2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、玉米是世界上重要的糧食作物之一,約10,000年前從位于熱帶地區(qū)墨西哥的大芻草馴化而來。玉米具有豐富的遺傳變異,是遺傳學(xué)研究的經(jīng)典模式植物之一。以自交系B73為參考的玉米基因組于2009年構(gòu)建完成,為玉米復(fù)雜性狀的遺傳剖析打下了夯實的基礎(chǔ)。然而,一個參考基因組不足以代表整個玉米群體的遺傳水平,存在于其它玉米材料中的特有基因亦有很大研究價值。如今二代測序技術(shù)的發(fā)展大大降低了基因組測序的成本,而轉(zhuǎn)錄組測序(RNA-seq)是比基因組測序更為

2、簡單經(jīng)濟(jì)的技術(shù)手段。本論文的第一部分研究是基于本課題組關(guān)聯(lián)群體368份玉米材料授粉后15天籽粒的RNA-seq數(shù)據(jù),通過de novo組裝的方法挖掘B73參考基因組中不存在的新轉(zhuǎn)錄本,構(gòu)建玉米的泛轉(zhuǎn)錄組。同時根據(jù)此泛轉(zhuǎn)錄組以基因表達(dá)的有無作為標(biāo)記,利用全基因組關(guān)聯(lián)分析(Genome-wide Association Study,GWAS)探究其對農(nóng)藝性狀、代謝物含量及基因表達(dá)不同層次的表型貢獻(xiàn)。具體研究結(jié)果如下:
  1.在籽粒表

3、達(dá)的38,032個參考基因組注釋基因中,有13,382個被鑒定為ePAV(expression Presence and Absence Variation,衡量不同材料中表達(dá)與否的變異,相較于表達(dá)量變化來說可視為一種定性的較為極端變異),并富集于與調(diào)控相關(guān)的功能。利用芯片鑒定的基因型進(jìn)行推斷,約1%的ePAV基因是由于序列結(jié)構(gòu)變異(Presence and Absence Variation,PAV)導(dǎo)致。
  2.群體de n

4、ovo組裝共得到2,355條參考基因組上不存在的新轉(zhuǎn)錄本,總長為1.9Mb。其中1,318條可以在禾本科及其它模式植物中得到較為詳細(xì)的注釋信息,145條預(yù)測具有蛋白質(zhì)編碼能力,248條可能為小RNA的前體序列,644條被注釋為長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)。
  3.GWAS結(jié)果顯示,分別有2,023個ePAV和814條新轉(zhuǎn)錄本可以顯著影響關(guān)聯(lián)群體的農(nóng)藝性狀和代謝性狀。此外,通過對一個測交

5、群體研究發(fā)現(xiàn),雙親本間ePAV和新轉(zhuǎn)錄本的互補對雜種優(yōu)勢亦有一定的貢獻(xiàn)。
  4.模擬分析發(fā)現(xiàn)玉米泛轉(zhuǎn)錄組是閉合型的,估計玉米籽粒表達(dá)的基因總數(shù)目在63,000個左右??紤]到在玉米籽粒中表達(dá)的基因占總基因的70%~80%,因而推測玉米群體基因數(shù)目為78,000~84,000。
  此項研究針對遺傳多樣的自然群體展開分析,可以盡可能挖掘更多的新轉(zhuǎn)錄本,并且通過GWAS的方法系統(tǒng)地探究了轉(zhuǎn)錄水平基因?qū)Ρ硇偷呢暙I(xiàn)。
  本論

6、文的第二部分研究則是對玉米開花抑制因子ZmCOL3進(jìn)行功能分析。開花期是玉米從熱帶到溫帶演化過程中重要的適應(yīng)性性狀,了解開花期的遺傳基礎(chǔ)有助于玉米種質(zhì)資源的利用。前人研究表明植物中的CCT基因家族影響開花期。此項研究鑒定出了玉米基因組中的CCT基因家族,并結(jié)合連鎖分析、候選基因關(guān)聯(lián)分析和同源分析的方法系統(tǒng)地評估了CCT基因家族對開花期的貢獻(xiàn)。在此基礎(chǔ)上鑒定到1個重要的CCT基因(ZmCOL3),并通過轉(zhuǎn)基因功能驗證、重測序、遺傳分析、亞

7、細(xì)胞定位和下游調(diào)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建系統(tǒng)解析了其功能。具體研究結(jié)果如下:
  1.玉米B73參考基因組中共有53個CCT基因,可分為4個亞家族:27個COL基因、15個CMF基因、8個PRR基因和3個TIFY基因。
  2.在53個玉米CCT基因中,有28個位于前人連鎖分析定到的開花期QTL(Quantative Trait Locus)區(qū)間內(nèi),有15個與關(guān)聯(lián)群體開花期顯著相關(guān),有13個基因與水稻開花基因同源,有3個基因能同時被3種方

8、法定到。
  3.ZmCOL3屬于COL亞家族,它主要在葉片、莖節(jié)和胚中表達(dá),表達(dá)量在光照3.5h后達(dá)到峰值。亞細(xì)胞定位顯示ZmCOL3蛋白位于細(xì)胞核。ZmCOL3是一個開花抑制因子,在玉米中過表達(dá)ZmCOL3無論在長短日照下都能延遲開花3~4天。
  4.ZmCOL3的3'-UTR區(qū)1個胞嘧啶的缺失以及啟動子區(qū)551bp的插入可能是潛在的功能位點;其可能影響生物鐘途徑或者結(jié)合ZmCCT啟動子區(qū)激活其轉(zhuǎn)錄而延遲開花。

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