水稻亞種間新合成四倍體早期世代基因組變異

《水稻亞種間新合成四倍體早期世代基因組變異》是依託東北師範大學，由徐春明擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：水稻亞種間新合成四倍體早期世代基因組變異
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：徐春明
• 依託單位：東北師範大學

項目摘要

多倍化是植物進化歷程中的重要事件，是植物物種形成與進化的重要內在推動力之一，貫穿於整個高等植物進化歷史。大量研究結果顯示在多倍體物種形成早期會發生大量基因組變異，但是由於早期研究手段的局限性，這些工作對各類基因組變異的發生規律和功能缺乏深入的研究和分析。我們前期的轉錄組研究結果顯示，新合成亞種間四倍體水稻中存在大量部分同源等位基因表達變化的現象，作為轉錄信息的載體，基因組變異必然在這一過程中起到重要的作用。本研究擬通過採用新一代測序技術對水稻亞種間新合成正反交四倍體早期世代個體進行基因組重測序分析，旨在精確解析多倍化早期的各類基因組變異（序列刪除和鹼基變異、轉座元件激活、部分同源染色體非互動重組）發生的時（發生世代）、空（基因組位置）規律，並在此基礎上研究各類型基因組變異對基因表達、功能和表型的影響，進而探討多倍化誘導產生的快速基因組變異在物種進化和分子育種中的可能作用。

結題摘要

全基因組加倍/多倍化是植物進化過程中反覆發生的重要事件，是促進植物物種形成和進化的重要動力之一。已有研究顯示在新合成多倍體或天然多倍體物種中存在大量基因組變異，然而由於早期研究方法的局限性，對於多倍化引起的基因組變異的規律和意義一直缺乏深入研究和分析。在本項目中，我們綜合利用了全基因組重測序、細胞生物學和分子生物學研究技術，對水稻亞種間新合成四倍體的各類基因組變異進行了系統分析。本研究收集了水稻亞種間新合成四倍體早期世代（S1，S4）及兩親本和正反雜交F1共44個樣品進行了全基因組重測序，樣品平均測序深度10X。研究過程中，根據新合成四倍體水稻的基因組特點建立了針對各類型基因組變異的數據分析方案。通過研究發現，在新合成水稻四倍體中存在大量基因組變異，包括序列拷貝數變異，染色體數目變異，轉座子激活和部分同源染色體間重組等。通過對基因組變異的時空分布（在不同世代和不同染色體中的分布）進行比較，結果顯示各類基因組變異在S1和S4群體間差異顯著，並具有不同的染色體偏好性。本項目研究結果揭示了新合成四倍體水稻中各類基因組變異的水平及其時空分布規律，深化了我們對多倍化在植物物種形成和進化過程中的作用的理解，也為進一步將相關技術套用於在水稻生產實踐提供了理論基礎。