序列设计16条引物,建立菊花的反转录转座子序列间扩增多态(Inter-retrotransposon amplified polymorphism,IRAP)和反转录转座子序列特异扩增多态性(Sequence-specific amplification ploymorphisms,S-SAP)分子标记体系,对103种菊花品进行了遗传多样性研究构建遗传图谱,将103种菊花品种被分为4个大类群。(3)利用在线软件LTR_FINDER(http://tlife.fudan.edu.cn/ltr_finder/)查找TRIM反转录转座子,共得到TRIM反转录转座子309个,其中LTR相似度为1的有56个。在克隆TRIM反转录转座子中发现部分TRIM反转录转座子具有拓扑异构酶结构。以TRIM反转录转座子的LTR区设计引物,建立IRAP和S-SAP分子标记体系,对24种菊花品种进行遗传多样性聚类分析。综上所述:本研究发现LTR反转录转座子274个,TRIM反转录转座子309个,建立IRAP和S-SAP分子标记分析,为菊花遗传育种及分类奠定基础。