酿酒酵母复杂分类性状的遗传解析

【摘要】复杂性状是指由多基因和非遗传因素共同作用的一类性状的总称。解析复杂性状,尤其是分类多阈值复杂性状,是研究者们在新世纪面临的重大挑战。细胞粘附正是一类广泛存在于生物界的分类多阈值复杂性状,它是指细胞群通过细胞表面的粘附分子不断聚集的过程,是生物学许多研究领域的基础(包括早期的胚胎发育、组织的新陈代谢以及肿瘤生长都涉及到细胞粘附)。而酵酒酵母作为重要的模式生物,具备简单易培养的特点,广泛应用于各种细胞行为的研究工作。酿酒酵母细胞粘附是一类由FLO基因家族引起的细胞粘附行为,它分为两类：细胞与细胞之间的粘附及细胞与非生命物质的粘附。前者称之为絮凝,它既是工业生产中产物与菌株的分离手段(如燃料乙醇的发酵生产),又是抵御外界恶劣环境的合作行为(如营养缺乏或高乙醇浓度诱导的絮凝),具有工业生产和生物进化上的重要意义；而细胞与非生命物质的粘附,通常为细胞与固体培养基的粘附则称之为侵袭,侵袭是致病菌侵入宿主导致疾病的首要条件(如白色念珠菌Candidaalbicans侵入细胞引起各类炎症和皮肤病),以及癌细胞侵入血液淋巴等循环系统并恶性转移的关键,侵袭性的遗传机理研究对于疾病预防、药物开发和癌症治疗具有重要的意义。本文阐述了运用正向遗传学从全基因组范围和分子水平上全面深入解析酿酒酵母絮凝和侵袭性状的研究工作。我们通过QTL作图、精细定位、序列和功能分析,最终成功定位和克隆了四个絮凝QTL主效基因(FLO1、FPQ2、FLO8和FPQ15)和三个侵袭QTL主效基因(FLO8、FLO11和FPQ15)。其中FLO1与FL08是已知的絮凝基因,它们分别编码细胞壁表面粘附蛋白及其转录因子;而FPQ2和FPQ15是两个全新的絮凝相关基因,我们成功鉴定了其数量性状核苷酸(QTN),并通过一系列实验阐明了新基因所引导的两种全新的絮凝性状遗传分子机制。而在三个侵袭性QTL基因中,我们通过对FPQ15基因QTN的鉴定和功能分析,最终揭示了细胞极性和细胞形态对侵袭性生长的重要作用,初步构建了多基因互作网络。综上,我们通过全基因组QTL扫描的正向遗传学方法,成功定位了酿酒酵母絮凝和侵袭性状的主效基因,全面解析了亲本菌株间表型差异的遗传机理,不但丰富了我们对两个复杂分类性状原有遗传基础的认识,而且揭示了全新的絮凝和侵袭性状遗传分子机制,也为其他复杂分类性状的作图定位研究提供了参考和借鉴。
【作者】李嘉睿；
【导师】罗泽伟；
【作者基本信息】复旦大学，遗传学，2010，博士
【关键词】复杂性状；QTL定位；酿酒酵母；絮凝；侵袭性；

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