玉蜀黍属物种间遗传关系的RAPD和ITS序列分析

论文摘要

本研究运用RAPD分子标记和ITS序列分析对玉蜀黍属中大刍草种和玉米的遗传关系进行了系统研究,主要研究结果如下：1.利用136个RAPD引物对14份大刍草和玉米种质基因组DNA的多态性进行检测,共得到5303条条带,其中多态性带4500条,多态性比例为84.86%,结果表明玉蜀黍属内大刍草和玉米遗传背景复杂,材料间具有较大的遗传多样性；比较物种之间的遗传相似性,结果表明大刍草与玉米种质遗传相似性系数变幅为0.585-0.809,不同地区保存的同种材料间遗传相似性系数为0.759-0.809,而不同种间或亚种间的相似性系数为0.585-0.745,说明利用RAPD技术能较准确地揭示出玉蜀黍属各物种间的遗传关系。2.大刍草和玉米种质的RAPD聚类分析结果表明,所有大刍草和玉米可分为两大类,即繁茂亚属和玉蜀黍亚属,繁茂亚属包括四倍体多年生类玉米种、二倍体多年生类玉米种、繁茂类玉米种和尼加拉瓜类玉米种,玉蜀黍亚属包括小颖类玉米亚种、墨西哥类玉米亚种、委委特南戈类玉米亚种和玉米,该结果与Doebley和Iltis的分类观点一致。而亚属中各亚类的聚类分析结果与Wilkes分类理论相似,即其分类关系与材料的形态、特别是生长习性分类高度一致。3.大刍草和玉米以及1个摩擦禾（Tripsacum dactyloides）外类群的ITS区全序列分析表明,玉蜀黍属内各种（亚种）的整个ITS序列长度变异范围为597-605 bp,平均值为601 bp; G+C百分含量变异范围为67.0%-68.2%,平均值为67.8%；除去插入/缺失,整个ITS区共有78个变异位点,其中10个为系统发育的信息位点,分别占总碱基数的12.7%和1.6%；ITS序列遗传距离变异范围为0.17%-2.92%,平均值为1.29%,表明本研究中玉蜀黍属内各种（亚种）的ITS序列信息适用于系统学研究。4.以摩擦禾（Tripsacum dactyloides）为外类群,采用邻位相接法（NJ）和最大简约法（MP）进行系统发育关系分析,结果与RAPD的分析结果一致,支持Doebley和Iltis将玉蜀黍属大刍草和玉米分类为繁茂亚属和玉蜀黍亚属的分类观点;结合本研究的ITS序列与GenBank中已发表的玉蜀黍属物种ITS序列,利用邻位相接法对组合数据重建系统发育树,结果表明,本研究中各分类单位的划分与GenBank中相应分类单位的划分具有很高的一致性。可见,ITS序列可以为玉蜀黍属物种系统发育研究提供有力的证据。5.本研究首次运用分子技术对新发现的尼加拉瓜类玉米种在玉蜀黍属内的遗传关系进行了系统研究,RAPD和ITS序列分析结果均表明,尼加拉瓜类玉米种属于繁茂亚属,在玉蜀黍属中尼加拉瓜类玉米种与繁茂类玉米种亲缘关系最近；同时,本研究确立了委委特南戈类玉米亚种的分类地位,研究结果不支持把委委特南戈类玉米归类为小颖类玉米亚种,而是归类在玉蜀黍亚属分支内的基部。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 前言
• 1.1 玉米及其主要野生近缘种的研究
• 1.1.1 玉米及其主要近缘种分类
• 1.1.2 玉米及其野生近缘种遗传关系的研究
• 1.1.3 玉米的起源与进化
• 1.1.4 玉米主要野生近缘种的利用
• 1.2 分子标记在植物遗传关系研究中的应用
• 1.2.1 DNA分子标记技术
• 1.2.2 用于序列分析的DNA片段
• 2. 研究目的与意义
• 3. 材料与方法
• 3.1 供试材料
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 RAPD扩增与聚类分析
• 3.2.2 ITS序列分析
• 4. 结果与分析
• 4.1 RAPD分析
• 4.1.1 RAPD扩增结果与多态性分析
• 4.1.2 供试材料RAPD相似系数分析
• 4.1.3 供试材料RAPD聚类分析
• 4.2 ITS序列分析
• 4.2.1 ITS序列扩增片段
• 4.2.2 ITS序列长度和变异信息
• 4.2.3 ITS系统发育树
• 5. 讨论
• 5.1 RAPD分析遗传关系的作用与价值
• 5.2 ITS分析遗传关系的作用与价值
• 5.3 玉蜀黍属内大刍草与玉米的遗传关系
• 5.3.1 玉蜀黍属的分类
• 5.3.2 玉蜀黍属物种间系统发育关系
• 5.3.3 玉蜀黍亚属各亚种间的遗传关系
• 5.3.4 繁茂亚属各种间的遗传关系
• 5.3.5 委委特南戈类玉米亚种在玉蜀黍属内的遗传关系
• 5.3.6 尼加拉瓜类玉米种在玉蜀黍属内的遗传关系
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文目录