念珠藻属（蓝藻）的分类及分子系统研究

论文摘要

念珠藻属（Nostoc）是一类不分枝、具有异形胞的丝状固氮蓝藻,广泛分布于全球7大洲的水生生态系统和陆生生态系统中。念珠藻属的一些种类具有非常高的经济价值和应用价值,并受到很大的关注。通过对念珠藻进行大量的样本采集,以中国山西、吉林、新疆、宁夏、甘肃、内蒙古、江苏、湖南、浙江、湖北、云南等11个省、自治区,日本广岛大学和菲律宾获得的3株念珠藻为研究材料,将采集的念珠藻进行分离纯化培养,使用传统分类学方法,观察和测量单根藻丝的营养细胞、孢子和异形胞的形态、大小及胶鞘的厚度,结果显示：（1）新疆的10株念珠藻的细胞形态和大小有一定的差异。（2）野外生长的普通念珠藻、发状念珠藻、球状念珠藻的形态差异较大,容易进行区分。但是细胞形态差异较小,这三种念珠藻的实验室纯化培养物在固体培养基上培养时均为胶质的球状体,很难对其进行区分。在研究中发现,在液体培养基中培养时,普通念珠藻和球状念珠藻都呈现同样的胶质球状,但是,发状念珠藻在液体培养基中培养时,会呈现非常短的丝体聚为一团毛绒的状态,未见出现胶质的球状体,也没出现很长的头发丝状的形态。（3）来自于吉林省的念珠藻和球状念珠藻的野外形态基本相同,但是吉林省的念珠藻胶鞘较厚,细胞也较大,明显大于球状念珠藻。（4）浙江省东钱湖念珠藻是橄榄绿色、较脆,胶鞘非常薄。近年来,随着分子生物学和分子系统学的发展,利用分子生物学的方法成为念珠藻的分类和分子系统研究的重要和有力手段。本文选用16个目标基因,即16s rRNA基因、rbcL基因、hetR基因、nifH基因、kaiBC基因、tufA基因、gyrB基因、sodF基因、tRNALeu （UAA）内含子基因、ntcA基因、rpoB基因、rpoC1基因、ITS序列、cpcBA-IGS序列、glnA基因、psbA基因和其中具有较高区分度的13个基因的联合序列对不同来源的31株念珠藻的多样性及分子系统进行了研究。结果显示：（1）来自于新疆的10株念珠藻的亲缘关系较近,但是,XAO13和其它九株藻有较远的亲缘关系。（2）sodF基因和ntcA基因是区分普通念珠藻、球状念珠藻和发状念珠藻很好的分子工具。（3）球状念珠藻（Nostoc sphaeroids）、发状念珠藻（Nostoc flagelliforme）和普通念珠藻（Nostoc commune）为念珠藻属中三个不同的种。（4）来自于南京师范大学的普通念珠藻和日本广岛大学普通念珠藻的亲缘关系很近。（5）和苏铁共生的念珠藻和所研究的其它念珠藻的亲缘关系较远。（6） GenBank数据库中鱼腥藻、节球藻各自分为一个分支,未和所研究的念珠藻分为一个分支,支持念珠藻、鱼腥藻、节球藻分为不同的属。综合传统分类学方法和先进的分子生物学方法,对念珠藻属的分类地位和分子系统进行了研究,得到了良好的结果。因此,采用传统分类方法和分子生物学结合的方法是研究分类和分子系统的很好的方法。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 蓝藻的分类及分子系统研究
• 1.1.1 传统的植物学分类方法
• 1.1.2 分子生物学分类方法
• 1.1.3 细菌学分类方法
• 1.1.4 生理、化学分类方法
• 1.2 蓝藻念珠藻属的分类学研究
• 1.2.1 念珠藻属的概述
• 1.2.2 念珠藻属的分类学方法
• 1.3 念珠藻属的分子系统研究方法
• 1.3.1 距离矩阵法
• 1.3.2 最大简约法
• 1.3.3 最大似然法
• 1.3.4 贝叶斯推测
• 1.4 本文的研究目的和意义
• 第二章 念珠藻属种的形态特征及分布
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 研究结果
• 2.3.1 普通念珠藻（Nostoc commune）
• 2.3.1.1 中国山西神池县普通念珠藻形态特征
• 2.3.1.2 中国湖南省永州市普通念珠藻形态特征
• 2.3.1.3 日本广岛大学普通念珠藻形态特征
• 2.3.1.4 中国山西偏关县普通念珠藻形态特征
• 2.3.1.5 中国南京师范大学普通念珠藻形态特征
• 2.3.2 发状念珠藻（Nostoc flagelliforme）
• 2.3.2.1 中国宁夏发状念珠藻形态特征
• 2.3.2.2 中国甘肃发状念珠藻形态特征
• 2.3.2.3 中国内蒙古发状念珠藻形态特征
• 2.3.3 球状念珠藻（Nostoc sphaeroides）
• 2.3.3.1 湖北省鹤峰市球状念珠藻形态特征
• 2.3.3.2 菲律宾球状念珠藻形态特征
• 2.3.4 吉林省白山市念珠藻形态特征
• 2.3.5 浙江省宁波市东钱湖念珠藻形态特征
• 2.3.6 新疆古尔班通古特沙漠念珠藻形态特征
• 2.4 讨论
• 2.5 小结
• 第三章 念珠藻属的分子系统研究
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 基因组DNA的提取及检测
• 3.2.3 PCR扩增并回收产物
• 3.2.4 TA克隆
• 3.2.4.1 目的片段与载体连接
• 3.2.4.2 连接产物转化大肠杆菌感受态细胞
• 3.2.4.3 挑取单克隆并检测
• 3.2.5 基因序列的测定及分子系统分析
• 3.3 研究结果
• 3.3.1 基于16S rRNA基因的序列多样性及分子系统分析
• 3.3.2 基于念珠藻cpcBA-IGS序列的多样性及分子系统分析
• 3.3.3 基于念珠藻glnA基因序列的多样性及分子系统分析
• 3.3.4 基于念珠藻gyrB基因序列的多样性及分子系统分析
• 3.3.5 基于念珠藻hetR基因序列的多样性及分子系统分析
• 3.3.6 基于念珠藻ITS序列的多样性及分子系统分析
• 3.3.7 基于念珠藻kaiBC基因序列的多样性及分子系统分析
• 3.3.8 基于念珠藻nifH基因序列的多样性及分子系统分析
• 3.3.9 基于念珠藻ntcA基因序列的多样性及分子系统分析
• 3.3.10 基于念珠藻psbA基因序列的多样性及分子系统分析
• 3.3.11 基于念珠藻rbcL基因序列的多样性及分子系统分析
• 3.3.12 基于念珠藻rpoB基因序列的多样性及分子系统分析
• 3.3.13 基于念珠藻rpoC1基因序列的多样性及分子系统分析
• 3.3.14 基于念珠藻sodF基因序列的多样性及分子系统分析
• 3.3.15 基于念珠藻tufA基因序列的多样性及分子系统分析
• Leu（UAA）内含子基因序列的多样性及分子系统分析'>3.3.16 基于念珠藻tRNA^Leu（UAA）内含子基因序列的多样性及分子系统分析
• 3.4 讨论
• 3.4.1 基于16个基因的念珠藻属和其它近缘属的分子系统研究
• 3.4.2 基于16个基因的念珠藻属中几个种的分类地位和分子系统研究
• 3.5 小结
• 第四章 念珠藻属基于13个基因联合序列的分子系统研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 系统发育分析
• 4.2 研究结果
• 4.2.1 基于13个基因联合序列的多样性及分子系统分析
• 4.3 讨论
• 4.4 小结
• 第五章 总结
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 个人简况及联系方式