摘要解析植物适应高海拔的分子机制对于农作物改良、生态保护及修复都具有重要意义。目前关于染色体结构变异与植物高海拔适应性相关的研究还处于起步阶段。本研究选择模式植物拟南芥西藏生态型和仪陇生态型为研究对象,通过比较基因组学方法,从基因组层面解析与植物高海拔适应相关的结构变异。<br> 我们利用三代测序技术和高通量染色体构象捕获技术,组装了高海拔区域分布的西藏生态型和低海拔区域分布的仪陇生态型染色体水平基因组。结果显示西藏生态型基因组大小为128.83Mb,仪陇生态型基因组大小为126.28Mb,两个基因组的染色体挂载率分别为95.46%和95.15%,N50分别为24.15Mb和23.42Mb。基因预测结果显示西藏生态型注释到了28,240个蛋白质编码基因,仪陇生态型注释到了28,790个蛋白质编码基因。选取拟南芥代表性生态型构建系统发育关系,发现西藏生态型位于系统发育树的基部,与其它生态型形成姊妹支,表明其可能是遗传分化最大的一个拟南芥生态型。此外,我们在西藏生态型基因组中鉴定出了大量的结构变异,其中一个长约0.50Mb长度的染色体倒位是西藏生态型特有的结构变异;对该倒位区域内的基因进行功能分析,发现这些基因主要与盐胁迫响应、细胞缺氧响应、防御反应、缺水响应、DNA修复、寒冷响应以及信号转导等功能相关。最后,我们对西藏生态型特有基因进行功能富集,发现这些基因主要参与光系统Ⅱ中的光合电子传递、光合作用、寒冷响应、ATP生物合成过程、光合电子传递链、氢离子跨膜转运、对电离辐射的响应等生物过程。这些潜在的基因可能有助于西藏生态型适应高海拔生境。<br> 综上所述,本研究结果表明在西藏生态型适应高海拔环境过程中,染色体结构变异和生态型特有基因的出现发挥了重要作用,也为进一步解析全球范围内拟南芥如何适应环境变化提供了宝贵资源。
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