中国松嫩平原短芒野大麦（Hordeum brevisubulatum （Trin.） Link.）天然种群分子遗传与表观遗传多样性及其遗传结构的研究

论文摘要

本文首次采用分子标记技术AFLP（Amplified fragment length polymorphism）、S-SAP （Sequence-specific amplified polymorphism）和MSAP （Methylation-sensitive amplified polymorphism）三种分子标记研究了松嫩平原9个短芒野大麦（（Hordeum brevisubulatum （Trin.） Link.））天然种群235个单株的分子遗传和表观遗传多样性及遗传结构分化,并对这三种分子标记进行了比较。采用AFLP和S-SAP分子标记对松嫩平原9个短芒野大麦天然种群遗传多样性和遗传结构进行了分析。两种标记的各种遗传多样性指标、基因流、遗传距离、聚类分析、PCA分析和AMOVA分析都表明,松嫩平原9个短芒野大麦天然种群遗传多样性和遗传结构变化的趋势是一致的。松嫩平原黑龙江省齐齐哈尔地区草原分布广泛,基本没有明显的人为干扰和山脉等地理隔离,并且适合短芒野大麦生长,其4个短芒野大麦种群的遗传多样性偏低,遗传距离较近,基因流较高,其分布明显符合距离隔离模型;而吉林省的5个种群都受到人类不同程度的干扰,大部分草原改为耕地或退化为重度盐碱地,形成了人为隔离,其遗传多样性偏高,遗传距离较远,基因流较低,其分布明显符合脚踏石模型。9个短芒野大麦天然种群分布在该物种地理分布的最东端,根据多样性分析,表明其迁移方向应为由南向北,即从松嫩平原南部的吉林省向北部的黑龙江省扩散。很明显,两种显性标记技术都适合高度异交短芒野大麦种群遗传多样性和遗传结构分化的研究,而对种群样本量的要求较低,每个种群大于16株的样本量就可以代表绝大部分种群遗传信息。但是从各种指标来看,S-SAP能检测到更多的变异,遗传多样性更高,更适合该物种种群分子遗传学研究。根据AFLP和S-SAP的分析结果,两种方法都把松嫩平原9个短芒野大麦天然种群的235个单株聚为3组,从3组中分别取出8个单株来分析3组共24个短芒野大麦单株的甲基化模式变化。很明显,松嫩平原短芒野大麦天然种群的甲基化模式具有种群特异性,采用聚类分析,能把绝大多数单株聚到相应的组中。另一方面,通过对AFLP、S-SAP、甲基化非敏感多态（Methylation-insensitive polymorphism: MSIP）和甲基化敏感多态（Methylation-sensitive polymorphism: MSP）Jaccard相似性系数的Mental相关性检测发现,短芒野大麦种群甲基化模式变化不仅与序列和反转座子序列变化有一定的相关,还受其它控制系统的调控。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 英文缩略词
• 目录
• 引言
• 第一章 野大麦种群分子遗传学研究进展
• 1.1 分子生态学研究进展
• 1.1.1 分子生态学的形成和发展
• 1.1.2 进化学说和种群空间动态模型
• 1.1.3 分子生态学的研究热点
• 1.1.4 分子生态学标记技术
• 1.2 短芒野大麦的生物学与生态学特征
• 1.2.1 生物学特征
• 1.2.2 生态学特征
• 1.3 野大麦种群分子遗传学研究进展
• 1.3.1 野大麦分子分类学和野大麦进化
• 1.3.2 野大麦种群遗传结构分化及遗传多样性
• 1.3.3 野大麦种群生态适应性和自然选择
• 1.4 野大麦反转座子BARE-1的生物学特征和应用
• 1.4.1 植物反转座子
• 1.4.2 野大麦反转座子 BARE-1 的生物学特征
• 1.4.3 基于 BARE-1 的分子标记——REMAP 和 IRAP
• 1.4.4 基于 BARE-1 的分子标记——S-SAP
• 1.5 中国松嫩平原地理和生态概况
• 1.6 中国野大麦种群分子遗传学研究现状
• 第二章 植物 DNA 甲基化研究进展
• 2.1 植物甲基化酶
• 2.2 植物生长发育
• 2.3 植物基因组防御
• 2.4 植物种群 DNA 甲基化和环境适应
• 2.5 甲基化敏感扩增多态（MSAP）
• 第三章 采用 AFLP 分子标记分析短松嫩平原芒野大麦天然种群遗传多样性与遗传结构分化
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 方法
• 3.1.2.1 短芒野大麦总DNA 提取
• 3.1.2.2 短芒野大麦 AFLP 反应体系的建立
• 3.1.2.3 AFLP 选择性扩增引物组合筛选
• 3.1.2.4 AFLP 选择性扩增
• 3.1.2.5 数据处理和分析
• 3.2 结果和分析
• 3.2.1 短芒野大麦总DNA 质量
• 3.2.2 AFLP 引物组合筛选、比较、选择性扩增和样本量适合度检测
• 3.2.2.1 AFLP 选择性引物组合筛选
• 3.2.2.2 AFLP 选择性扩增
• 3.2.2.3 AFLP 引物组合比较
• 3.2.2.4 AFLP 样本量适合度检测
• 3.2.3 短芒野大麦种群遗传多样性与遗传结构分化
• 3.2.3.1 基因型频率
• 3.2.3.2 短芒野大麦种群遗传多样性分析
• 3.2.3.3 短芒野大麦种群遗传结构和遗传分化分析
• 3.2.3.4 短芒野大麦种群间遗传一致度（I）与遗传距离（D）
• 3.2.3.5 分子方差分析
• 3.2.3.6 聚类分析
• 3.3 讨论
• 第四章 采用 S-SAP 分子标记分析松嫩平原短芒野大麦天然种群遗传多样性与遗传结构分化
• 4.1 材料和方法
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 方法
• 4.1.2.1 短芒野大麦总DNA 提取
• 4.1.2.2 短芒野大麦S-SAP 反应体系的建立
• 4.1.2.3 S-SAP 选择性扩增引物组合的筛选
• 4.1.2.4 S-SAP 选择性扩增
• 4.1.2.5 数据处理和分析
• 4.1.2.6 测度短芒野大麦种群遗传多样性和遗传结构的主要指标
• 4.2 结果和分析
• 4.2.1 短芒野大麦总DNA 质量
• 4.2.2 S-SAP 引物筛选、比较、选择性扩增和样本量适合度检测
• 4.2.2.1 S-SAP 选择性引物组合筛选
• 4.2.2.2 S-SAP 选择性扩增
• 4.2.2.3 S-SAP 引物组合比较
• 4.2.2.4 S-SAP 样本量适合度检测
• 4.2.3 短芒野大麦种群遗传多样性与遗传结构分化
• 4.2.3.1 基因型频率
• 4.2.3.2 短芒野大麦种群遗传多样性分析
• 4.2.3.3 短芒野大麦种群的遗传结构与遗传分化
• 4.2.3.4 种群间的遗传一致度与遗传距离
• 4.2.3.5 分子方差分析
• 4.2.3.6 聚类分析
• 4.3 讨论
• 第五章 松嫩平原短芒野大麦天然种群DNA 甲基化多样性分析
• 5.1 材料和方法
• 5.1.1 材料
• 5.1.2 方法
• 5.1.2.1 短芒野大麦总DNA 提取
• 5.1.2.2 短芒野大麦 MSAP 反应体系的建立
• 5.1.2.3 MSAP 选择性扩增引物组合筛选
• 5.1.2.4 MSAP 选择性扩增
• 5.1.2.5 数据处理和分析
• 5.2 结果和分析
• 5.2.1 甲基化模式分析
• 5.2.2 甲基化敏感多态性（MSP）和甲基化不敏感多态性（MISP）分析
• 5.2.3 MSPM、ISPA、FLP和S-SAP的AMVOVA 分析
• 5.2.4 聚类分析
• 5.2.4.1 Jaccard 相似性系数分析
• 5.2.4.2 聚类分析
• 5.2.4.3 PCA 分析
• 5.3 讨论
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 后记
• 作者简介
• 在学期间公开发表论文及著作情况