油菜着丝粒序列分析与甘蓝型油菜着丝粒的遗传定位

摘要

着丝粒是染色体的重要组成部分，决定着真核生物细胞减数分裂和有丝分裂过程中遗传物质的正常传递。由于着丝粒序列变异很快，亲缘关系很近的物种间着丝粒序列可以发生很快地替换。为了分析物种间着丝粒序列的替换过程，比对分析着丝粒序列具有较高同源性的物种可以揭示着丝粒序列分化机制。芸薹属作物白菜（Brassica rapa, AA,2n=20）、甘蓝（Brassica oleracea, CC,2n=18）和甘蓝型油菜（Brassica napus, AACC,2n=38）亲缘关系很近，与此同时，这三个物种间着丝粒卫星序列和反转录转座子具有很高的同源性。因此通过对这三个物种间着丝粒序列的比较和分析，可以揭示着丝粒区序列分化机制。本研究结合分子生物学试验和生物信息学分析，开展了对芸薹属 A、C基因组的着丝粒序列的比较分析。主要研究内容及结果如下：
　　1.从Genbank发掘白菜、甘蓝和甘蓝型油菜的着丝粒特异卫星序列，分析了着丝粒卫星序列的通过碱基替换形成的各种新类型的 CentB（Centromeric satellite repeats of Brassica）单元。通过物种间CentB类型及含量比较发现，白菜和甘蓝中近60%的卫星序列类型不同，表明白菜和甘蓝在物种分化后着丝粒序列上积累了大量不同的变异。另外，分析着丝粒卫星序列单元长度发现，0.7%卫星序列单元长度变异，其中有10种卫星单元在序列水平检测到复制增殖。长度变异且检测到复制增殖的卫星单元在三物种间没有相同类型。白菜、甘蓝和甘蓝型油菜在两种类型的着丝粒卫星单元变异中都表现出大量不同卫星序列变异及含量比例，暗示着 AC基因组分化后，同源的着丝粒序列通过序列变异及复制增殖向着不同的方向进化。
　　2.根据甘蓝型油菜 Tapidor132个着丝粒 BAC中分离的188条反转录转座子序列，及15个白菜着丝粒BAC中的反转录转座子序列，将着丝粒反转录转座子分为31个家族，其中有28个为新发现的着丝粒转座子家族。通过反转录转座子家族的拷贝数预测表明，白菜和甘蓝型油菜着丝粒区拥有一样的占主导的的反转录转座子家族均为CRB2、CRB3和CRB4，而甘蓝基因组中为CRB7、CRB10和CRB19。PCR分析着丝粒反转录转座子插入位点发现，68%反转录转座子插入位点在物种间不同。通过之前着丝粒卫星串联重复区段的分析发现，在卫星序列与反转录转座子的相接位点，仅有4%的接点是相同。由三个物种的着丝粒反转录转座家族的拷贝数和插入位点特征表明，白菜、甘蓝和甘蓝型油菜的着丝粒区转座子组成有很大分化，物种间可能经历着不同反转录转座子的转座过程。
　　3.根据着丝粒反转录转座子插入位点的多态性及反转录转座子内部序列多变的特征，我们开发了3类着丝粒反转录转座子相关的引物：1）着丝粒反转录转座子在卫星序列间插入的多态性；2）着丝粒反转录转座子巢式插入产生的多态性；3）着丝粒反转录转座子内部序列缺失的多态性。我们选择了93对多态性引物进行了遗传定位，共得到191个着丝粒标记，分布17条连锁群。在开发的着丝粒标记中，有44个着丝粒标记的引物设计源自20个Tapidor着丝粒BAC上的序列。通过测序验证，确认了10个着丝粒BAC包含有定位的着丝粒标记序列。选择定位的着丝粒BAC作为探针，进行原位杂交。发现BAC探针在所有的染色体的着丝粒区都有清晰的杂交信号，进一步确认着丝粒标记和BAC的着丝粒特异性。

目录

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缩略词表

第一章 文献综述

1.1着丝粒功能和类型

1.2 着丝粒遗传位置的确定

1.3着丝粒区序列的研究进展

1.4着丝粒DNA序列的进化

1.5芸薹属着丝粒的研究进展

第二章 白菜、甘蓝和甘蓝型油菜着丝粒特异卫星序列分析

2.1引言

2.2 材料与方法

2.3 结果与分析

2.4讨论

第三章 白菜、甘蓝和甘蓝型油菜着丝粒特异反转录转座子序列分析

3.1引言

3.2材料与方法

3.3 结果与分析

3.4 讨论

第四章 甘蓝型油菜着丝粒的遗传图谱定位

4.1 引言

4.2材料与方法

4.3结果与分析

4.4讨论

第五章 研究总结

5.1 研究结论

5.2 本研究的主要创新点

5.3 本研究的不足之处

参考文献

附录

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