普通小麦3B染色体着丝粒区序列组成及进化分析

普通小麦是异源多倍体，其基因组起源基本确定，在实践上小麦是研究多倍体形成和进化的最佳模式植物之一。着丝粒是真核生物染色体的重要组成部分，了解它的序列结构和组成，对完整理解一个真核基因组不可或缺。法国农科院首次构建了小麦3B染色体BAC文库并绘制出了小麦首幅物理图谱，这将为小麦基因组测序研究提供条件。.本研究通过对小麦3B染色体着丝粒区部分BAC克隆测序及生物信息学分析，结合小麦3B染色体物理图谱，揭示小麦3B染色体着丝粒区序列组成及蕴含的生物信息。通过综合前期相关人员在野生一粒小麦(AA) （Liu et al., 2008）与粗山羊草（DD）着丝粒BAC文库中的已取得的研究成果，分析着丝粒区重复序列在小麦及其近缘物种之间的种类、含量及其分布模式等特点，揭示多倍体物种形成的机理，为生物多样性的研究和种质资源的创新提供一定的理论依

普通小麦（Triticum. aestivum L.）含A、B、D三个基因组，为异源多倍体，基因组庞大，序列中90%以上是重复序列。与着丝粒保守的功能相比，不同真核生物着丝粒结构千差万别；着丝粒区重组交换率低， DNA序列在进化中保存较完整，在多倍体进化中为不同基因组统一协调的重点区域之一，对它的研究有助于认识多倍体的形成和进化。.本项目主要研究了普通小麦3B染色体着丝粒及近着丝粒区的12个BAC和小麦D基因组的起源粗山羊草（Aegilops taushii Coss., 2n=2x=14, DD）着丝粒区的1个BAC；首次对小麦着丝粒区进行大片段重叠克隆群的测序并通过结合物理图谱进行分析。对其中9个BAC测序，结合野生一粒小麦(T. boeoticum Boiss,2n=2x=14, AA)着丝粒研究结果（Liu et al., 2008），探讨小麦及其二倍体祖先种着丝粒区功能元件的作用及分布特点。得到以下结论：.1. CRW是小麦着丝粒区最重要功能元件，串联分布成可达150Kb的长序列，自主型与非自主型CRW穿插分布，且二者在进化中起源不同，愈靠近着丝粒中心Ty3/gyspy类型反转录转座子所占比例愈高；.2. 在非自主型CRW LTR区中找到一个537bp保守性非常高的重复序列C743R1，可作为探针筛选着丝粒序列；.3. 未发现小麦着丝粒卫星DNA，结合粗山羊草和野生一粒小麦着丝粒区序列分析认为，小麦及其祖先种中共有的CRWs元件及该元件在着丝粒区相似排列方式为异源多倍体的形成提供了不同染色体组间着丝粒识别的条件，从而达到多倍体中不同基因组的统一及协调；.4. FISH及序列分析结果得出小麦3B染色体着丝粒大小在Mb级别；.5. 在小麦3B序列中发现自主型与非自主型两种Fatima元件，该元件在小麦中显示为A、B基因组着丝粒及染色体臂弥散序列，在粗山羊草及小麦D基因组中仍显示为着丝粒区特异元件；.6. 着丝粒区发现基因序列，但功能未知；.7. 分析显示，在禾本科不同种属中存在相似性及保守性极高的着丝粒序列区段，如CCS1、RCS1、C743R1等，均为功能性序列；.8. 粗山羊草着丝粒区序列分析证明，CRW为粗山羊草着丝粒区功能原件，分布与小麦类似，未发现卫星DNA存在。在BAC克隆中发现一种未见报道的反转录转座子，在D基因组着丝粒区富集。