一、An Introduction to China Rice Functional Genomics Program（论文文献综述）
张清[1]（2021）在《甘蔗割手密种起源与演化的基因组学研究》文中指出甘蔗被誉为是改变世界的四大作物之一,其种植推动了世界范围内的大规模的人口迁徙,深刻地影响了近代人类的文明史。甘蔗属于禾本科、甘蔗属,为全球贡献了80%的糖和40%的乙醇,是重要的糖料作物和能源作物。甘蔗割手密种是形成现代栽培种甘蔗育种过程中的两个原始种之一,它与热带种进行杂交得到的后代与热带种进行多代回交得到了现代栽培种甘蔗,提供了现代栽培种甘蔗抗逆、多分蘖等生物学性状的遗传背景。因此,甘蔗割手密种的遗传血缘使现代甘蔗杂种几乎成为了全世界所有的甘蔗种植品种。然而,甘蔗的遗传背景高度复杂,并且是多倍体,其基因组的解析相较于其他大宗作物具有更大的挑战,甘蔗属的基因组学研究相对滞后。前期,本课题组对染色体基数为X=8的同源四倍体割手密AP85-441基因组进行了解析,研究了甘蔗割手密种的演化和重要生物学性状（如抗逆、高光合和糖分积累等）的遗传基础,但对包括割手密种在内的甘蔗属起源与演化尚不清楚,特别是对割手密染色体结构的重组与不同染色体基数的基因组学均没有深入研究。为此,本研究对保持祖先染色体重组前的染色体基数为X=10的自然同源四倍体割手密Np-X基因组进行了测序组装分析,并系统分析了割手密种在甘蔗属与禾本科的演化地位。为了探究割手密种的起源和不同遗传背景的种群演化,本研究对102份重测序的割手密材料进行群体基因组学分析,揭示了割手密种的起源和不同遗传背景的割手密群体的演化规律。主要结果如下:解析保持祖先染色体重组前的割手密基因组是研究割手密系统演化和群体遗传学的基础。为了获得高质量的割手密Np-X基因组,本研究利用三代Pac Bio Sequal II平台的环形一致性测序技术（Circular Consensus Sequencing,CCS）对甘蔗割手密种Np-X进行了全基因组测序,结合全染色质构象捕获技术（High-throughput Chromosome Conformation Capture,Hi-C）和多倍体组装软件ALLHi C将割手密Np-X基因组组装完成并挂载到了染色体水平,获得了40条染色体的高质量的自然同源四倍体割手密Np-X基因组,组装得到的基因组大小为2.76 Gb,占预估基因组大小的97.50%,其Contig和Scaffold的N50分别为404 Kb和66 Mb,全基因组的挂载率为99.12%,远高于之前发表的甘蔗基因组。在这40条染色体中,分别有82.5%和65.0%的染色体有完整的着丝粒和端粒。BUSCO和CEGMA的评估表明,割手密Np-X基因组的完整度达到了95%以上,说明其基因组组装的质量较高。进一步对割手密Np-X基因组进行注释,共得到了35,830个基因,这些基因共包含122,945个等位,其中有90%以上的基因至少含有两个等位。在这些注释的基因中,约有93.67%的基因能在主要的数据库中注释到功能信息,与之前发表的割手密基因组相比,割手密Np-X基因组的组装和注释均有显着的提高。高质量等位水平的同源四倍体割手密Np-X基因组为后续的割手密系统演化和群体遗传学分析奠定了研究基础。为了揭示割手密的系统演化关系,首先,本研究系统地比较了割手密与其它包括高粱、芒草在内的近缘物种的基因组共线性,明确了染色体基数为X=10的割手密是割手密种的祖先形态,并揭示了5号和8号染色体的断开后重组是割手密种由基础染色体基数为X=10到染色体基数为X=8演化的基因组学基础,进一步明确了甘蔗割手密种的核型演化历史。而且,X=8与X=10的割手密的基因组结构比较表明了割手密祖先的5号和8号染色体的断裂重组是发生在这两条染色体的着丝粒区域,它们断裂后的着丝粒在重组的染色体上发生了失活并逐渐退化。其次,本研究也利用了同义碱基替换率（Synonymous base substitution rate,Ks）来探究甘蔗割手密种与近缘物种的系统演化关系,Ks的结果表明,割手密Np-X（X=10）与种内的割手密AP85-441（X=8）分化的时间约为0.8百万年,与甘蔗属内的热带种的分化时间约为1.6百万年,而甘蔗属与芒草属的分化时间约为4.0百万年,与高粱属的分化时间约为6.4百万年,并揭示了甘蔗属的全基因组复制事件是独立发生的。本研究进一步通过比较割手密种内（Np-X、AP85-441）及近缘物种（热带种、芒草、高粱）的长末端重复（Long terminal repeats,LTR）类型转座子（Transposon element,TE）的爆发时间来解析割手密种的系统演化关系,结果表明LTR类型TE的爆发时间与这几个物种的分化时间紧密相关,进一步确认了基于基因组共线性和Ks计算推测的割手密种的系统演化关系的结论。这些研究结果首次全面地解析了割手密种系统演化关系,为甘蔗种质资源的遗传多样性评价和新种质资源的发掘提供了重要的参考依据。甘蔗育种界关注的生物学性状主要有生物量、光合作用、糖分代谢和抗逆等。为了研究这些重要生物学性状的遗传基础,本研究对割手密的基因家族在禾本科演化中的收缩与扩张情况进行了分析,并重点关注了糖分代谢、糖分转运、C4光合以及NBS等相关基因家族,结果显示,这些基因家族的亚家族基因在割手密中均存在不同程度的扩张,其中有6个家族的扩张只发生在割手密Np-X中,而有10个家族的扩张程度在割手密Np-X和割手密AP85-441中存在差异,说明这些基因家族扩张可能与割手密的种内分化有关。另外,糖分转运是甘蔗糖分积累过程中的重要环节。为了研究甘蔗糖分转运的遗传基础,本研究利用比较基因组学手段在割手密基因组中鉴定到了105个糖分转运蛋白基因（Sugar transporter,ST）,这些糖分转运蛋白基因可以分为8个亚家族,进一步与近缘物种比较,发现多醇转运蛋白（Polyol transporter,PLT）亚家族和己糖转运蛋白（Hexose transporter,STP）亚家族基因在割手密种中发生了成员扩张,并发现这种扩张现象是由串联复制导致的,揭示了甘蔗属糖分积累的早期演化规律。为了研究甘蔗ST基因潜在的功能,本研究利用来自高糖的热带种和低糖的割手密种的226个样本的转录组进行表达谱分析,发现有50个STs在两个甘蔗种的叶片组织中呈现不同的时空表达模式,有10个STs分别在茎中特异表达和响应昼夜节律。综合代谢数据推测STP7可能是一个糖饥饿诱导的基因;STP13可能在衰老组织中介导糖分的回收;PLT11、PLT11＿T1、TMT3和TMT4可能对突破库组织的存储糖分能力的极限具有重要作用。SUT1、SUT1＿T1、PLT11、TMT4、p Glc T2和VGT3在两个甘蔗种中行使不同的功能。甘蔗重要生物学性状相关的基因家族的演化与功能的解析,为甘蔗未来的分子育种提供了证据支持。研究表明染色质的三维空间结构参与了基因表达的精确调控,并且基因组的演化会影响其三维结构的变化。而同源多倍体三维基因组学研究尚属一片空白。为了研究同源四倍体甘蔗割手密的三维基因组学特征,本研究利用Hi-C数据分析了甘蔗割手密Np-X的染色质三维结构特征,并根据一维向量（First Principal Component,PC1）对每条染色体进行A/B隔间的划分和同源染色体之间的三维结构保守性分析,结果显示,同源四倍体割手密Np-X中3-保守和2-保守的区域分别占59.9%和26.4%,而全保守的区域只占13.7%,表明了同源多倍体的同源染色体之间虽然高度相似,但是空间结构存在不保守性,可能是由于同源多倍体需要利用变化的空间结构来调控主效基因的表达进而克服多个等位引起的冗余现象。为了进一步探究重组染色体三维结构在割手密的演化过程中的变化,本研究也比较了在割手密Np-X和割手密AP85-441中发生重组的染色体（2、5、6、7、8、9）的三维结构在水稻、高粱、割手密Np-X和割手密AP85-441的演化过程中的保守性,结果显示,2、5、7和9号染色体在这几个物种中有74%～87%的同源区域的三维结构较为保守,表明了这几条染色体可能对禾本科物种的演化具有重要的意义。而且,割手密Np-X的5号和8号染色体在两个割手密材料的比较中表现出高比例的A到B隔间的转换,说明染色体的断裂重组可能促进了它们三维结构由激活状态向非激活状态的转变,进而影响了基因的表达调控和促进了割手密种内的形态特征的分化。这部分研究首次解析了同源多倍体的三维结构特征,并揭示了重组染色体三维结构在割手密及其近缘物种中的演化规律,为同源多倍体的三维基因组学研究奠定了基础。甘蔗割手密自然群体的染色体数量为36～128,具有非常丰富的多样性。为了解析甘蔗割手密种的起源与群体演化历史,本研究对采自世界各地的102份割手密材料进行重测序分析,共鉴定到了13,140,400个单碱基多态性（Single nucleotide polymorphism,SNP）变异集,利用鉴定到的SNP变异集进行主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）和系统演化树分析揭示了割手密可以分为四个亚群（Group I-IV）,其中Group I的割手密多样性最丰富,位于印度北部,毗邻喜马拉雅山脉,是割手密最有可能的起源地。群体结构分析明确了这四个亚群是独立起源和演化的。为了进一步研究染色体基数为X=8,9和10的割手密群体的演化历史,本研究利用这三个割手密群体的二代数据比对到割手密Np-X的基因组上,发现它们的基因组结构差异主要集中在5号和8号染色体的着丝粒区域,揭示了不同染色体基础割手密的基因组演化特征,同时也为割手密遗传背景的鉴定提供了新的思路。另外,染色体基数为X=8、9、10的割手密群体的连锁不平衡分析（Linkage Disequilibrium,LD）显示,三个群体的衰减速度为群体X=8>群体X=9>群体X=10,表明相比较而言,X=8的割手密群体具有较高频率的遗传重组。三个割手密群体的Tajima’s D值分析的结果显示,X=9和X=10的割手密群体的Tajima’s D值为负值,表明这两个群体中存在大量的低频等位基因位点,说明它们受到了自然选择。而X=8的割手密群体的Tajima’s D值为正值,可能是由于存在群体瓶颈效应。最后,本研究综合割手密群体遗传学分析的结果,首次提出了不同倍性下的染色体基数为X=8、9、10的割手密种群体的演化假说,为割手密种的群体遗传学研究提供了新的知识。综上所述,本研究获得了高质量的染色体基数为10的割手密Np-X基因组,揭示了割手密种的基因组演化以及不同染色体基数的割手密群体之间的演化,明确了割手密种的演化对基因家族的扩张与收缩和三维基因组结构的影响,并解析了甘蔗割手密种的起源及自然群体的演化。
罗靓赟[2]（2020）在《基于组学数据解析玉米群体变异和复杂数量性状遗传结构》文中认为玉米是全球广泛种植的重要粮食、能源以及饲料作物。玉米基因组结构复杂,遗传多样性丰富,是基因组学和遗传学研究中典型的模式植物。本研究以一个玉米完全双列杂交加类育种互交群体（CUBIC）、糯玉米和普通玉米自交系群体为研究对象,开展了群体基因组学和复杂性状遗传结构解析等多方面的研究,主要结果如下:1.CUBIC群体的变异鉴定和Maize-CUBIC变异数据库的构建本研究整合和评估了一套适用于大规模玉米群体低覆盖度测序的变异发掘和基因型推算流程。在一个玉米多亲本人工合成群体——CUBIC群体的1428个样本中,我们利用此流程鉴定了14M高质量的单核苷酸多态性（SNP）变异和430K插入缺失（In Del）变异。除了这些基于B73参考基因组鉴定出的小型变异之外,我们还鉴定了660K的结构变异（SV）、600M非B73参考基因组的PAV序列,这些变异数据构成了CUBIC群体高密度基因组变异图谱。在获得CUBIC群体基因组变异的基础上,我们进一步开发了Maize-CUBIC数据库平台。数据库平台主要包括了CUBIC群体基因组变异、基因表达量和表型变异,以及基于这些变异数据的基因组学和遗传学分析结果,实现了群体多组学数据的管理、查询与可视化。Maize-CUBIC数据库主要实现了以下功能:1)群体构成和材料种植信息的介绍和查询;2)群体基因型、表型、转录组变异信息数据的查询、可视化展示和下载;3)群体重组图谱（即不同材料的各个染色体区段的亲本来源信息）的查询和展示;4)群体QTL定位结果的查询和图形化显示功能;5)BLAST和引物设计等拓展应用功能。该平台有助于实现生物数据资源的充分共享与利用,为玉米生物学研究提供了多方面的支持。2.玉米开花期性状的遗传结构解析基于上述玉米CUBIC群体高密度的基因型图谱,采用单标记GWAS和单倍型GWAS两种关联分析的方法,对群体抽雄期、散粉期和吐丝期这三个关键开花期性状进行QTL定位,分别检测到28、29和34个QTL区间。我们对其中范围小精度高的QTL区间进行了候选基因的挑选和实验验证,并对一些典型的QTL区段的作用模式进行了深入分析。同时,开花期也是玉米典型的适应性性状。为了揭示玉米从热带气候向温带气候适应过程中开花期变化的遗传基础,我们挖掘建立了普通玉米自交系群体的高密度基因组变异图谱,并对其中玉米热带和温带亚群进行了基因组选择性位点扫描分析。利用已知的玉米、拟南芥和水稻相关开花基因的信息和同源比对注释信息,我们在33.13 Mb的基因组选择区间中共发现33个候选基因可能参与开花期相关的通路,其中包含全基因组选择信号最高的已知的早花基因Tunicate1。随后,我们对可能位于开花期光周期途径上Zm COL9和生物钟途径上Zm PRR7这两个新基因进一步进行了后续的CRISPR实验验证。基于关联分析和选择分析找到的这些开花期相关的基因,大大丰富了现有的玉米开花期网络途径。3.糯玉米感官评价的遗传结构和代谢基础解析对318份糯玉米自交系群体和507份普通玉米自交系群体在多组学层面进行了比较分析,揭示了糯玉米在人工选择和改良过程中的遗传基础,以及与普通玉米的分化差异。采用全基因组选择性位点扫描方法在两群体间鉴定了大约39Mb受选择区域,提名4462个受选择的候选基因。同时在转录组水平的差异分析鉴定了3365个在两群体中差异表达的基因。对于这些结果的进一步综合分析表明,在糯玉米被改良的历史过程中不仅仅是糯性基因waxy1和淀粉相关代谢途径中的基因被选择,很多其它与农艺和品质性状的位点的也发生了分化,如苯并恶唑嗪酮类化合物（Benzoxazinoid）和油菜素内酯（Brassinosteroid）代谢途径上的相关基因。进一步分析发现这些差异很可能是对糯玉米感官评价相关性状的人工选择所致。为深入探究糯玉米感官评价相关性状的代谢基础,基于高通量代谢组学平台对糯玉米群体中243份自交系的1600多种代谢物进行了定量分析。然后通过大规模品尝实验对糯玉米群体的感官评价打分,并与代谢物进行相关性分析,最终确定了与糯玉米感官评价显着相关的84种代谢物,这些代谢物主要涉及糖类和糖类衍生物、氨基酸有机酸以及次级代谢物等几大类物质。为了剖析相关代谢物的遗传结构,我们结合糯玉米高密度变异图谱对这些代谢物进行了全基因组关联分析,总共定位到了458个候选基因。这些研究结果不仅使我们对糯玉米的进化改良历程有了进一步了解,而且为玉米品质育种提供了理论基础和宝贵的资源。
周曼[3]（2020）在《新颖木质纤维素降解酶的宏基因组学挖掘及其在纤维二糖酸生产中的作用》文中研究表明利用储量丰富且可再生的食品和农业废弃物生产生物基能源和化学品具有重要的经济、环保价值。现有生产工艺中的主要瓶颈是缺乏高效的木质纤维素降解酶和高效、经济的产品生产工艺。木质纤维素降解酶主要包括纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶和木质素降解酶,其中果胶酶,长期以来被认为是一类不重要的辅酶,被严重低估。此外,纤维二糖酸,是一种高附加值但目前产能较低的有机酸,具有重要经济价值。因此,为了发掘高效、新颖木质纤维素降解酶及降低纤维二糖酸生产工艺成本,本研究主要通过构建具有高效木质纤维素降解能力的堆肥生境并进行宏基因组学分析,挖掘新颖木质纤维素降解酶并研究其在纤维二糖酸生产中的作用,并进一步探索统合生物加工生产纤维二糖酸中预处理工艺。论文的主要研究内容和结果如下:1.高效木质纤维素降解堆肥生境的构建及宏基因组学分析通过定向富集培养技术,构建了具有高效木质纤维素降解能力的堆肥体系（apple pomace-adapted compost microbial community,APACMC）。在富集培养过程中,堆肥体系的最高温度达68℃,呈现出堆肥典型的升温期、高温期、降温期和腐熟期四个阶段;16S r DNA高通量测序发现微生物群落结构发生了剧烈变化,具有木质纤维素降解能力的微生物群落得到了良好的富集。随后借助宏基因组学技术对该微生物群落进行高通量鸟枪测序,获得了272,516条开放阅读框;借助多种生物信息分析软件和数据库进行分类学和功能注释发现,APACMC主要由来自变形菌门、拟杆菌门、放线菌门的微生物组成;最主要的功能类型是氨基酸代谢和碳水化合物代谢。基于CAZy数据库注释发现APACMC中具有很高丰度、多样性且微生物来源广泛的碳水化合物活性酶。2.纤维素酶、半纤维素酶和木质素降解酶的宏基因组学挖掘通过刚果红染色试验和酶活测定发现APACMC具有较高的木质纤维素降解能力。APACMC中木质纤维素降解酶主要来源于变形菌门、放线菌门和拟杆菌门;功能和代谢注释分析揭示了APACMC中蕴含大量的参与碳水化合物代谢和潜在生物能源物质的合成路径。基于碳水化合物活性酶数据库挖掘到3,882条序列编码纤维素酶、半纤维素酶和木质素降解酶的基因序列;另外,基于漆酶和多铜氧化酶数据库发现了额外94条编码漆酶和多糖氧化酶的序列。同时,根据催化结构域分析发现了有大量的细菌来源的多功能酶、嗜热酶和裂解性多糖单加氧酶等具有工业应用潜能的酶。3.宏基因组学挖掘果胶降解微生物、果胶酶及嗜热果胶酶的分离、纯化及表征钌红染色和果胶降解率试验表明APACMC具有较高的果胶降解能力。COG功能注释发现APACMC中参与果胶降解的功能占总碳水化合物降解的25.8%。总计1,756条序列被注释为果胶降解酶,且大部分序列具有较高的新颖性,追溯其系统起源发现,这些序列主要来自APACMC中丰度很高的微生物。此外,从APACMC中分离得到了36株嗜热果胶降解微生物,其中Bacillus subtilis Z10具有最高的果胶酶活性;通过简并引物以及融合引物与巢式聚合酶链式反应扩增获得了一条1,263 bp编码果胶裂解酶的序列;基于生物信息学对该酶的理论等电点和理论分子量的预测,结合色谱纯化获得了果胶裂解酶Bs Pel-Z10;酶学特性表明该酶属于嗜热果胶裂解酶且具有很好的稳定性。4.宏基因组来源的新颖木质纤维素降解酶的异源表达及分析从APACMC宏基因组中筛选具有完整开放阅读框且与数据库中收录蛋白的相似度低于75%的5条来自AA10、CE15、GH43、漆酶和PL11的序列为研究对象,经过去除信号肽等一系列分析及处理后,进行基因合成。随后将编码AA10的序列无缝克隆至p ET-22b（+）表达载体上的pel B序列后;其余序列通过双酶切克隆至p ET-28a（+）载体上。将构建成功的重组质粒转导至E.coli BL 21中,获得重组工程菌,并诱导重组酶的表达。这五个重组酶都成功地实现了表达及纯化,并且都具有相应的酶活。生物信息学分析序列信息、系统发育和结构特性等表明这些酶具有较高的新颖性。5.漆酶、纤维二糖脱氢酶（CDH）和木质素在纤维二糖酸生产中的协同作用研究发现当以Avicel为底物时,添加外源氧化还原介体ABTS是实现纤维二糖酸高产的必要条件,而以小麦秸秆为发酵底物时ABTS无促进作用。向Neurospora crassa HL10发酵体系和CDH-漆酶无细胞体系中添加小麦秸秆来源的天然木质素后,发现木质素在漆酶的帮助下可以促进CDH将纤维二糖转化为纤维二糖酸。在N.crassa HL10发酵体系中添加适量的木质素可以促进纤维二糖酸的生产,而过量的木质素则造成负面作用。此外,木质素不会影响CDH和漆酶酶活。通过电子顺磁共振光谱仪发现漆酶催化木质素产生的自由基可以被CDH氧化纤维二糖产生的还原性CDH消耗,证实了木质素可以作为CDH-漆酶的氧化还原介体促进纤维二糖酸的生产。此外,停流光谱仪表明CDH和漆酶之间存在电子传递。6.工程菌N.crassa HL10直接从预处理小麦秸秆中统合生产纤维二糖酸比较了碱、稀硫酸和湿热这三种预处理的小麦秸秆作为发酵底物被N.crassa HL10统合生物加工生产纤维二糖酸的产量,结果表明碱预处理的小麦秸秆（AP-WS）具有最高的纤维二糖酸产量（45.722 m M）。此外,从这三种预处理样品中提取了残留的木质素,发现从AP-WS中提取的木质素（AP-WS-L）在N.crassa HL10以Avicel为底物的体内发酵体系和CDH-漆酶无细胞体系中都具有最好的氧化还原介导能力。FTIR、XRD和GPC结果表明这三种预处理小麦秸秆及其相应木质素在结构、纤维素结晶度、分子量等方面的差异是造成不同纤维二糖酸产量的深层原因。
赵凤利[4]（2019）在《水稻全基因组拷贝数变异研究揭示复制基因的非对称进化》文中研究表明基因的拷贝数变异作为一种常见的基因组变异类型,是基因演化的一种重要推动力,也影响着基因的表达丰度。植物中已发现多例拷贝数变异与重要的农艺性状相关联,暗示着基因拷贝数变异可能是作物育种研究的新方向。目前,有关基因拷贝数变异对表达的影响及其演化规律的系统描述,在植物中还不多见。本研究首先基于93份水稻核心种质资源的高深度重测序数据,开发了一个检测高可信度拷贝数变异位点的综合流程和严格的筛选条件,为水稻功能基因组学研究提供了可靠的方法学参考和拷贝数变异数据。结合各个样品的转录组数据,揭示了基因表达水平与拷贝数的相关性。对鉴定的复制基因的进一步分析,揭示了水稻复制基因中不同拷贝间的演化命运、表达水平的差异,为复制基因的非对称进化提供了新的证据。本研究的主要结果如下:1.相对于日本晴来说,每个材料携带2000到8000数目不等的拷贝数变异位点,随机q PCR验证发现准确性在95%左右,受拷贝数变异影响的非转座子基因数目为1308-3446不等,拷贝数变异位点在不同染色体和染色体不同位置的分布是不均匀的,并且其长度分布呈现出L-型分布;2.在水稻根部样品中,大部分基因（82.32%、2175个）的表达量和拷贝数并没有显着相关性,只有13.17%（348个）的基因检测到显着的正相关,令人意外的是,有约4.50%（119个）的基因呈现出显着的负相关;3.即使是正相关的基因,基因的剂量效应也不是线型或指数型的,随着拷贝数的增加,每增加一个拷贝时表达量增加的比例逐渐下降,另外,串联重复对基因表达的影响大于非串联重复;4.在93份材料中共鉴定到8163对复制基因,其中36.46%（2976对）的复制基因对发生了假基因化,另有58.15%（4747对）的复制基因对并未发生功能分化,而发生功能分化的复制基因对只占5.39%（440对）,说明保持祖先基因功能和假基因化是复制基因演化的两种主要命运;5.在稻属分化过程中,基因复制后,随着时间的延长,越来越多的复制基因对之间发生功能分化,并且新功能化在功能分化中的比例呈现出增高的趋势,另外,亚功能化的选择约束比新功能化要强一些,所以其序列也比新功能化的更加保守;6.在演化命运方面,新生拷贝往往发生假基因化、而祖先拷贝则更倾向于维持原有功能,而在表达水平上,新生拷贝的表达量常常要高于祖先拷贝,所以,在基因发生复制之后,两个拷贝在演化命运和表达水平上经历了非对称进化。
郭韬,余泓,邱杰,李家洋,韩斌,林鸿宣[5]（2019）在《中国水稻遗传学研究进展与分子设计育种》文中提出我国是一个农业大国,水稻是保障我国粮食安全和实现农业可持续发展的主粮作物.经过几十年的努力,我国科学家在水稻遗传学和功能基因组学领域取得了瞩目的成就,特别是在水稻复杂农艺性状基因解析方面取得了一系列重要的原创性研究成果,开创了以水稻为模式作物研究复杂性状基因调控网络的新领域.随着水稻功能基因组学的发展,我国科学家率先践行了分子设计育种理念,为培育高产、优质、抗逆、营养高效利用的"绿色超级稻"提供了有效的策略,对于确保我国粮食安全具有重要的意义.
刘青,李晓宇,徐文魁,John Seymour Heslop Harrison[6]（2019）在《第27届国际动植物基因组学大会要事记》文中研究说明基因组学是对所有基因进行基因组作图（包括遗传图谱、物理图谱、转录本图谱）、核苷酸序列分析、基因定位和基因功能分析的一门科学。为探索中外基因组学研究的前沿问题,总结了第27届动植物基因组国际会议上展示的15个相关主题的主要成就,代表目前模式生物、作物、水生生物和微生物基因组学的研究热点。基因组学不仅涉及生物领域,还涉及与其他学科的交叉融合,如医学、环境学、生物学等,基因组学的进步不断推动新技术、新领域如三维基因组学和生态基因组学的产生。此外,简要回顾了本届会议上呈现的新兴研究手段为基因组学研究带来的革命性进展,并对未来的研究方向进行了展望。
丁梦娇[7]（2019）在《酸性植烟土壤有机碳特征及其腐解调控研究》文中进行了进一步梳理作物秸秆添加到土壤中可以降低土壤酸度,改良土壤酸化。但秸秆全量还田后不能在短时间内转化成腐料,聚积在土壤中的未腐熟秸秆越来越多,引起土壤腐殖质组分、碳结构发生变化。腾冲高有机质酸性植烟土壤长年秸秆还田,但土壤pH仍呈逐年降低趋势。为明确长年秸秆还田酸性植烟土壤有机碳特征,通过纤维素降解菌促腐还田秸秆,解决秸秆还田酸性植烟土壤碳组分不合理的问题,进一步改良植烟土壤酸化,提高烤烟品质、产量产值。获得的主要结果如下。（1）分析不同秸秆还田量的酸性植烟土壤（腾冲长年全量秸秆还田、永安水稻收获后部分根茬还田、昌宁秸秆不还田）酸度指标及有机碳的差异,结果可以看出腾冲酸性植烟土壤潜在酸含量低,盐基饱和度高,常年秸秆还田,有机质逐年升高,但烤烟生长季土壤pH值呈逐年降低趋势。土壤中胡敏酸占可提取腐殖物质的比例（PQ）、HA/FA值、E4值及红外出峰波段1630 cm-1处的rA值和积分后相对面积均显着高于昌宁鸡飞镇及永安西洋镇土壤,E4/E6值、△logK值及A2920/A1630值腾冲取样土壤较其他两地区低,说明腾冲取样土壤腐殖物质组成HA相对含量高,有机碳结构较复杂。（2）分析腾冲土壤酸碱性与有机碳结构、腐殖质组分之间的关系。以腾冲同一土壤有机质、养分含量水平下,不同pH值的植烟土壤为研究对象,结果表明,低有机质含量土壤的HA/FA值会随着pH的增高而逐渐降低,说明活性高的碳组分逐渐增多,稳定性高的碳组分逐渐减少。高有机质含量的土壤,pH与HA/FA、PQ值呈极显着负相关关系,随着酸性的增强,HA/FA逐渐增大,稳定性高的腐殖质组分增多。同一有机质含量水平,随着pH升高,红外A2920/A1630逐渐升高。说明在一定pH范围内,同一有机质含量水平,稳定性腐殖质组分增多,土壤pH降低。（3）分析三个烟区的酸性植烟土壤添加不同类型秸秆培养过程有机碳的变化。与空白处理相比,添加秸秆显着增加了土壤有机质及腐殖质各组分有机碳含量,土壤碳结构缩合度和氧化度呈降低趋势。培养至96 d,三地区土壤腐殖质组成、碳结构较简单化的处理分别为永安添加油菜秸秆、腐熟玉米秸秆及腐熟水稻秸秆,昌宁添加腐熟水稻秸秆、腐熟玉米秸秆,腾冲空白、添加腐熟玉米秸秆、腐熟水稻秸秆,说明相比较未腐熟秸秆还田,腐熟的秸秆还田在较短时间内更易分解,不易使腐殖质组分变复杂,碳结构亦较简单化。秸秆还田配施纤维素腐解菌剂达到促腐秸秆的效果较好。（4）从腾冲高有机质酸性植烟土壤中分离出一株降解纤维素的耐酸性芽孢杆菌属。对其进行多项分类学鉴定,结果表明,菌株Bacillus aciditolerans YN-1T与菌株Bacillus onubensis 0911MAR22V3T、Bacillus humi LMG22167T、Bacillus timonensis10403023T、Bacillus sinesaloumensis P3516T和Bacillus cheonanensis PFS-5T相似度分别为98%、97.5%、97.4%、97.1%和95.9%。菌株YN-1T细胞脂肪酸谱显示具有众多支链脂肪酸;主要成分是iso-C15:0（17.6%）,anteiso-C15:0（43.1%）和C16:0（12.2%）。鉴定的极性脂质是diphosphatidylglycerol,phosphatidylglycerol,phosphatidylethanolamine。菌株YN-1T的主要甲基萘醌是MK-7,它是芽孢杆菌属成员的主要甲基萘醌成分。生理生化分类学和表型数据表明菌株YN-1T代表芽孢杆菌属中的新物种。（5）挖掘菌株Bacillus aciditolerans YN-1T纤维素降解机理,对其功能基因组学进行分析。菌株YN-1T的基因组注释共有4,023个基因参与到183个代谢通路中。主要的代谢通路有代谢途径、次生代谢物的生物合成、ABC转运、不同环境中的微生物代谢、氨基酸的生物合成、双组分系统和碳代谢等。基因组中编码CAZymes基因的数量共有126个。占比最高的是糖基水解酶GHs（60个）,其次是碳水化合物酯酶CEs（31个）。糖基转移酶GTs、多糖裂解酶PLs、碳水化合物结合模块酶类CBMs和辅助模块酶类AAs注释基因的个数分别为20个、5个、7个和3个。基因组注释包含有糖基水解酶亚家族基因,为菌株YN-1T能够降解纤维素提供了依据,分别为GH1（2个）、GH3（5个）和GH43（3个）。（6）分析配施YN-1T菌剂对土壤微生物多样性的影响。结果表明,33 d后各样本中的优势菌门分别为变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门和芽单胞菌门。样本中微生物种类的Chao1指数、ACE指数和Shannon丰富度指数显示各处理间无显着差异。主成分分析表明随着时间推移,总的细菌丰度及多样性均无显着性变化,特别是添加了微生物菌剂的处理组与只添加秸秆的处理组无明显差异。聚类分析表明相近时间采集的样品被聚为一类,不会对原有的微生物群落结构造成很大的影响。通过微生物多样性、相对丰度及土壤pH分析可知,未腐熟水稻秸秆+微生物菌剂、腐熟水稻秸秆+微生物菌剂及腐熟水稻秸秆添加的效果较好。（7）通过大田试验,验证水稻、玉米秸秆直接还田和配施微生物菌剂还田,对酸性植烟土壤改良效果及烤烟品质的影响,确定最佳还田量。结果表明秸秆还田配施纤维素分解微生物菌剂,有利于水稻、玉米秸秆的分解,酸性土壤pH的提高。添加秸秆及添加秸秆+菌剂处理的烤烟发病率、病情指数都低于CK处理;水稻、玉米秸秆还田配施纤维素分解菌剂烤烟病情指数低于单一秸秆还田处理。与CK相比,添加秸秆配施菌剂的处理,可以提高烤后各部位烟叶钾、总糖及还原糖的含量,其中下、中部烟叶达到显着水平,且能降低烤后各部位烟叶氯含量;中部烟叶和上部烟叶添加菌剂的处理比不添加菌剂的处理烟碱含量偏低;玉米秸秆还田配施菌剂80 kg/667m2处理烤烟产值显着高于40 kg/667m2还田量的处理,与CK相比,水稻、玉米秸秆还田及配施菌剂还田能显着增加上中等烟比例,提高均价,从而提高烟叶产值。
席锟[8]（2019）在《非洲栽培稻与亚洲栽培稻中非生物胁迫抗性基因的功能性核苷酸多态性》文中研究指明水稻是全世界一半以上人类的主食。但是水稻是在相对良好的环境条件下驯化的,对大部分非生物逆境较敏感,所以复杂多变的非生物逆境是限制水稻生长发育、生物产量及品质的主要因素之一。本研究选取了非洲栽培稻5份、非洲新稻4份、非洲栽培稻基因渗入系12份、常籼规稻16份、常规粳稻8份、杂草稻3份,共6种类型的48份水稻种质材料为研究对象,通过克隆四个非生物胁迫抗性基因序列并测序,探究了四个非生物胁迫抗性基因的DNA序列以及其中的多态性,发掘不同水稻种质中非生物逆境抗性相关基因的变异,并结合相关的表型性状数据,筛选出含有有利等位基因的水稻种质材料。以期为水稻的抗逆品种选育提供优异的种质资源和理论依据。本研究的结果如下:1.在48个水稻材料的耐盐基因ZFP179转录区域（编码区+UTR区）序列中共鉴定出2个单倍型和3个变异位点,单倍型之间的遗传距离为2.341。单倍型ZFP179.Hap1被分在ST I组,单倍型ZFP179.Hap2被分在ST II组。两个单倍型中存在2种编码序列,且其翻译的氨基酸序列也不相同,其中存在着2个氨基酸序列的变异位点。在进一步ZFP179基因的密码子偏好性分析中,发现耐盐基因ZFP179等位基因明显偏好于使用以碱基G/C结尾的密码子。2.在48个水稻材料的耐旱基因OsRCI2-5转录区域（编码区+UTR区）序列中共鉴定出6个单倍型和10个变异位点。6个单倍型之间平均遗传距离为1.053,最大遗传距离为1.265,最小遗传距离为0.894。单倍型OsRCI2-5.Hap1被分在DT1 I组,单倍型OsRCI2-5.Hap3、OsRCI2-5.Hap4、OsRCI2-5.Hap5和OsRCI2-5.Hap6被分在DT1 II组,单倍型OsRCI2-5.Hap2被分在DT1 III组。6个单倍型中存在3种编码序列,但其翻译获得的氨基酸序列相同。在进一步OsRCI2-5基因的密码子偏好性分析中,发现耐旱基因OsRCI2-5等位基因明显偏好于使用以碱基G/C结尾的密码子。3.在48个水稻材料的耐旱基因OsDT11转录区域（编码区+UTR区）序列中共鉴定出7个单倍型和29个变异位点。7个单倍型之间平均遗传距离为1.472,最大遗传距离为2.446,最小遗传距离为0.087。单倍型OsDT11.Hap3被分在DT2 I组,单倍型OsDT11.Hap4、OsDT11.Hap5、OsDT11.Hap6和OsDT11.Hap7被分在DT2 II组,单倍型OsDT11.Hap1和OsDT11.Hap2被分在DT2 III组。7个单倍型中共存在3种编码序列,分别可以翻译获得2种氨基酸序列。在进一步OsDT11基因的密码子偏好性分析中,发现耐旱基因OsDT11等位基因对于密码子的第3位碱基没有明显的选择偏好性。4.在48个水稻材料的耐冷基因qLTG3-1转录区域（编码区+UTR区）序列中共鉴定出7个单倍型和12个变异位点。7个单倍型之间平均遗传距离为1.488,最大遗传距离为2.472,最小遗传距离为0.234。单倍型qLTG3-1.Hap1、qLTG3-1.Hap2、qLTG3-1.Hap3和qLTG3-1.Hap7被分在LTR I组,单倍型qLTG3-1.Hap5被分在LTR II组,单倍型qLTG3-1.Hap4和qLTG3-1.Hap6被分在LTR III组。7个单倍型中存在7种编码序列,它们可分别翻译为7种氨基酸序列。在进一步qLTG3-1基因的密码子偏好性分析中,发现耐旱基因qLTG3-1的单倍型比较偏好于使用以碱基G/C结尾的密码子。5.在选择压力分析时发现,耐盐基因ZFP179受到强烈的正选择效应的影响,耐旱基因OsRCI2-5受到强烈的纯化选择作用,耐旱基因OsDT11可能偏向于中性选择作用,耐冷基因qLTG3-1受到一定程度的纯化选择作用。6.结合表型性状进行多重分析时发现,在盐胁迫条件下2个ZFP179单倍型在相对根长上存在显着差异。在旱胁迫条件下,5个OsRCI2-5单倍型在存活率、相对茎长和相对根数等11农艺性状存在显着差异;6个OsDT11单倍型在存活率、相对茎长和相对根数等13农艺性状存在显着差异。在冷胁迫条件下,5个qLTG3-1单倍型在平均发芽天数和相对发芽天数存在显着差异。
徐逸卿[9]（2018）在《林木系统发育的计算技术优化研究》文中提出近年来,随着高通量测序技术的迅猛发展,生物数据的存储与管理的规模在不断扩大,各种类型的生物数据成爆炸式增长,逐渐形成了“序列-染色体-全基因组”的不同规模层次的基因数据,林木作为重要的研究对象,其基因学研究也跨入了大数据时代。为了充分存储、管理、挖掘这些海量数据中蕴含的生物信息,在对国内外的研究现状进行分析的基础上,本文利用生物信息学方法以及大数据技术对林木基因组学数据进行了深度挖掘,主要工作和创新如下:1.基于位置特征的序列比对算法及其在遗传功能特征预测中的应用在微观的分子层面,序列比对技术是基因同源性分析的基础,根据基因之间同源性可以获得物种之间的系统发育学关系。为了研究林木的系统发育学关系,本文首次提出一种改进的基于位置特征的序列比对算法——LB-BLAST,并利用该算法结合模式植物拟南芥的完整注释信息,通过同源性匹配原则,首次预测了簸箕柳基因组中相应的遗传功能特征。与传统的BLAST序列比对算法相比,LB-BLAST算法在保证精度的基础上,利用基因之间的位置信息对比对结果进行约束,显着降低了算法的时间复杂度。此外,本文还成功利用LB-BLAST分析了杨树和柳树在进化过程中染色体的断裂和融合现象,给未来的林木进化分析提供了重要的参考。2.林木基因组同源性分析算法及其在林木系统发育中的应用在染色体层面,针对林木基因组种间差异大,生物多样性强的特征,提出一种新的基因同源性分析作图算法,并结合LB-BLAST搭建基因同源性分析的在线平台——VGSC,首次以在线服务的形式对同源物种的基因进行比对,将林木基因组的共线性关系快速高效地转换为可视化的图形,包括点阵图、双重线性图、条状图和圆型图。该分析作图算法结合了矢量图形方向无关性、尺寸无关性的特点,为分析林木基因组的种间关系以及种内基因特征提供了快捷准确的表达基础。利用该方法对簸箕柳的WRKY基因家族进行了进化分析,发现柳树中的WRKY基因家族主要以片段复制的模式在染色体中扩增,只有少数的基因发生了串联复制,表明WRKY基因在簸箕柳中很少出现共表达或者抑制事件,而是分散在不同的染色体上起调控作用。同时,这为验证高等植物在进化过程中发生过两次大规模的染色体复制事件提供了佐证。同时,由于该方法数据结果表达的通用性和易编辑性,特别适用于对高通量测序结果的分析作图研究,因此自发表以来在藜麦、柳树、千惠谷等众多国内外关键性研究中起到了重要的支持作用。3.面向林木细胞器基因组的系统发育树生成方法在全基因组层面,利用植物细胞器基因组在系统发育学上的同源性高度一致的优势,设计了一套新的基于大数据的植物细胞器基因组数据抽取、清洗与可视化方法,并结合不同细胞器的特征设计并实现了面向不同细胞器基因组的系统发育树生成算法,其中:叶绿体基因组中的16S及23S核糖体RNA基因序列长度较长,存在明显的保守区与多变区,是构建叶绿体系统发育树的较好选择,提出了一种基于叶绿体16S或23S rRNA基因快速构建系统发育树的方法;线粒体基因组存在于大多数真核生物中,不但可以用于林木之间的系统发育结构,还可以用于与其他生物的比较基因组学研究,提出了线粒体ORF识别算法以及基于线粒体保守基因的系统发育树构建算法。最终,基于上述全新的方法本文构建了一套面向林木细胞器基因组的系统发育学分析平台,以研究林木之间及林木与其他物种之间的进化关系。综上所述,本文以林木系统发育学研究为目标,由微观到宏观构建了在三个层次提出了对现有林木系统发育学研究的计算优化方案,LB-BLAST首次利用引入序列位置的限制条件优化了微观序列比对,VGSC优化了物种种间和种内同源性分析作图方法,OGTree则第一次在宏观上综合利用大数据技术实现了林木系统进化分析的计算系统,并成功的将这些方法应用于林木基因组研究。
张亢[10]（2018）在《基于生物信息学的稻曲病菌多重组学研究》文中认为稻曲病菌（Ustilaginoidea virens）所引起的稻曲病是水稻上的最重要病害之一。稻曲病是水稻穗部病害,发病严重时,在稻穗上形成大量稻曲球造成水稻减产;此外,稻曲球中产生的稻曲病菌毒素严重威胁到人畜健康。稻曲病是一种新近爆发的病害,对其致病的分子机制的了解十分有限。因此,对于稻曲病菌进行基因组学研究,将为揭示稻曲病菌的致病分子机理奠定基础。本实验前期研究中首次获得了稻曲病菌的基因组序列与框架图,本论文在此基础上采用生物信息学方法,在基因组学、转录组学、蛋白质互作组学等不同层面上开展相关的稻曲病菌多重组学研究工作。首先,系统比对了稻曲病菌与近缘物种绿僵菌的基因组,发现这两个物种具有较好的基因序列共线性和蛋白相似性,然而,分泌蛋白尤其是预测的效应蛋白的保守性在两个物种中比其他蛋白明显偏低很多。效应蛋白基因簇的局部共线性分析发现,效应蛋白基因簇往往位于较保守的共线性区域之间,但其自身在两个物种中却不具有保守性,体现了效应蛋白基因特殊的进化机制。而基于不同稻曲病菌菌株的基因组比较分析发现,稻曲病菌种内核苷酸序列差异较小,单核苷酸多态性比例很低。利用RNA-seq测序技术,还对稻曲病菌侵染水稻的早期表达谱进行了分析,发现稻曲病菌中一系列与植物互作相关的基因、分泌蛋白和次生代谢相关基因在侵染中显着差异表达,推测其参与了稻曲病菌早期侵染的致病过程。第二,基于同源蛋白的映射和结构域互作的推演,构建了稻曲病菌的蛋白质间互作网络,网络中包含了 3,305个蛋白之间共计20,217对互作关系。利用基于GO注释和表达相关性的计算方法,并利用酵母双杂交技术,验证了互作网络的可靠性。分析拓扑结构发现,网络具有典型的“无尺度”网络特征,少数枢纽蛋白可能与大量蛋白互作,且枢纽蛋白可分类为静态和动态两类,两者在拓扑结构和功能上均存在明显差异。结合预测的致病蛋白和表达谱数据,获取了致病相关次级蛋白互作网络,该网络在复现了许多已知致病蛋白的同时,也预测了若干潜在的致病相关蛋白,为深入解析病原菌致病的分子机理奠定了基础。此外,还构建了稻曲病菌分泌蛋白与水稻蛋白的互作网络,发现稻曲病菌与水稻蛋白的功能倾向性存在明显差异,稻曲病菌蛋白可能通过靶标水稻互作网络中的枢纽蛋白而发挥作用。最后,利用第三代高通量测序技术将稻曲病菌基因组首次拼接到染色体水平,发现稻曲病菌基因组大小为37.06 Mb,7条染色体的长度从2 Mb至7 Mb不等。从中预测到的重复序列更加完整,并预测得到8,297个编码基因。虽然,与第一版基因注释相比,基因数目略有减少,但是重要功能基因如分泌蛋白、效应蛋白基因的数目均有提升。通过多菌株核苷酸序列比较发现,不同菌株之间的差异主要集中在重复序列区域,而非基因区域。此外,成功构建了多个稻曲病菌菌株的完整线粒体,比较于其他常见病原真菌,稻曲病菌线粒体序列较长,不同菌株间其序列长度也存在差异,主要是由于归巢核酸酶侵入特征不同所导致。此外,还发现基于线粒体与染色体序列构建的菌株间进化关系存在明显差异。综上,本文基于生物信息学方法,在多组学层面上较为系统的针对稻曲病菌的基因组序列、致病基因、蛋白互作网络、物种间和物种内差异等方面进行了数据挖掘,加深了对于稻曲病菌致病机理和进化特征的认识和理解。
二、An Introduction to China Rice Functional Genomics Program（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、An Introduction to China Rice Functional Genomics Program（论文提纲范文）
（1）甘蔗割手密种起源与演化的基因组学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略语表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 甘蔗割手密种的研究 |
| 1.1.1 甘蔗的经济价值 |
| 1.1.2 甘蔗割手密种的分布与种质利用 |
| 1.1.3 甘蔗割手密种的遗传多样性 |
| 1.1.4 甘蔗基因组学的研究进展 |
| 1.2 多倍体的研究进展 |
| 1.2.1 多倍体概述 |
| 1.2.2 多倍体的起源与分类 |
| 1.2.3 多倍体演化的意义 |
| 1.2.4 多倍体基因组的研究进展 |
| 1.3 Hi-C技术及其应用 |
| 1.3.1 Hi-C技术概述 |
| 1.3.2 Hi-C技术辅助多倍体基因组组装 |
| 1.3.3 基于Hi-C技术的三维基因组学研究 |
| 1.4 禾本科演化的研究进展 |
| 1.4.1 禾本科的ρ多倍体化事件 |
| 1.4.2 禾本科物种对多倍体化的适应 |
| 1.4.3 禾本科染色体的协同进化 |
| 1.5 研究的目的和意义 |
| 第二章 甘蔗割手密基因组的组装与注释 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料与方法 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 CTAB法提取甘蔗基因组DNA |
| 2.2.3 全基因组测序与组装 |
| 2.2.4 Hi-C文库的构建、测序及辅助组装 |
| 2.2.5 全基因组重复序列和基因模型预测及基因组完整度评估 |
| 2.2.6 基因功能注释 |
| 2.3 结果与分析 |
| 2.3.1 割手密种形态学比较 |
| 2.3.2 割手密Np-X基因组测序及组装 |
| 2.3.3 Hi-C辅助割手密Np-X基因组组装 |
| 2.3.4 割手密Np-X基因模型预测及同源组内的结构变异分析 |
| 2.3.5 割手密Np-X基因组质量评估 |
| 2.3.6 割手密Np-X基因组的基因功能注释 |
| 2.3.7 割手密Np-X基因组转座子的注释和分类 |
| 2.4 讨论与小结 |
| 第三章 甘蔗属的演化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料与方法 |
| 3.2.1 基因组数据来源 |
| 3.2.2 物种间基因组共线性分析 |
| 3.2.3 串联复制基因鉴定 |
| 3.2.4 着丝粒区域的鉴定 |
| 3.2.5 碱基同义替换率(Ks)的计算 |
| 3.2.6 LTR类型TE插入时间的计算 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.3.1 割手密与近缘物种基因组间的共线性比较 |
| 3.3.2 割手密种核型演化分析 |
| 3.3.3 割手密种重组染色体基因串联复制分析 |
| 3.3.4 割手密种与近缘物种间的Ks分布揭示割手密种的演化 |
| 3.3.5 割手密种与近缘物种间转座子分析揭示割手密种的演化 |
| 3.4 讨论与小结 |
| 第四章 甘蔗割手密种基因家族的扩张与收缩 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 材料与方法 |
| 4.2.1 直系同源基因的鉴定及基因家族的分类 |
| 4.2.2 物种演化树的构建 |
| 4.2.3 基因家族扩张与收缩分析 |
| 4.2.4 可溶性糖的测定 |
| 4.2.5 基因共表达网络的构建 |
| 4.3 结果与分析 |
| 4.3.1 甘蔗割手密种及其近缘物种基因家族的扩张与收缩 |
| 4.3.2 甘蔗割手密种重要性状相关的基因家族在系统演化中的变异 |
| 4.3.3 甘蔗割手密种糖分转运蛋白超家族基因的演化 |
| 4.3.4 甘蔗割手密中糖分转运蛋白超家族成员的扩张 |
| 4.3.5 甘蔗糖分转运蛋白超家族成员的功能分析 |
| 4.3.6 甘蔗糖分转运蛋白超家族成员基因共表达网络的分化 |
| 4.4 讨论与小结 |
| 第五章 甘蔗割手密种重组染色体的三维基因组结构比较 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 材料与方法 |
| 5.2.1 数据来源 |
| 5.2.2 生成Hi-C互作图谱 |
| 5.2.3 A/B隔间的鉴定 |
| 5.2.4 物种间共线性的鉴定 |
| 5.3 结果与分析 |
| 5.3.1 同源四倍体割手密染色体组之间的Hi-C互作比较 |
| 5.3.2 禾本科中染色体重组对三维基因组结构的影响 |
| 5.4 讨论与小结 |
| 第六章 甘蔗割手密种的起源与群体演化分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 材料与方法 |
| 6.2.1 材料来源 |
| 6.2.2 样品DNA提取及重测序 |
| 6.2.3 重测序数据质控及群体变异位点鉴定 |
| 6.2.4 构建群体系统发育树 |
| 6.2.5 群体变异主成分分析 |
| 6.2.6 群体结构分析 |
| 6.2.7 种群连锁不平衡及遗传分化指数Fst分析 |
| 6.3 结果与分析 |
| 6.3.1 割手密群体变异位点的鉴定 |
| 6.3.2 割手密群体系统发育树及主成分分析 |
| 6.3.3 割手密群体的群体结构分析 |
| 6.3.4 割手密群体的连锁不平衡分析 |
| 6.3.5 不同染色体基数的割手密群体的演化历史分析 |
| 6.4 讨论与小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读学位期间发表的学术论文与获得的荣誉 |
| 致谢 |
（2）基于组学数据解析玉米群体变异和复杂数量性状遗传结构（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩略语表 |
| 1.前言 |
| 1.1 .研究问题由来 |
| 1.2 .玉米基因组学和数据库平台研究进展 |
| 1.2.1 .高通量测序技术促使基因组学研究的发展 |
| 1.2.2 .玉米参考基因组的组装和完善 |
| 1.2.3 .全基因组重测序助力基因组变异的发掘 |
| 1.2.4 .玉米群体基因组学研究进展 |
| 1.2.5 .玉米数据库平台研究进展 |
| 1.2.6 .基因组学研究利器——关联分析 |
| 1.2.7 .多组学平台助力优良性状的遗传基础解析 |
| 1.3 .玉米开花期研究进展 |
| 1.4 .糯玉米相关研究进展 |
| 1.4.1 .糯玉米的起源和研究历史 |
| 1.4.2 .糯玉米的生物学特性 |
| 1.4.3 .糯玉米糯质特性的遗传学基础以及关键基因研究进展 |
| 1.4.4 .国内外糯玉米育种现状 |
| 1.5 .本研究目的和意义 |
| 1.5.1 .Maize-CUBIC变异数据库的构建 |
| 1.5.2 .玉米开花期遗传基础解析 |
| 1.5.3. 基于多组学数据解析糯玉米群体感官的遗传基础 |
| 2.材料与方法 |
| 2.1 .玉米CUBIC群体变异图谱和Maize-CUBIC数据库的构建 |
| 2.1.1 .玉米CUBIC群体的构成 |
| 2.1.2 .CUBIC群体DNA提取和全基因组重测序 |
| 2.1.3 .测序数据预处理、比对和变异挖掘流程 |
| 2.1.4 .群体基因型的整合与推算 |
| 2.1.5 .群体非核心基因组序列的鉴定 |
| 2.1.6 .Maize-CUBIC数据库中已发表资源收集整合 |
| 2.1.7 .Maize-CUBIC数据库设计架构和运行平台 |
| 2.2 .玉米开花期的遗传结构解析 |
| 2.2.1 .CUBIC群体开花期性状的关联分析 |
| 2.2.2 .普通玉米自交系群体的基因型图谱构建 |
| 2.2.3 .适应性分析 |
| 2.2.4 .功能基因的CRISPR验证 |
| 2.3 .糯玉米感官评价的遗传结构和代谢基础解析 |
| 2.3.1 .他人前期工作基础概述 |
| 2.3.2 .糯玉米的基因型挖掘 |
| 2.3.3 .糯玉米和普通玉米群体的基因型整合和注释 |
| 2.3.4 .群体结构和群体分化分析 |
| 2.3.5 .糯玉米群体的选择分析 |
| 2.3.6 .基因表达量分析和eQTL鉴定 |
| 2.3.7 .糯玉米和普通玉米群体基因差异表达分析 |
| 2.3.8 .糯玉米群体淀粉含量测定 |
| 2.3.9 .糯玉米群体淀粉粘度表型测定 |
| 2.3.10 .糯玉米群体代谢组测定 |
| 2.3.11 .代谢物的全基因组关联分析 |
| 2.3.12 .代谢网络注释和富集分析 |
| 2.3.13 .相关性分析和回归分析 |
| 3.结果与分析 |
| 3.1 .玉米CUBIC群体变异图谱和Maize-CUBIC数据库的构建 |
| 3.1.1 .CUBIC群体变异挖掘流程评估和高密度变异图谱构建 |
| 3.1.2 .CUBIC群体基因型分布和注释 |
| 3.1.3 .CUBIC群体非核心基因组序列 |
| 3.1.4 .Maize-CUBIC数据库概览 |
| 3.1.5 .Maize-CUBIC数据库变异展示模块 |
| 3.1.6 .Maize-CUBIC数据库QTL结果展示模块 |
| 3.1.7 .Maize-CUBIC数据库变异应用模块 |
| 3.2 .玉米开花期性状的遗传结构解析 |
| 3.2.1 .CUBIC群体开花期性状的遗传结构解析 |
| 3.2.2 .普通玉米群体高密度基因型图谱构建 |
| 3.2.3 .普通玉米群体开花期性状温带适应性分析 |
| 3.2.4 .结合新的定位和选择分析结果完善玉米开花期网络 |
| 3.3 .基于多组学数据解析糯玉米感官评价的遗传基础 |
| 3.3.1 .糯玉米群体的高密度基因型图谱构建 |
| 3.3.2 .糯玉米群体与普通玉米群体的群体结构分析 |
| 3.3.3 .糯玉米群体与普通玉米群体的差异分析 |
| 3.3.4 .糯玉米与普通玉米waxy1基因与淀粉途径的分化 |
| 3.3.5 .糯性不显着影响糯玉米的感官评价 |
| 3.3.6 .糯玉米感官评价的遗传基础 |
| 3.3.7 .糯玉米Benzoxazinoid途径的分化与潜在的新型“甜味素” |
| 3.3.8 .糯玉米Brassinosteroid途径的分化提升籽粒感官评价 |
| 3.4 .本研究主要成果总结 |
| 4.讨论 |
| 4.1 .群体基因型鉴定流程的比较讨论 |
| 4.2 .生物数据库平台的开发必要性和发展方向 |
| 4.3 .对玉米开花期遗传结构的深入理解 |
| 4.4 .糯玉米起源和遗传改良的探讨 |
| 4.5 .本研究的局限性和未来展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录 A.论文补充图表 |
| 附录 B.作者简历及在读期间研究成果 |
| 致谢 |
（3）新颖木质纤维素降解酶的宏基因组学挖掘及其在纤维二糖酸生产中的作用（论文提纲范文）
| 中英文缩写对照表 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 文献综述 |
| 1.1 木质纤维素生物质 |
| 1.1.1 木质纤维素生物质的基本结构 |
| 1.1.2 果胶在木质纤维素中的作用 |
| 1.1.3 木质纤维素生物质能源生产的瓶颈 |
| 1.2 木质纤维素降解酶 |
| 1.2.1 纤维素水解酶 |
| 1.2.2 裂解性多糖单加氧酶 |
| 1.2.3 纤维二糖脱氢酶 |
| 1.2.4 半纤维素酶 |
| 1.2.5 果胶酶 |
| 1.2.6 木质素降解酶——漆酶 |
| 1.3 宏基因组学技术在挖掘木质纤维素降解酶中的应用 |
| 1.3.1 宏基因组学 |
| 1.3.2 木质纤维素降解酶的宏基因组挖掘 |
| 1.4 统合生物加工生产纤维二糖酸 |
| 1.4.1 纤维二糖酸 |
| 1.4.2 Neurospora crassa工程菌 |
| 1.4.3 LPMO、CDH、漆酶、GMC氧化还原酶、木质素与纤维素之间的关系 |
| 1.5 本文研究意义及主要研究内容 |
| 1.5.1 研究意义 |
| 1.5.2 研究内容及技术路线图 |
| 第二章 木质纤维素降解堆肥生境的构建及宏基因组学分析 |
| 2.1 试验材料与设备 |
| 2.1.1 试验材料 |
| 2.1.2 主要试剂及耗材 |
| 2.1.3 主要仪器与设备 |
| 2.2 试验方法 |
| 2.2.1 苹果渣生物质降解微生物在堆肥环境中的富集 |
| 2.2.2 堆肥的物理化学性质分析 |
| 2.2.3 16S rDNA基因高通量测序和物种系统分类 |
| 2.2.4 宏基因组测序,de novo序列组装和开放阅读框预测 |
| 2.2.5 序列提交 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 堆肥进程中理化性质的变化 |
| 2.3.2 堆肥进程中微生物群落结构的变化 |
| 2.3.3 APACMC宏基因组中的微生物多样性分析 |
| 2.3.4 APACMC宏基因组中预测基因的功能基因分类 |
| 2.3.5 APACMC宏基因组中碳水化合物活性酶的多样性、丰度和微生物来源 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 纤维素降解酶、半纤维素降解酶和木质素降解酶的宏基因组学挖掘 |
| 3.1 试验材料与设备 |
| 3.1.1 试验材料 |
| 3.1.2 主要试剂及耗材 |
| 3.1.3 主要仪器与设备 |
| 3.2 试验方法 |
| 3.2.1 木质纤维素生物质降解微生物在堆肥生境中的富集效果的评判 |
| 3.2.2 纤维素酶活和半纤维素酶活的测定 |
| 3.2.3 木质纤维素降解酶基因的注释 |
| 3.2.4 木质素降解基因的准确注释 |
| 3.2.5 特定的纤维素、半纤维素和木质素降解基因:注释及系统发育树分析 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 富集的微生物纤维素降解能力的初级评判 |
| 3.3.2 纤维素酶活和半纤维素酶活的测定 |
| 3.3.3 APACMC宏基因组中木质纤维素降解微生物组成分析 |
| 3.3.4 APACMC宏基因组中木质纤维素降解代谢潜能分析 |
| 3.3.5 木质纤维素降解酶的挖掘 |
| 3.3.6 木质纤维素降解微生物的挖掘 |
| 3.3.7 需重点关注的木质纤维素降解酶及微生物 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 宏基因组学挖掘果胶降解菌、果胶酶及嗜热果胶酶的分离、纯化和表征 |
| 4.1 试验材料与设备 |
| 4.1.1 试验材料 |
| 4.1.2 主要试剂及耗材 |
| 4.1.3 主要仪器设备 |
| 4.2 试验方法 |
| 4.2.1 果胶降解微生物在堆肥生境中的富集效果的评判 |
| 4.2.2 特定果胶酶降解基因:基因注释和系统发育分析 |
| 4.2.3 果胶酶活的测定 |
| 4.2.4 嗜热果胶降解微生物的筛选分离 |
| 4.2.5 嗜热果胶降解微生物的鉴定 |
| 4.2.6 编码果胶酶基因序列的克隆、验证及测序 |
| 4.2.7 编码果胶酶的氨基酸序列比对、生物信息学分析及其三维结构模拟 |
| 4.2.8 果胶酶的分离纯化 |
| 4.2.9 温度、pH、金属离子和化学试剂对酶的影响 |
| 4.2.10 底物特异性和酶促动力学参数的测定 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 富集微生物的果胶降解能力的初级评判 |
| 4.3.2 参与果胶降解的特定COG功能分类分析 |
| 4.3.3 果胶降解酶的挖掘 |
| 4.3.4 果胶降解微生物的挖掘 |
| 4.3.5 嗜热果胶降解微生物的分离 |
| 4.3.6 嗜热细菌来源的果胶降解酶的基因克隆与测序 |
| 4.3.7 果胶酸裂解酶的纯化及分子量的确定 |
| 4.3.8 果胶酸裂解酶BsPel-Z10 的酶学特性 |
| 4.3.9 金属离子和化学试剂对BsPel-Z10 酶活的影响 |
| 4.3.10 BsPel-Z10 的底物特异性和酶动力学参数测定 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 五个宏基因组来源的新颖木质纤维素降解酶的异源表达及分析 |
| 5.1 试验材料与设备 |
| 5.1.1 试验载体与菌株 |
| 5.1.2 工具酶和试剂盒 |
| 5.1.3 主要试剂及培养基 |
| 5.1.4 主要仪器及设备 |
| 5.2 试验方法 |
| 5.2.1 新颖木质纤维素降解酶基因的验证及筛选 |
| 5.2.2 新颖木质纤维素降解酶基因的分析及合成 |
| 5.2.3 重组质粒的构建及验证 |
| 5.2.4 基因工程菌E.coli BL21 的构建及鉴定 |
| 5.2.5 重组工程菌诱导表达获得重组酶 |
| 5.2.6 重组酶的分离纯化 |
| 5.2.7 重组酶的蛋白电泳SDS-PAGE检测 |
| 5.2.8 LPMO与铜离子的结合 |
| 5.2.9 重组酶的酶活测定 |
| 5.2.10 重组酶蛋白含量测定 |
| 5.2.11 重组酶系统发育分析、蛋白结构的同源建模与分析 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 LPMO10-297291的序列分析 |
| 5.3.2 CE15-3258的序列分析 |
| 5.3.3 Lac-4805的序列分析 |
| 5.3.4 GH43-5749的序列分析 |
| 5.3.5 PL11-18811的序列分析 |
| 5.3.6 重组质粒、基因工程菌的构建及验证 |
| 5.3.7 重组酶的诱导表达、纯化及酶活测定 |
| 5.3.8 重组酶的同源建模及结构和催化活性位点分析 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 漆酶、纤维二糖脱氢酶和木质素在纤维二糖酸生产中的协同作用 |
| 6.1 试验材料与设备 |
| 6.1.1 试验菌株 |
| 6.1.2 主要试剂、耗材及培养基 |
| 6.1.3 主要仪器及设备 |
| 6.2 试验材料及方法 |
| 6.2.1 N.crassa F5ΔΔΔ和 HL10 种子的制备 |
| 6.2.2 N.crassa F5ΔΔΔ和 HL10 体内发酵试验 |
| 6.2.3 纤维二糖脱氢酶的制备及纯化 |
| 6.2.4 漆酶的制备及纯化 |
| 6.2.5 纤维二糖脱氢酶和漆酶酶活及浓度的测定 |
| 6.2.6 小麦秸秆原料的制备 |
| 6.2.7 酶解木质素的制备 |
| 6.2.8 CDH-漆酶无细胞体系将纤维二糖转化为纤维二糖酸的体外试验 |
| 6.2.9 纤维二糖酸标品的制备及标定 |
| 6.2.10 纤维二糖、纤维二糖酸、葡萄糖和葡萄糖酸浓度的测定 |
| 6.2.11 木质素对CDH和漆酶酶活的影响 |
| 6.2.12 木质纤维素组分测定 |
| 6.2.13 停流光谱仪监测CDH与漆酶之间的电子传递 |
| 6.2.14 电子顺磁共振光谱技术测定木质素自由基的形成及消耗 |
| 6.2.15 数据处理 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 CDH、漆酶酶活及纤维二糖酸标品浓度 |
| 6.3.2 外源添加氧化还原介体对N.crassa HL10 高产纤维二糖酸的必要性 |
| 6.3.3 N.crassa HL10 直接从Avicel和小麦秸秆中生产纤维二糖酸的比较 |
| 6.3.4 木质素对N.crassa HL10将Avicel转化为纤维二糖酸的影响 |
| 6.3.5 木质素对CDH-漆酶无细胞体系将纤维二糖转化为纤维二糖酸的影响 |
| 6.3.6 木质素对CDH和漆酶酶活的影响 |
| 6.3.7 CDH-木质素-漆酶体系的潜在机制 |
| 6.3.8 EPR监测木质素自由基产生及消耗 |
| 6.3.9 停流光谱仪监测CDH与漆酶之间的电子传递 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 工程菌N.crassa直接从小麦秸秆中统合生产纤维二糖酸 |
| 7.1 试验材料与设备 |
| 7.1.1 试验菌株 |
| 7.1.2 主要试剂、耗材及培养基 |
| 7.1.3 主要仪器设备 |
| 7.2 试验方法 |
| 7.2.1 小麦秸秆的三种预处理 |
| 7.2.2 三种从预处理小麦秸秆木质素的制备 |
| 7.2.3 木质纤维素组分测定及木质素的测定 |
| 7.2.4 CDH和漆酶的制备、纯化及酶活测定 |
| 7.2.5 N.crassa HL10 种子的制备 |
| 7.2.6 不同预处理小麦秸秆的N.crassa HL10 发酵 |
| 7.2.7 三种木质素对N.crassa HL10 生产纤维二糖酸的影响 |
| 7.2.8 三种木质素对CDH-漆酶无细胞体系生产纤维二糖酸的影响 |
| 7.2.9 纤维二糖和纤维二糖酸的检测 |
| 7.2.10 木质素和酚类物质含量测定 |
| 7.2.11 三种预处理小麦秸秆及其相应木质素的傅里叶红外光谱 |
| 7.2.12 三种预处理小麦秸秆的X射线衍射分析 |
| 7.2.13 凝胶渗透色谱对三种木质素分子量的测定 |
| 7.2.14 香草醛、丁香醛和阿魏酸对CDH-漆酶无细胞体系产纤维二糖酸的影响 |
| 7.2.15 数据处理 |
| 7.3 结果与讨论 |
| 7.3.1 不同预处理对小麦秸秆中各组分的影响 |
| 7.3.2 三种预处理小麦秸秆统合生物加工生产纤维二糖酸能力比较 |
| 7.3.3 三种木质素对N.crassa HL10以Avicel为底物生产纤维二糖酸的影响 |
| 7.3.4 三种木质素对CDH-漆酶无细胞体系生产纤维二糖酸的影响 |
| 7.3.5 三种预处理小麦秸秆及其制备的相应木质素的FTIR分析 |
| 7.3.6 三种预处理小麦秸秆的XRD特性 |
| 7.3.7 三种木质素的分子大小及分布比较 |
| 7.3.8 香草醛、丁香醛和阿魏酸在CDH-漆酶无细胞体系生产中纤维二糖酸的作用 |
| 7.3.9 N.crassa HL10 从碱预处理小麦秸秆中统合生产纤维二糖酸工艺的初步构建 |
| 7.4 小结 |
| 第八章 结论、创新点与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 创新点 |
| 8.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（4）水稻全基因组拷贝数变异研究揭示复制基因的非对称进化（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 英文缩略表 |
| 第一章 引言 |
| 1.1 复制基因及其进化 |
| 1.1.1 复制基因的概念及来源 |
| 1.1.2 复制基因的演化命运 |
| 1.1.3 复制基因的表达分化 |
| 1.1.4 复制基因进化的非对称性 |
| 1.1.5 复制基因对作物表型的影响 |
| 1.1.6 复制基因与基因拷贝数变异 |
| 1.2 CNV的定义 |
| 1.3 CNV的形成机制 |
| 1.3.1 非等位同源重组可以导致重复、缺失和倒置 |
| 1.3.2 非同源末端连接可以产生一些简单的拷贝数变异 |
| 1.3.3 复制叉停滞与模板交换可以解释一些复杂的拷贝数变异 |
| 1.3.4 L1介导的逆转录转座对拷贝数变异的贡献 |
| 1.4 CNV的生物学意义 |
| 1.4.1 拷贝数变化对基因表达的影响 |
| 1.4.2 整条染色体拷贝数变化干扰细胞增殖 |
| 1.4.3 拷贝数变异与适应性 |
| 1.4.4 CNV与种群遗传学研究 |
| 1.5 CNV的发生时机与频率 |
| 1.6 CNV检测方法 |
| 1.6.1 CNV的实验检测方法 |
| 1.6.2 基于二代数据的CNV生物信息学分析方法 |
| 1.6.3 基于三代测序数据的CNV鉴定方法 |
| 1.7 CNV在人与动物中的研究进展 |
| 1.7.1 人类CNV研究进展 |
| 1.7.2 畜禽等动物中CNV一些研究进展 |
| 1.8 植物中CNV研究进展 |
| 1.8.1 基于CGH芯片技术的CNV研究 |
| 1.8.2 基于高通量测序技术或与其他技术结合的CNV研究 |
| 1.8.3 植物中CNV的功能研究 |
| 1.9 本项目的研究内容及意义 |
| 第二章 项目设计与测序数据的获取 |
| 2.1 项目设计 |
| 2.2 取样及测序 |
| 2.2.1 重测序取样及测序 |
| 2.2.2 转录组取样及测序 |
| 2.3 下机数据的质控 |
| 2.3.1 重测序数据的质控 |
| 2.3.2 转录组数据的质控 |
| 2.3.3 质控结果分析 |
| 2.4 数据质控结果 |
| 2.4.1 重测序数据质控结果 |
| 2.4.2 转录组数据质控结果 |
| 第三章 CNV的鉴定与分析 |
| 3.1 CNV分析及验证方法 |
| 3.1.1 利用CNVnator和 Delly分析CNV |
| 3.1.2 利用Ctg Ref-CNV流程分析CNV |
| 3.1.3 CNV结果的过滤与整合 |
| 3.1.4 CNV结果的验证与分析 |
| 3.2 CNV结果与分析 |
| 3.2.1 93份水稻基因组的组装 |
| 3.2.2 93份水稻材料的CNV结果 |
| 3.2.3 CNV结果的准确性 |
| 3.3 讨论 |
| 第四章 CNV与基因表达的关系 |
| 4.1 数据分析方法 |
| 4.1.1 转录组数据分析 |
| 4.1.2 拷贝数与基因表达量的关系 |
| 4.2 结果与分析 |
| 4.2.1 转录组数据分析结果 |
| 4.2.2 基因表达量与拷贝数的相关分析 |
| 4.2.3 重复对基因表达的影响 |
| 4.3 讨论 |
| 第五章 水稻复制基因的演化命运分析 |
| 5.1 分析方法 |
| 5.1.1 筛选复制基因 |
| 5.1.2 鉴定假基因 |
| 5.1.3 鉴定新功能化和亚功能化 |
| 5.1.4 Ka、Ks及分化时间的计算 |
| 5.1.5 复制基因间启动子分化分析 |
| 5.2 结果与分析 |
| 5.2.1 复制基因的演化命运统计 |
| 5.2.2 复制基因的选择约束分析 |
| 5.3 讨论 |
| 第六章 水稻复制基因的非对称进化 |
| 6.1 分析方法 |
| 6.1.1 拷贝表达水平拆分 |
| 6.1.2 拷贝复制关系分析 |
| 6.2 结果与分析 |
| 6.2.1 新生拷贝与祖先拷贝的演化命运差异 |
| 6.2.2 新生拷贝与祖先拷贝的表达差异 |
| 6.2.3 水稻复制基因的非对称进化模型 |
| 6.3 讨论 |
| 第七章 全文结论及展望 |
| 7.1 全文结论 |
| 7.2 主要创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A |
| 致谢 |
| 作者简历 |
| 个人概况 |
| 教育背景 |
| 工作经历 |
| 博士期间发表或完成论文 |
| 项目受资助情况 |
（5）中国水稻遗传学研究进展与分子设计育种（论文提纲范文）
| 1 水稻复杂农艺性状基因的分离克隆和机理解析 |
| 1.1 产量、品质调控基因 |
| 1.2 育性调控基因 |
| 1.3 抽穗期调控基因 |
| 1.4 非生物胁迫调控基因 |
| 1.5 生物胁迫调控基因 |
| 1.6 营养高效利用调控基因 |
| 2 水稻基因组重测序和复杂性状的全基因组关联分析 |
| 3 总结与展望 |
（6）第27届国际动植物基因组学大会要事记（论文提纲范文）
| 1 比较基因组学 |
| 2 功能基因组学 |
| 3 三维基因组学 |
| 4 宏基因组学 |
| 5 泛基因组研究 |
| 6 表观基因组学 |
| 7 植物基因组适应性进化 |
| 8 古基因组学 |
| 9 表型组学 |
| 10 生态基因组学 |
| 11 微生物基因组学 |
| 12 细胞遗传学和染色体行为 |
| 13 基因组可视化研究 |
| 14 测序技术 |
| 15 生物数据库 |
（7）酸性植烟土壤有机碳特征及其腐解调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究意义和目的 |
| 1.1.1 研究意义 |
| 1.1.2 研究目的 |
| 1.2 秸秆添加、有机碳矿化与土壤酸化之间的关系 |
| 1.2.1 植烟土壤酸化现状 |
| 1.2.2 有机碳分组及其官能团表征 |
| 1.2.3 有机碳组分与土壤酸度之间的关系 |
| 1.2.4 秸秆添加对土壤酸化改良与土壤有机碳组分的影响 |
| 1.2.5 秸秆还田对土壤及作物生长的影响 |
| 1.3 添加纤维素分解菌对秸秆腐解及应用效果研究 |
| 1.3.1 纤维素分解菌的腐解机制 |
| 1.3.2 纤维素分解菌在秸秆还田中的应用 |
| 1.3.3 纤维素分解菌对土壤微生态的影响 |
| 1.4 主要研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 第2章 酸性植烟土壤酸度指标及有机碳特征 |
| 2.1 材料与方法 |
| 2.1.1 试验土壤 |
| 2.1.2 测定方法 |
| 2.1.3 数据分析 |
| 2.2 结果与分析 |
| 2.2.1 土壤理化特征 |
| 2.2.2 土壤养分和酸度指标垂直分布特征 |
| 2.2.3 土壤腐殖质特征 |
| 2.2.4 土壤可见光谱特征 |
| 2.2.5 土壤红外光谱特征 |
| 2.3 讨论 |
| 第3章 腾冲不同pH值植烟土壤有机碳特征 |
| 3.1 材料与方法 |
| 3.1.1 试验材料 |
| 3.1.2 测定方法 |
| 3.2 结果与分析 |
| 3.2.1 植烟土壤基本理化指标分析 |
| 3.2.2 有机碳及腐殖质组分分析 |
| 3.2.3 各分组土壤光谱分析 |
| 3.3 讨论 |
| 第4章 酸性植烟土壤添加秸秆有机碳特征 |
| 4.1 材料与方法 |
| 4.1.1 试验土壤材料 |
| 4.1.2 试验秸秆材料 |
| 4.1.3 试验处理 |
| 4.1.4 取样时间 |
| 4.1.5 测定指标 |
| 4.2 结果与分析 |
| 4.2.1 各类型秸秆特征差异 |
| 4.2.2 各类作物秸秆添加对土壤有机质含量的影响 |
| 4.2.3 各类作物秸秆添加对土壤HA、FA的影响 |
| 4.2.4 各类作物秸秆添加红外光谱分析 |
| 4.3 讨论 |
| 4.3.1 秸秆基本特征 |
| 4.3.2 土壤有机质变化 |
| 4.3.3 土壤腐殖质组分影响 |
| 4.3.4 土壤红外光谱分析 |
| 第5章 纤维素降解菌(Bacillus aciditolerans)的筛选与鉴定 |
| 5.1 材料与方法 |
| 5.1.1 菌种的筛选和纤维素降解效果试验 |
| 5.1.2 菌株YN-1T的形态学描述及生理生化鉴定 |
| 5.1.3 系统发育学特征及基因组分析 |
| 5.2 结果与分析 |
| 5.2.1 系统发育地位与基因组分析 |
| 5.2.2 生理生化鉴定 |
| 5.2.3 对滤纸及秸秆的分解 |
| 5.3 讨论 |
| 第6章 Bacillus aciditolerans纤维素降解功能基因组学分析 |
| 6.1 试验材料与方法 |
| 6.1.1 供试菌株 |
| 6.1.2 试验主要试剂和仪器 |
| 6.1.3 试验方法 |
| 6.2 结果与分析 |
| 6.2.1 原始数据质控 |
| 6.2.2 全基因组测序与组装结果 |
| 6.2.3 细菌全基因组序列功能元件分析 |
| 6.2.4 细菌全基因组生物信息学分析 |
| 6.3 讨论 |
| 第7章 纤维素降解菌(Bacillus aciditolerans)对酸性植烟土壤p H及微生物多样性的影响 |
| 7.1 材料与方法 |
| 7.1.1 试验材料 |
| 7.1.2 试验处理 |
| 7.1.3 样品采集与处理 |
| 7.1.4 生物信息学分析 |
| 7.2 结果与分析 |
| 7.2.1 秸秆添加配施微生物菌剂对高有机质酸性土壤细菌多样性的影响 |
| 7.2.2 秸秆添加配施微生物菌剂对高有机质酸性土壤pH的影响 |
| 7.3 讨论 |
| 第8章 纤维素降解菌(Bacillus aciditolerans)对酸性植烟土壤养分、碳特征、烤烟生长及产质量的影响 |
| 8.1 材料与方法 |
| 8.1.1 试验材料 |
| 8.1.2 试验设计 |
| 8.1.3 测定项目 |
| 8.2 结果分析 |
| 8.2.1 土壤基本理化指标分析 |
| 8.2.2 烤烟生长 |
| 8.2.3 烤烟品质 |
| 8.2.4 烤烟产量产值 |
| 8.3 讨论 |
| 第9章 全文总结 |
| 9.1 结论 |
| 9.1.1 酸性植烟土壤酸度指标及有机碳特征 |
| 9.1.2 不同pH值植烟土壤有机碳特征 |
| 9.1.3 酸性植烟土壤添加秸秆培养过程有机碳特征 |
| 9.1.4 纤维素降解功能菌筛选、多项分类学鉴定 |
| 9.1.5 Bacillus aciditolerans纤维素降解功能基因组学分析 |
| 9.1.6 纤维素降解菌对酸性植烟土壤pH及微生物多样性的影响 |
| 9.1.7 秸秆还田配施纤维素降解菌对酸性植烟土壤养分、有机碳特征及烤烟生长、产质量的影响 |
| 9.2 本研究的创新点 |
| 9.3 下一步工作设想 |
| 参考文献 |
| 附表 |
| 致谢 |
| 作者简历及作者在读期间的科研成果 |
（8）非洲栽培稻与亚洲栽培稻中非生物胁迫抗性基因的功能性核苷酸多态性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩略词表 |
| 1 前言 |
| 1.1 水稻基因组学及功能基因的研究进展 |
| 1.1.1 水稻基因组学研究进展 |
| 1.1.2 水稻功能基因的研究进展 |
| 1.1.3 重要功能基因的克隆 |
| 1.2 水稻抗逆种质资源发掘及抗性基因鉴定的研究进展 |
| 1.2.1 水稻耐盐种质资源发掘及耐盐基因鉴定的研究进展 |
| 1.2.2 水稻耐旱种质资源发掘及耐旱基因鉴定的研究进展 |
| 1.2.3 水稻耐冷种质资源发掘及耐冷基因鉴定的研究进展 |
| 1.2.4 水稻中重要耐盐、耐旱和耐冷基因工程研究进展 |
| 1.3 遗传多样性的研究进展 |
| 1.3.1 遗传变异的类型及其检测方法 |
| 1.3.2 功能性核苷酸多态性 |
| 1.3.3 特异水稻种质资源的遗传多样性 |
| 1.4 研究的目的与意义 |
| 1.4.1 研究的目的 |
| 1.4.2 研究的意义 |
| 2 材料与方法 |
| 2.1 实验材料及数据来源 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 主要实验仪器及试剂配置 |
| 2.2.2 材料的培养与叶片总DNA的提取 |
| 2.2.3 目标序列的获得与测序 |
| 2.2.4 数据分析 |
| 3 结果与分析 |
| 3.1 耐盐基因ZFP179 的遗传多样性分析 |
| 3.1.1 耐盐基因ZFP179 转录区域的序列多态性分析 |
| 3.1.2 耐盐基因ZFP179 单倍型的网络图 |
| 3.1.3 耐盐基因ZFP179 不同转录区域间的遗传距离遗传 |
| 3.1.4 耐盐基因ZFP179 转录区域的系统进化分析 |
| 3.1.5 耐盐基因ZFP179 的氨基酸序列多态性分析 |
| 3.1.6 耐盐基因ZFP179 的密码子偏好性分析 |
| 3.2 耐旱基因OsRCI2-5 的遗传多样性分析 |
| 3.2.1 耐旱基因OsRCI2-5 转录区域的序列多态性分析 |
| 3.2.2 耐旱基因OsRCI2-5 单倍型的网络图 |
| 3.2.3 耐旱基因OsRCI2-5 不同转录区域间的遗传距离遗传 |
| 3.2.4 耐旱基因OsRCI2-5 转录区域的系统进化分析 |
| 3.2.5 耐旱基因OsRCI2-5 的氨基酸序列多态性分析 |
| 3.2.6 耐旱基因OsRCI2-5 的密码子偏好性分析 |
| 3.3 耐旱基因OsDT11 的遗传多样性分析 |
| 3.3.1 耐旱基因OsDT11 转录区域的序列多态性分析 |
| 3.3.2 耐旱基因OsDT11 单倍型的网络图 |
| 3.3.3 耐旱基因OsDT11 不同转录区域间的遗传距离遗传 |
| 3.3.4 耐旱基因OsDT11 转录区域的系统进化分析 |
| 3.3.5 耐旱基因OsDT11 的氨基酸序列多态性分析 |
| 3.3.6 耐旱基因OsDT11 的密码子偏好性分析 |
| 3.4 耐冷基因qLTG3-1 的遗传多样性分析 |
| 3.4.1 耐冷基因qLTG3-1 转录区域的序列多态性分析 |
| 3.4.2 耐冷基因qLTG3-1 单倍型的网络图 |
| 3.4.3 耐冷基因qLTG3-1 不同转录区域间的遗传距离遗传 |
| 3.4.4 耐冷基因qLTG3-1 转录区域的系统进化分析 |
| 3.4.5 耐冷基因qLTG3-1 的氨基酸序列序列多态性分析 |
| 3.4.6 耐冷基因qLTG3-1 的密码子偏好性分析 |
| 3.5 选择压力分析 |
| 3.6 不同单倍型分组间不同抗逆性状的多重比较分析 |
| 4 结论与讨论 |
| 4.1 水稻基因的克隆与测序 |
| 4.2 高度保守的OsRCI2-5 基因 |
| 4.3 多态性丰富的qLTG3-1 基因 |
| 4.4 非生物胁迫抗性基因在稻属物种中的分化 |
| 4.5 筛选聚合多个有利等位基因的核心种质材料 |
| 4.6 存在的问题及应对措施 |
| 4.7 本研究的设想与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
（9）林木系统发育的计算技术优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 术语表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 生物信息学研究 |
| 1.2.2 林木物种的系统发育基因组学研究 |
| 1.2.3 生物大数据研究 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 1.4 论文章节结构安排 |
| 第二章 序列比对算法及其在林木遗传功能特征预测中的应用 |
| 2.1 基因与遗传功能特征的关系 |
| 2.2 基因编码区及RNA位置特征 |
| 2.2.1 CDS基因编码区及其位置特征 |
| 2.2.2 典型的RNA及其位置特征 |
| 2.3 基因序列比对的匹配技术 |
| 2.3.1 点阵法 |
| 2.3.2 Needleman-Wunsch和 Smith-Waterman算法 |
| 2.3.3 FASTA算法 |
| 2.3.4 BLAST算法 |
| 2.4 基于位置的基因序列比对算法LB-BLAST |
| 2.5 实验设计 |
| 2.5.1 柳树模体及其位置特征 |
| 2.5.2 预测实验的设计与实现 |
| 2.6 预测结果与分析 |
| 2.6.1 模体预测结果 |
| 2.6.2 预测算法分析 |
| 2.7 LB-BLAST在林木系统发育学中的应用 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 基因组同源性作图分析方法及在林木系统发育中的应用 |
| 3.1 基因同源性分析研究背景 |
| 3.1.1 比较基因组学 |
| 3.1.2 同源序列 |
| 3.1.3 共线性的概念及特征 |
| 3.1.4 常用的共线性分析算法及工具 |
| 3.2 基因同源性分析作图方法与实现 |
| 3.2.1 同源性分析的数据准备 |
| 3.2.2 基因同源性作图分析方法 |
| 3.2.3 基因同源性作图分析在线平台 |
| 3.3 基因组系统发育学中的同源性作图在林木和作物中的应用 |
| 3.3.1 面向林木基因家族系统发育学的基因同源性分析 |
| 3.3.2 藜麦基因组共线性分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 面向林木细胞器基因组的系统发育学大数据分析 |
| 4.1 系统发育学研究 |
| 4.1.1 研究背景及意义 |
| 4.1.2 高等植物的细胞器基因组 |
| 4.1.3 常见的系统发育学算法 |
| 4.1.4 常见的系统发育学分析软件 |
| 4.2 常用的生物数据库 |
| 4.2.1 核酸序列数据库 |
| 4.2.2 蛋白质序列数据库 |
| 4.2.3 蛋白质结构数据库 |
| 4.2.4 其他生物分子数据库 |
| 4.3 基于大数据的林木细胞器基因组系统发育学方法研究 |
| 4.3.1 研究背景 |
| 4.3.2 整体架构 |
| 4.3.3 面向植物细胞器基因组的大数据构建 |
| 4.3.4 面向植物色素体基因组的系统发育分析 |
| 4.3.5 面向生物线粒体基因组的系统发育分析 |
| 4.3.6 基于细胞器基因组的数据分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结和展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士期间论文发表情况 |
| 攻读博士期间参与的科研项目 |
（10）基于生物信息学的稻曲病菌多重组学研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 稻曲病菌的概述 |
| 1.1.1 稻曲病菌的简介与生活史 |
| 1.1.2 稻曲病菌的基因组学研究现状 |
| 1.2 植物病原真菌比较基因组研究概述 |
| 1.3 RNA-seq测序及在植物病原真菌表达谱研究中的运用 |
| 1.3.1 转录组学及RNA-seq测序技术 |
| 1.3.2 基于RNA-seq技术的病原真菌侵染过程的表达谱研究 |
| 1.4 蛋白质互作网络研究进展 |
| 1.4.1 蛋白质互作的检测及预测方法 |
| 1.4.2 基于同源蛋白映射法预测蛋白质互作 |
| 1.4.3 基于结构域互作法预测蛋白质互作 |
| 1.4.4 蛋白质互作网络的拓扑结构特征 |
| 1.5 基于第三代高通量测序的基因组学研究进展 |
| 1.5.1 三代测序技术的起源、特征与原理 |
| 1.5.2 基于三代测序技术的基因组拼接方法 |
| 1.5.3 三代测序技术在真菌基因组学中的应用 |
| 1.6 研究目的和意义 |
| 第二章 稻曲病菌比较基因组和转录组学研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料与方法 |
| 2.2.1 稻曲病菌与近缘物种的共线性及蛋白相似性比较 |
| 2.2.2 稻曲病菌不同菌株的序列多态性比较 |
| 2.2.3 稻曲病菌侵染水稻后的RNA-seq测序与表达谱数据分析 |
| 2.3 结果与分析 |
| 2.3.1 稻曲病菌与近缘物种绿僵菌的比较揭示效应蛋白的进化特征 |
| 2.3.2 稻曲病菌不同菌株的序列差异较小 |
| 2.3.3 稻曲病菌侵染水稻后的表达谱中重要致病相关基因的表达 |
| 2.4 小结与讨论 |
| 第三章 稻曲病菌蛋白质互作网络的构建与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 材料与方法 |
| 3.2.1 稻曲病菌蛋白互作网络的构建 |
| 3.2.2 蛋白互作网络的验证 |
| 3.2.3 蛋白互作网络的特征分析 |
| 3.2.4 致病相关次级网络的构建 |
| 3.2.5 稻曲病菌与水稻的物种间蛋白互作网络的构建 |
| 3.2.6 互作网络数据库的构建 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.3.1 基于同源蛋白映射法及结构域互作法构建稻曲病菌蛋白质互作网络 |
| 3.3.2 两种计算方法以及酵母双杂交实验验证互作网络的可靠性 |
| 3.3.3 稻曲病菌蛋白互作网络特征以及枢纽蛋白的分类 |
| 3.3.4 稻曲病菌致病相关次级网络的构建与致病相关基因的预测 |
| 3.3.5 稻曲病菌与水稻之间的跨物种蛋白互作网络 |
| 3.3.6 稻曲病菌蛋白互作数据库 |
| 3.4 小结与讨论 |
| 第四章 基于PacBio测序的稻曲病菌基因组学研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 材料与方法 |
| 4.2.0 试验材料菌株 |
| 4.2.1 稻曲病菌基因组提取 |
| 4.2.2 稻曲病菌基因组的PacBio测序及数据预处理 |
| 4.2.3 基于PacBio测序数据的基因组拼接 |
| 4.2.4 重复序列注释 |
| 4.2.5 整合多种方法的基因预测 |
| 4.2.6 基因注释及重要功能蛋白的预测 |
| 4.2.7 不同稻曲病菌菌株之间的比较基因组学分析 |
| 4.2.8 稻曲病菌线粒体基因组的构建与注释 |
| 4.2.9 稻曲病菌基因组数据库的构建 |
| 4.3 结果与分析 |
| 4.3.1 基于PacBio测序的基因组拼接获得更加完整的稻曲病菌基因组 |
| 4.3.2 稻曲病菌完整七条染色体基因组的获取 |
| 4.3.3 新版本基因组中重复序列以及基因的预测情况 |
| 4.3.4 新版基因组的基因注释得到更多的重要功能基因 |
| 4.3.5 稻曲病菌不同菌株之间的差异集中于重复序列区域 |
| 4.3.6 线粒体基因组的构建及与其他真菌的系统比较 |
| 4.3.7 稻曲病菌不同菌株线粒体的构建及差异性研究 |
| 4.3.8 稻曲病菌基因组数据库 |
| 4.4 小结与讨论 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录1 水稻长链非编码RNA的整合预测 |
| 1 前言 |
| 2 材料与方法 |
| 2.1 稻曲病菌侵染水稻之后的ssRNA-seq测序、比对与拼接 |
| 2.2 基于ssRNA-seq测序的IncRNAs预测 |
| 2.3 基于ssRNA-seq测序的基因与IncRNAs差异表达分析 |
| 2.4 公共数据库中水稻RNA-seq数据的搜集 |
| 2.5 基于公共数据库的IncRNA预测及差异表达分析 |
| 2.6 lincRNAs的保守性分析 |
| 2.7 lincRNAs与microRNAs的关系预测 |
| 3 结果与分析 |
| 3.1 基于稻曲病菌侵染后水稻链特异RNA-seq的lncRNAs预测 |
| 3.2 稻曲病菌侵染后水稻中lncRNAs表达及差异表达情况 |
| 3.3 整合的RNA-seq数据预测水稻中的lncRNAs |
| 3.4 基于整合数据的水稻lncRNAs特征研究 |
| 3.5 水稻lncRNAs可能响应不同的生物或非生物胁迫 |
| 3.6 水稻lincRNAs在近缘物种中的保守性可能与重复序列相关 |
| 3.7 lincRNAs可能作为microRNA的靶标模拟而发挥作用 |
| 4 小结与结论 |
| 5 参考文献 |
| 附录2 附图与附表 |
| 作者简历 |
四、An Introduction to China Rice Functional Genomics Program（论文参考文献）
- [1]甘蔗割手密种起源与演化的基因组学研究[D]. 张清. 福建农林大学, 2021(06)
- [2]基于组学数据解析玉米群体变异和复杂数量性状遗传结构[D]. 罗靓赟. 华中农业大学, 2020(04)
- [3]新颖木质纤维素降解酶的宏基因组学挖掘及其在纤维二糖酸生产中的作用[D]. 周曼. 西北农林科技大学, 2020(02)
- [4]水稻全基因组拷贝数变异研究揭示复制基因的非对称进化[D]. 赵凤利. 中国农业科学院, 2019(01)
- [5]中国水稻遗传学研究进展与分子设计育种[J]. 郭韬,余泓,邱杰,李家洋,韩斌,林鸿宣. 中国科学:生命科学, 2019(10)
- [6]第27届国际动植物基因组学大会要事记[J]. 刘青,李晓宇,徐文魁,John Seymour Heslop Harrison. 扬州大学学报(农业与生命科学版), 2019(04)
- [7]酸性植烟土壤有机碳特征及其腐解调控研究[D]. 丁梦娇. 湖南农业大学, 2019(01)
- [8]非洲栽培稻与亚洲栽培稻中非生物胁迫抗性基因的功能性核苷酸多态性[D]. 席锟. 华中农业大学, 2019(02)
- [9]林木系统发育的计算技术优化研究[D]. 徐逸卿. 东南大学, 2018(01)
- [10]基于生物信息学的稻曲病菌多重组学研究[D]. 张亢. 中国农业大学, 2018