樟科植物DNA Barcode及香樟系统地理学的初步研究

论文摘要

DNA barcode是指基于一小段DNA序列来区分物种的方法。其准确、快速的特点在识别已知物种、发现新物种以及生物多样性研究方面都有着广阔的应用前景。在动物中,线粒体基因的细胞色素C氧化酶I号基因（COI）中一段长为约600bp的区间已经被证实为适合大多数动物的DNA barcode区间。但在植物中,由于植物自身的特点,DNA barcode相对于其在动物中的研究来说要困难得多,并且至今还没有达成一致性观点。在陆生植物中,叶绿体中psbA-trnH基因间隔区间和一部分matK基因被认为是两个理想的但又饱受争议的DNA barcode区间。本研究分析并比较了上述两区间在樟科7个属,共34个物种（包括许多亲缘关系很近的物种）中的区分效果,并通过香樟叶绿体基因组psbA-trnH和trnS-trnG基因间隔区间的测序,对其进行了系统地理学研究。结果表明:（1）psbA-trnH和matK区间的引物在所有34个樟科物种中的PCR扩增成功率都达到了100%。在34个物种中（包括许多近缘物种）,psbA-trnH序列区分出了26个截然不同的序列,matK序列共区分出了22个不同的序列,分别占到了总数的76.47%和64.71%。两个区间在不同属物种之间都能够很好的区分,但在一些亲缘关系十分近物种的区分上还存在困难。另外将psbA-trnH以及matK序列组合起来,也没有显示出比单独的psbA-trnH区间能区分出更多的序列。（2）由于psbA-trnH区间在近缘物种之间的序列分化值（2.45%）要远远大于matK区间（0.36%）,前者将近为后者的7倍,因此我们建议相比matK基因区间而言,叶绿体psbA-trnH区间作为陆生植物的首选质体DNA barcode区间更合理。（3）另外运用实验所获得的樟科植物DNA barcode数据,我们发现在NCBI数据库中香樟（Cinnamomum camphora）所对应的编号为AB331294的序列与本实验中获得的香樟该段区间所对应的序列两者之间有13个碱基的差别,序列分化大小达到了2.6%;而与本实验所获得的银木（Cinnamomum septentrionale）—香樟的一近缘种所对应的序列两者之间只有1个碱基的差别,序列分化只有0.3%,因此,我们认为NCBI数据库中编号为AB331294的序列并非对应的是香樟物种,而很可能是银木或者为银木的一个种内变异。（4）中国大陆香樟的遗传多样性非常低。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1.前言
• 1.1 DNA barcode简介
• 1.2 植物DNA barcode研究进展
• 1.3 系统地理学研究进展
• 1.4 樟科植物及香樟研究进展
• 1.5 本研究的的目的和意义
• 2.材料与方法
• 2.1 样本的采集
• 2.2 植物总DNA提取
• 2.3 cpDNA引物的筛选和扩增
• 2.4 测序
• 2.5 数据处理
• 3.结果与分析
• 3.1 樟科DNA barcode分析
• 3.2 香樟系统地理学分析
• 4.讨论
• 4.1 psbA-trnH和matK序列在樟科DNA barcode中的比较
• 4.2 植物DNA barcode存在的问题及展望
• 4.3 中国大陆香樟种群的遗传多样性为什么会这么低?
• 5.结论
• 参考文献
• 致谢