СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.......................................................................................5
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................6
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.......................................................................................13
1.1. Систематика рода Populus ..................................................................................13
1.2. Биологические особенности тополя...................................................................14
1.3. Тополь как модельный объект для генетических исследований деревьев ......15
1.4. Секвенирование геномов растений ....................................................................17
1.4.1. Технологии секвенирования третьего поколения для получения сборок
геномов растений .......................................................................................................18
1.4.2. Сборка геномов растений ................................................................................21
1.5. Секвенирование транскриптомов растений.......................................................23
1.6. Определение пола у растений, половые хромосомы.........................................25
1.7. История идентификации половых хромосом растений ....................................26
1.7.1. Стадия эволюции половых хромосом растений по Мингу............................31
1.8. Система определения пола у тополя ..................................................................32
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ...............................................................................38
2.1. Растительный материал ......................................................................................38
2.2. Получение РНК ...................................................................................................38
2.3. Получение и очистка ДНК для секвенирования на платформе Oxford Nanopore
Technologies (ONT) ....................................................................................................39
2.4. Выделение ДНК для секвенирования на платформе Illumina...........................40
2.5. Подготовка кДНК-библиотек и секвенирование транскриптомов на платформе
Illumina........................................................................................................................40
2.6. Подготовка ДНК-библиотек и секвенирование геномов на платформе Illumina
.....................................................................................................................................41
2.7. Подготовка ДНК-библиотек и секвенирование геномов на платформе ONT .41
3
2.8. Подготовка ДНК-/кДНК-библиотек для таргетного секвенирования на
платформе Illumina.....................................................................................................42
2.9. Биоинформатический анализ данных ................................................................44
2.9.1. Предобработка прочтений, полученных на платформе ONT ........................44
2.9.2. Предобработка прочтений, полученных на платформе Illumina ...................44
2.9.3. Сборка генома тополя (мужское и женское растения) на основе прочтений
ONT.............................................................................................................................45
2.9.4. Анализ профилей покрытия геномных сборок...............................................45
2.9.5. Анализ полового локуса и гена ARR17 ...........................................................46
2.9.7. Анализ транскриптомных данных...................................................................49
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ....................................................................50
3.1. Разработка методики выделения чистой высокомолекулярной ДНК P. × sibirica
.....................................................................................................................................50
3.2. Секвенирование геномов мужского и женского растений P. × sibirica...........51
3.3. Сборка геномов мужского и женского растений P. × sibirica..........................52
3.4. Полировка геномов мужского и женского растений P. × sibirica....................54
3.5. Сравнительный анализ геномов мужского и женского растений P. × sibirica и
других видов Populus.................................................................................................55
3.6. Анализ полового локуса тополя P. × sibirica ....................................................57
3.7. Кластеризация P. × sibirica и других видов Populus на основе
последовательностей гена ARR17 и его частичных повторов .................................61
3.8. Кластеризация P. × sibirica и других видов Populus на основе ДНКполиморфизмов полового локуса..............................................................................65
3.9. Повтор Populus-specific repeat (PSR) в половом локусе P. × sibirica ...............75
3.10. Сравнительный анализ транскриптомных профилей различных органов
мужского и женского растений P. × sibirica ............................................................79
3.11. Анализ генов полового локуса TCP, CLC, MET1 на аллель-специфичность
экспрессии у мужского и женского растений P. × sibirica......................................82
4
3.12. Аллель-специфичная экспрессия гена CLC в генеративных и вегетативных
органах мужских растений P. × sibirica....................................................................83
ЗАКЛЮЧЕНИЕ........................................................................................................86
ВЫВОДЫ ..................................................................................................................88
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ......................................................................................90
