棉花著絲粒DNA組成與結(jié)構(gòu)分析及染色體空間分布規(guī)律研究.pdf

1、著絲粒作為真核生物染色體上必備的功能元件，參與動(dòng)粒的組建、染色體的分離、姊妹染色單體的粘合、同源染色體的配對(duì)等重要生物
　　學(xué)過程。著絲粒序列主要是由反轉(zhuǎn)座子以及衛(wèi)星重復(fù)組成，但在不同的物種間甚至是在近緣物種間呈現(xiàn)高度變異，因此，難以克隆分析。本研究通過基于著絲粒上具有的特異組蛋白 CENH3（ centromeric histone H3；亦稱 CENP-A）的染色質(zhì)免疫沉淀和高通量測(cè)序分析（ChIP-seq），開展了四倍體棉

2、D基因組祖先種雷蒙德氏棉著絲粒DNA的發(fā)掘與分析。結(jié)果顯示：
　　（1）該棉種著絲粒內(nèi)具有的重復(fù)序列屬于LTR類反轉(zhuǎn)座子，歸屬于植物CRM反轉(zhuǎn)座子家族。
　?。?）比較分析后發(fā)現(xiàn)，這些序列在四倍體棉A基因組祖先種中棉（AA）中不存在或只有極低拷貝數(shù)，但在四倍體陸地棉（AADD）中則出現(xiàn)大量擴(kuò)增。因此，暗示棉花多倍化后D組著絲粒中的重復(fù)序列發(fā)生了爆發(fā)式增長。
　?。?）結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)著絲粒區(qū)仍然存在轉(zhuǎn)錄活性基因

3、，但在密度以及表達(dá)水平上較染色體其它區(qū)域顯著降低。
　?。?）此外，在現(xiàn)有的參考基因組上對(duì)著絲粒區(qū)域進(jìn)行了標(biāo)定，同時(shí)，也結(jié)合著絲粒定位結(jié)果指出部分染色體在著絲粒區(qū)的組裝存在錯(cuò)誤。
　　這一工作的開展對(duì)解析著絲粒結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系及其演化機(jī)制提供了有效的數(shù)據(jù)支持，對(duì)未來人工染色體構(gòu)建以及在棉花育種中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　染色體在細(xì)胞核內(nèi)并不是隨機(jī)分布的，而是會(huì)占據(jù)特定的核空間，形成染色體領(lǐng)域（CT）。有研究證明，基因

4、組的
　　這種有序組織形式對(duì)于基因的表達(dá)調(diào)控以及基因組功能的正常行使來說至關(guān)重要。因此，近些年基因組三維結(jié)構(gòu)的解析已經(jīng)成為了功能基因組研究的重要內(nèi)容。通過對(duì)陸地棉（AADD）細(xì)胞有絲分裂中期染色體分布行為的探究發(fā)現(xiàn)：
　?。?）陸地棉的 A、D組染色體在空間上發(fā)生了分離，并呈現(xiàn)出了典型的徑向（Radial）排布模式,即染色體形態(tài)較小的D組染色體會(huì)聚集在細(xì)胞核的中心部位，而形態(tài)較大的 A組染色體傾向于散布在核的外圍。
　

5、　（2）在對(duì)人工六倍體棉花（AADDGG）染色體分布行為的觀察中發(fā)現(xiàn)，由于G組染色體的進(jìn)入，A組與D組染色體間所具有的有序排布會(huì)被擾亂。但該六倍體與陸地棉不斷回交后，隨著G組染色體的不斷丟失，A、D組染色體間的徑向分布模式又重新建立。
　　（3）另外，在人工合成的四倍體棉花（AAGG）中也發(fā)現(xiàn)了相似的基因組分離現(xiàn)象。這些結(jié)果表明，基因組分離模式的建立是在四倍體棉花形成后很短的時(shí)間內(nèi)完成的，并且能在四倍體棉花內(nèi)穩(wěn)定的遺傳。