谷子、玉米重复基因间基因置换的系统发育分析

以谷子和玉米为研究对象,利用系统发育分析和比较基因组学推断了重复基因间可能的基因置换,旨在对其基因组中由全基因组加倍产生的重复基因的相互作用机制进行研究。结果表明,谷子中有192对(18.9%)、玉米中有121对(11.9%)的重复基因在其进化过程中发生了基因置换,且重复基因对之间的置换常常是以部分基因置换为主,谷子发生置换的基因对中有88.4%、玉米中有76.5%是部分基因置换;基于动态规划和系统发育相结合的方法,确定了谷子、玉米多个重复基因对间发生过不止1个片段的基因置换;对基因置换与重复基因在染色体上物理位置的相关性分析发现,基因置换与基因在染色体上的位置显著相关,对不同染色体区域重复基因发生置换的频率进行统计分析表明,靠近染色体末端的重复基因对更易发生置换。

谷子和玉米基因组多倍化进化比较分析

以谷子和玉米为研究对象,基于比较基因组学,利用改进的基因同源共线性方法对其基因组结构和基因同源信息进行比对分析,确定了物种基因组加倍的规模和加倍后的进化规律。结果表明:谷子中有3 846对(10.9%)、玉米中有6 016对(18.5%)由多倍化产生的重复基因,它们之间的直系同源基因对为13 652对;通过同源共线基因间的同义核苷酸置换率分析证实,玉米与谷子不仅共同经历了一次古老的全基因组加倍,而且在约12个百万年前玉米独立发生了一次较近的全基因组加倍;加倍后产生的大量重复基因片段常分布在染色体末端;基因组进化分析发现,玉米基因组进化速率比谷子快1/14。

禾本科同源染色体对趋同进化的比较基因组学

多个禾本科物种全基因组测序的相继完成为禾本科植物基因组物理和遗传结构进化历史的研究提供了前所未有的良好机遇。以五个禾本科物种为研究对象,利用基因同源共线性方法对其基因组进行了比对分析,获得了物种的同源信息,并根据同源信息结合基因组同源结构分析,确定了物种基因组内和基因组间的同源染色体片段。比较分析同源染色体对上重复DNA片段之间的分子距离,初步揭示了禾本科植物同源染色体对间趋同进化规律,研究结果有助于理解染色体结构受非正常遗传重组影响的进化机制。

一个新的小麦-中间偃麦草的部分双二倍体及其白粉病与条锈病的抗性鉴定研究

【目的】对一个新合成的小麦-中间偃麦草的部分双二倍体12-1179的染色体组成进行鉴定,并评价其对条锈及白粉病的抗病能力。【方法】采用GISH和FISH等细胞学技术鉴定12-1179的染色体结构,通过田间接种试验考察其抗病性。【结果】染色体计数表明品系12-1179的染色体数目为54到57,其中绝大多数植株包含56条染色体(78.57%)。在少量染色体数目为54或55的非整倍体12-1179植株中观察到一或两条端着丝粒染色体,包含56条染色体的12-1179植株中54.05%的花粉母细胞在减数分裂中期I能够形成28个二价体。统计分析发现,在2n=56的植株中,每个花粉母细胞平均形成27.26个二价体、1.33个单价体、0.01个三价体以及0.03个四价体。使用拟鹅观草DNA作为探针的GISH分析发现品系12-1179只包含12条中间偃麦草染色体,分别是3对St、2对Js和1对St-Js易位染色体。此外,使用寡核苷酸探针Oligo-p Sc119.2-1和Oligo-p Ta535-1的FISH分析表明12-1179的中间偃麦草第五同源群染色体被一对小麦5D替换。与此同时,在非整倍体12-1179中观察到的端着丝粒染色体都是小麦5DL。通过抗病性研究表明品系12-1179具有高度的抗条锈病与白粉病的特征。【结论】品系12-1179的外源复合染色体组成不仅包括不同的中间偃麦草染色体,而且还包括小麦染色体,不同于已有文献报道的小麦-中间偃麦草部分双二倍体,该品系是一个新的部分双二倍体。该品系在细胞遗传学水平上基本稳定,其抗病基因能够转移到小麦并在小麦育种中应用。