基于简化基因组重测序的扁桃群体遗传学分析及基因克隆

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扁桃(Prunus dulcis)作为一种重要干果,具有良好的经济价值,营养价值和医药价值。国内扁桃抗寒性不强,适宜生长区域狭窄,无法满足市场多元化需求,扁桃的高价值和市场匮乏,这就需要育种工作者培育出优质、高产、适应性强的扁桃新品种。对扁桃进行群体遗传学分析和克隆木质素合成关键酶基因可为扁桃的分子育种提供理论依据,对加快扁桃的育种效率具有重要意义。本研究基于二代测序技术对扁桃优良实生单株及传统主栽品种进行全基因组重测序,再基于SNP分子标记进行群体进化和群体选择分析,然后找到木质素合成关键酶基因进行基因克隆和生物信息学分析。最终得到以下结论:1.检测变异获得高质量SNP位点1088481个,有81556个SNP位点位于外显子区域,Chr1染色体上SNP位点的数量和平均密度最高;对38个扁桃单株进行遗传进化分析可知:系统进化树将扁桃单株分为4类,再结合群体结构和主成分分析,可将第一类分入第一组,第二、三、四类分入第二组;11、14、18号单株与品种‘矮丰’、‘晚丰’亲缘关系较近,16、21、22号单株与‘双果’亲缘关系较近,13号单株与‘纸皮’、8号单株与‘石头巴旦’、19号单株与‘叶尔羌’之间亲缘关系较近(单株编号情况见11页表2-1)。2.参照遗传进化分析结果将扁桃单株分为A、B两组(A、B两组单株具体情况见26页3.1.1),对A、B两组进行群体选择分析可知:A、B两组在Chr2、Chr3染色体上存在较大遗传分化,在染色体Chr5上差异较小;基于ROD和Fst的前10%、前5%和前1%区域的交集进行选择性清除分析,分别得到1058、306和8个蛋白编码基因;对前10%、前5%所得受选择基因进行功能解析,他们的功能主要为类固醇的合成及代谢、脂质的合成及代谢、油菜素类固醇、对激素的反应、氧化还原酶活性、糖基转移酶活性等。3.以薄壳8号和厚壳15号单株为试验材料,对CCo AOMT、CAD两个基因进行克隆,克隆所得基因命名为8P-CCo AOMT、15P-CCo AOMT、8P-CAD和15P-CAD。四个基因所编码蛋白的氨基酸数分别为98个、98个、299个和305个;8P-CCo AOMT和15P-CCo AOMT对应蛋白为疏水性稳定蛋白,8P-CAD和15P-CAD对应蛋白为亲水性不稳定蛋白;三级结构上,8P-CCo AOMT与15P-CCo AOMT、8P-CAD与15P-CAD的空间结构高度相似。基于这四个基因的系统进化树显示,扁桃与李属植物桃、甜樱桃、杏和梅较好的聚在一起,说明他们之间具有较强的同源性。
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