黄瓜属（Cucumis）物种地理分布和分子系统发育的研究

论文摘要

本文以黄瓜属物种的地理分布资料和ITS（核仁转录间隔区）序列为研究材料，通过地理分布分析和分子系统学手段，对黄瓜属物种的分布规律和亲缘关系进行了研究。研究结果如下：1黄瓜属物种地理分布的研究以黄瓜属物种的地理分布资料为研究材料，构建了黄瓜属植物在世界范围内的分布格局图，研究发现，黄瓜属植物主要分布在南纬38°到北纬37°之间旧世界大陆和岛屿上，南半球比北半球物种丰富，北半球随纬度增加物种丰富度降低程度的比南半球剧烈，两半球都有向低纬度物种丰富度增加趋势；黄瓜属分布在75个国家地区，其中埃塞俄比亚，肯尼亚，索马里亚，南非和坦桑尼亚五个国家种的数量之和占总种数的90.6％；有33个国家或地区只有一个物种的存在，其中23个国家只含有甜瓜（C．melo），包括5个非洲国家（一个岛国和四个西海岸国家），其余的来自亚洲和大洋洲。同时，我们也发现了一些不连续的分布格局。2黄瓜属分子系统发育的研究对黄瓜亚属的酸黄瓜C．hystrix及黄瓜C．sativus变种西双版纳黄瓜的两个株系和4个生态类型栽培黄瓜的ITS区进行了PCR直接测序或克隆测序，通过在线分析，结果表明黄瓜ITS序列长度保守，均为640bp，根据168bp处的T／C转换，可以分为西双版纳组和哈氏黄瓜组；酸黄瓜的序列长637bp，与黄瓜间有高度的保守性，95％的碱基一致，黄瓜和酸黄瓜之间的碱基变异多为转换。对黄瓜属18个物种和两个外类群物种的共32条ITS序列进行了分析，根据ITS序列构建了黄瓜属物种的系统发育树。其中包含独特的物种酸黄瓜（C．hystrix），酸黄瓜染色体基数为12条，与甜瓜亚属的一样，但发现于亚洲。研究发现酸黄瓜的GC含量64.5％，是黄瓜属植物中GC含量最高的；黄瓜属物种的序列同源性比对表明，在ITS1序列中有两个大约10bp的缺失或插入片断和5个位点的碱基缺失或插入，在ITS2中三个3-16bp的缺失或插入片断，和一个小的缺失或插入；聚类分析表明，黄瓜亚属和甜瓜亚属有着密切的亲缘关系，非洲角黄瓜（C．metuliferus）是黄瓜属中一个较原始的物种，黄瓜亚属的两个物种和甜瓜的七个变种聚为一组，而与非洲种群分开。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 植物分子系统生物学
• 1.1 分子系统学的理论基础
• 1.1.1 中性进化理论（neutral theory）
• 1.1.2 分子钟假说（molecular clock hypothesis）
• 1.2 分析流程
• 1.3 分子系统学常用的核酸序列
• 1.3.1 叶绿体基因组
• 1.3.1.1 rbcL基因
• 1.3.1.2 mark基因
• 1.3.1.3 ndhF基因
• 1.3.1.4 Trn2-F非编码区
• 1.3.2 核基因组
• 1.3.2.1 18S基因
• 1.3.2.2 转录间隔区ITS
• 1.4 建树方法
• 1.4.1 距离法
• 1.4.2 最大简约法
• 1.4.3 最大似然法
• 1.5 常用的分析软件
• 2 黄瓜属研究历史及存在的问题
• 2.1 黄瓜属分类简史
• 2.2 主要的研究手段和结论
• 2.2.1 形态形状
• 2.2.2 次生物质
• 2.2.3 同功酶
• 2.2.4 核酸
• 2.2.5 细胞学
• 2.2.6 远缘杂交
• 2.2.7 植物地理学
• 2.2.8 胚胎学
• 2.3 存在的问题及研究意义
• 2.3.1 关于染色体基数的问题
• 2.3.2 分类上存在的问题
• 2.3.3 研究意义
• 参考文献
• 第二章 黄瓜属物种地理分布的研究
• 1 材料和方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 地理分布区的构建
• 1.2.2 国家与物种分布的关系
• 1.2.3 物种分布与纬度的关系
• 2.结果
• 2.1 地理分布图
• 2.2 国家与物种分布
• 2.3 纬度与种的分布
• 3 讨论
• 参考文献
• 第三章 黄瓜属物种分子系统发育的研究
• 第一节 黄瓜亚属ITS序列的测序和分析
• 1.材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 DNA的提取
• 1.2.2 PCR扩增
• 1.2.3 扩增产物检测
• 1.2.4 酸黄瓜ITS区序列的克隆
• 1.2.5 测序
• 1.2.6 Blastn分析
• 1.2.7 Chstalw序列比对
• 2 结果
• 2.1 DNA提取
• 2.2 ITS扩增与克隆检测
• 2.3 Blastn分析
• 2.4 Clustalw序列比对
• 3.讨论
• 第二节 黄瓜属分子系统发育的研究
• 1.材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 序列分析
• 1.3 系统树构建
• 2.结果
• 2.1 序列分析
• 2.2 系统发育分析
• 3 讨论
• 3.1 ITS变异
• 3.2 系统发育
• 参考文献
• 全文结论
• 致谢