《基於COS標記和STS標記的梨屬植物系統發育研究》是依託浙江大學，由蔡丹英擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於COS標記和STS標記的梨屬植物系統發育研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：蔡丹英
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
梨屬（Pyrus L.）植物屬於薔薇科（Rosaceae）中的Pyreae族。梨屬植物種間和種內的雜交十分普遍，因此，一直以來關於整個梨屬植物的分類和系統發育關係存有爭議。以往的研究結果基於形態學、植物學特徵和化學成分、各種分子標記、核基因和葉綠體基因等，為今後的研究提供了線索，但仍沒有理想地解決東西方梨屬植物的系統關係、雜種起源以及進化歷史。單或低拷貝的基因能更有效地解決一些關係未明種間或種內的系統發育關係。因此本研究擬採用能擴增出保守直系同源基因序列的單拷貝核基因COS標記（Conserved Ortholog Sets）和基於梨轉錄組數據開發的STS（Sequence-Tagged Sites）標記，篩選出能在梨屬植物上擴增出多樣性的標記，並將它們套用於整個梨屬植物的系統關係研究中，以期更好地解明東西方梨屬植物種間的系統關係和進化歷史（如輻射進化、網狀進化），並揭示可疑雜種的起源。
結題摘要
梨基因組中42.4%為反轉錄轉座子，它們具有良好的插入多態性。本研究對梨基因組中反轉錄轉座子進行了預測和分類，對其內部元件逆轉錄酶進行了分析。另外，從反轉錄轉座子中開發了RBIP標記，以及從梨休眠轉錄組數據中開發了SSR標記，並利用這些標記對梨屬植物進行了親緣關係研究和進化分析，主要結果如下： （1）從酥梨基因組中分離得到1836個LTRs，包括Ty1-copia和Ty3-gypsy類型。從中選出440個可能具有功能的LTRs，鑑定它們含有至少2-3個基因模型，預測大部分LTRs可能在少於2.5百萬年前就已經插入到梨基因組中。鑑定了5個高度重複的LTR反轉錄轉座子家族，它們在蘋果屬和桃屬植物中幾乎未出現，但是在梨屬植物中廣泛分布，而且不同種間差異很大。 （2）採用生物信息學方法對LTRs中的逆轉錄酶進行預測，共獲得345條copia類和99條gypsy類逆轉錄酶。通過系統聚類，copia類逆轉錄酶可分為6類；gypsy類逆轉錄酶可分為5類。序列比對結果顯示梨中逆轉錄酶具有較高的異質性，copia類逆轉錄酶序列分歧度為0.44，gypsy類為0.38。此外，本研究首次發現逆轉錄酶在梨屬植物正常生長組織中發生轉錄。 （3）從梨1836個全長LTRs及其側翼序列中開發了196個RBIP標記。選取copia類Ppcr1亞家族的24個RBIP標記對110份歐亞梨屬植物進行了遺傳多樣性研究。結果表明RBIP標記具有較高的插入多態性，Structure和UPGMA結果支持將所有樣品分為東方梨和西方梨兩大類。東方梨中，野生豆梨單獨成一枝，秋子梨、砂梨和白梨混雜在一起，這可能是由於種間雜交引起的。西方梨中，歐洲梨單獨成一枝，而北非和西亞梨聚在一起。 （4）從4個梨芽休眠轉錄組數據中預測得到8375個SSR位點，並對它們的重複類型和分布頻率進行了統計。從開發的4100個基因組SSR標記中初篩出104個多態性SSR標記，隨後選出28對多態性標記用於東西方梨屬植物的遺傳多樣性及其評價研究中。結果表明從休眠轉錄組數據中開發的SSR具有多態性和通用性，並可以用於梨屬植物及其近緣種的遺傳多樣性研究中。 本研究將有助於深入了解梨屬植物中反轉錄轉座子及其內部元件逆轉錄酶RT的分類、組成及表達情況。RBIP標記和轉錄組SSR標記的開發對探明梨屬植物的遺傳背景和進化提供了新的視野。
