Evolutionary Dynamics of Genome Size and GC Content in Genus Nicotiana/Genetic Modulation of Ent-Kaurenoic Acid Oxidase Gene in Nicotiana Tabaccum

【摘要】在植物尤其是烟草属中,天然杂交与多倍化是其基因组加倍最常见的方式。本研究利用流式细胞仪测定烟草属在进化过程中基因组大小和GC含量的变化。结果表明：由基因组测序得到的三个物种的基因组大小(17mer)比流式细胞术测得的基因组大小低15%；四倍体种基因组大小存在增加和减小两种情况；Suaveolentes中基因组最小的N.simulans(2C=3.28pg)和基因组最大的N.suaveolentes(2C=11.88pg)分别减小了25%～50%。除N.noctiflora(9.53pg)之外,三个同倍体杂种的基因组大小与他们的祖先(5.30-7.11pg)相近。形成年代较久远的物种(>10Myr)较年轻的物种(<0.2Myr)基因组存在大量序列丢失。祖先二倍体的GC含量(39.97%)与四倍体(41.28%)相比只有1.31%的差异,平均GC和GC3含量的变异系数也在相同的范围。我们的研究结果显示,烟草属基因组大小变化有增大和减小两个方面。GC含量在烟草属中具有同质性,祖先二倍体与四倍体后代之间微小的变化可能由突变偏好性引起。赤霉素在植物生长发育过程中发挥重要作用。大量突变体、过表达和基因沉默研究已经基本阐明了GA代谢途径。该途径大部分基因已被鉴定,并且他们的调控机制已在不同植物中进行了详尽研究。KAO催化的氧化过程是GA合成途径的限速步骤,目前还未被详尽研究。为了明确其在烟草GA代谢中的调控作用,本研究克隆了AtKAO基因,利用35S启动子和TALEN技术在烟草中对其进行过表达和沉默研究,并进一步对转基因植株进行形态鉴定、GA含量测定及其他内源赤霉素代谢相关基因的表达模式研究。本研究结果预期阐明KAO基因调控GA合成途径限速步骤的机制。
【作者】ZahidHussain；
【导师】孙玉合；
【作者基本信息】中国农业科学院，作物遗传育种，2014，博士
【关键词】烟草属；基因组大小；GC含量；流式细胞技术；普通烟草；GA代谢途径；ent-Kaurenoicacid氧化酶；过表达；敲除(TALEN)；

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