玉米waxy、glb1基因序列分析及糯玉米系统发育研究

论文摘要

本研究以玉米中wary和gtb1为标记就基因，对玉蜀黍属进行系统发育树重建，讨论了糯玉米的系统学位置，在这两个位点上分析糯玉米的遗传多样性，讨论了糯玉米同玉蜀黍内其它玉米群体之间的遗传关系，最终在分子水平上验证了西南糯玉米和西南地方玉米品种之间亲缘关系；通过两个基因核苷酸多态性分析讨论了人工选择作用对基因进化的影响，重点分析了糯玉米在起源过程中wx基因的突变方式，现将研究结果概括如下：1．糯玉米在waxy位点和gtb1位点核苷酸多态性分别是西南地方玉米品种多态性的22.5％和60.7％，是美洲小颖玉米的15.3％和33.9％，而西南地方玉米品种这两个位点核苷酸多态性是小颖玉米多态性的67.9％和60.7％；中性检验并未发现两基因受到选择作用，糯玉米群体在形成过程中可能经历了瓶颈效应。2．平衡检测结果表明waxy基因和gtb1基因属于中性进化基因，核苷酸序列分析发现两个基因在较近亲缘关系的材料间变异度高，适合较低等级类群的系统发育重建。3．基因间共同多态性和固定差异比较发现糯玉米和地方玉米种、小颖玉米之间分歧时间短；在两个基因构建的玉蜀黍属系统发育树中，糯玉米和地方玉米种形成混合分支，糯玉米和地方玉米种之间亲缘关系最近，糯玉米由地方玉米种单基因进化而来，不可能由薏苡或玉蜀黍属中其它物种进化而来。4．对玉米waxy基因蛋白质编码区分析发现，16份中国糯玉米中12份糯玉米waxy基因在第10外显子存在一致的15bp缺失，Blast比对发现，该区域在玉蜀黍属及禾本科其它作物中均未缺失，通过NCBI的CDD(Conserved Domaills Database)Search搜索结果表明，缺失位点正是Glycosyl transferases group 1结构域的起始位置，序列相当保守。该段碱基的缺失可能导致了中国玉米wary基因功能丧失，而这一突变方式也可能正是中国糯玉米起源waxy基因的主要突变方式。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 一 文献综述
• 1 糯玉米的分布与应用
• 1.1 糯玉米的分布
• 1.2 糯玉米的应用
• 2 西南糯玉米种质资源的遗传多样性
• 2.1 农艺性状
• 2.2 品质性状
• 2.3 分子标记揭示的糯玉米遗传多样性
• 3 糯玉米的起源与进化
• 3.1 糯玉米的起源地
• 3.2 糯玉米的起源演化
• 4 WAXY浮基因的遗传研究
• 5 DNA序列多态性在物种遗传多样性研究中的应用
• 5.1 DNA序列分析的基本数学模型
• 5.1.1 遗传变异的度量参数
• 5.1.2 遗传距离估计数学模型
• 5.2 DNA序列在系统发育中的应用
• 5.3 分子进化与系统发育常用分析软件
• 6 分子进化在玉米种质资源研究中的应用
• 6.1 基因进化与玉米起源进化
• 6.2 DNA序列分析在评估玉米种质资源的遗传多样性中的应用
• 7 本研究目的与意义
• 二 材料与方法
• 1 材料
• 2 方法
• 2.1 DNA提取
• 2.1.1 DNA提取液配法
• 2.1.2 DNA提取
• 2.2 序列克隆
• 2.2.1 试剂准备
• 2.2.2 PCR扩增
• 2.2.3 大肠杆菌感受态制备
• 2.2.4 PCR产物回收与纯化
• 2.2.5 载体构建、转化与检测
• 2.3 序列分析
• 三 结果与分析
• 3.1 waxy基因、glb1基因序列PCR扩增产物琼脂糖电泳图谱
• 3.2 基因序列多态性分析
• 3.2.1 waxy基因碱基组成
• 3.2.2 waxy基因序列变异位点分析
• 3.2.3 玉米各群体内waxy基因核苷酸多态性分析及中性进化检验
• 3.2.4 玉米glb1基因序列多态性分析及中性进化检验
• 3.2.5 基于群体间多态性的中性进化检验
• 3.3 糯玉米的系统发育
• 3.3.1 糯玉米与其它群体之间的共同多态性和固定差异比较
• 3.3.2 基于waxy、glb1基因的玉蜀黍属系统发育重建
• 3.4 waxy基因氨基酸序列变异分析
• 四 讨论
• 4.1 玉米waxy基因核苷酸多态性
• 4.2 西南糯玉米的遗传多样性
• 4.3 单拷贝核基因在作物系统分类中的运用
• 4.4 糯玉米的系统学位置
• 4.5 waxy基因突变对玉米淀粉合成的影响
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表文章情况