杂草稻的分类与起源分析

论文摘要

杂草稻（Oryza sativa L.）是经过长期自然选择和人工干预而产生的兼有野生稻和栽培稻特性的水稻中间类型。由于生长的环境恶劣，具有很多优良抗性性状（如耐旱、耐寒、抗病虫害、耐盐碱等），是栽培稻育种和改良的优良基因宝库之一。叶绿体分子标记是植物分子生物学分析的常用方法之一，具有快速，准确，信息量大等优点。本文采用叶绿体籼粳分类标记ORF100和ORF29-TrnCGCA建立多重PCR对杂草稻进行籼粳分类，并对叶绿体基因间隔区片段psbA-trnH进行克隆测序与系统发育分析，在分子水平上为杂草稻的起源提供证据。传统的叶绿体DNA研究方法大都需要完整的提取出植物的叶绿体DNA或者需要大量植物叶片DNA作为模板，提取过程大都复杂且耗时。本实验应用CTAB和SDS方法分别提取杂草稻鲜叶片、根系和种子三个部分的总DNA进行PCR扩增反应。选择5组叶绿体标记分析不同组织的DNA的扩增结果，结果表明所有的PCR扩增结果均与叶片DNA为模板相一致，这在一定程度上简化了实验过程，加快了分析速度。为了对杂草稻进行快速和准确的籼粳分类，本实验利用ORF100和ORF29-TrnCGCA两个叶绿体籼粳分类标记建立了一个多重PCR反应，对杂草稻进行分类鉴别。扩增结果清晰的分辨出了几种杂草稻的籼粳分化情况，在40份杂草稻样本中，籼稻占15份，粳稻占25份，粳稻材料较多。叶绿体基因间隔区片段psbA-trnH可以很好的反应植物种内与种间进化的多样性，通过对其序列的分析可以在分子水平为植物的起源提供证据。本文通过PCR反应扩增出杂草稻的该区域片段，并利用克隆测序，准确获得杂草稻的psbA-trnH序列信息，并进行系统学分析。下载基因数据库里其他已测序相应的序列，应用进化分析软件MEG3.1进行系统树的构建，分别建了NJ系统树与ME系统树。结果表明，从树形上可以清晰看出杂草稻总体呈现籼粳两个分支，杂草稻在进化上更偏向于栽培籼稻，这为杂草稻的起源提供一定分子依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 综述
• 1.1 杂草稻简介
• 1.1.1 杂草稻的特征与分布
• 1.1.2 杂草稻的分类
• 1.1.3 杂草稻的起源
• 1.1.4 国内外杂草稻的研究现状
• 1.2 叶绿体分子标记在杂草稻分类中的应用
• 1.2.1 叶绿体分子标记的特点
• 1.2.2 不同组织对叶绿体分子标记的影响
• 1.2.3 ORF100 与 ORF29-TrncGCA在稻籼粳分类中的应用
• 1.3 PCR 技术的原理及过程
• 1.3.1 PCR 技术原理
• 1.3.2 PCR 反应的主要过程
• 1.3.3 影响 PCR 反应的几个主要因素
• 1.4 叶绿体 psbA-trnH 基因间隔区的特点与应用
• 1.5 克隆测序的原理与应用
• 1.6 系统树的建立与意义
• 1.7 本实验的研究意义与前景
• 第二章 材料与方法
• 2.1 材料及试剂
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 试剂
• 2.1.3 仪器和设备
• 2.2 DNA 的提取
• 2.2.1 杂草稻叶片与根系总 DNA 的提取
• 2.2.2 杂草稻干种子总 DNA 的提取
• 2.3 不同组织 DNA 对叶绿体标记分析的影响
• 2.3.1 叶绿体标记引物的选择
• 2.3.2 PCR 反应条件的建立
• 2.3.3 杂草稻不同组织 DNA 对叶绿体标记的特异性分析
• 2.4 叶绿体分子标记对杂草稻进行籼粳分类
• 2.4.1 籼粳分类引物的选择
• 2.4.2 ORF100 籼粳分类引物的重新设计
• 2.4.3 多重 PCR 反应条件的建立和检测
• 2.5 叶绿体 psbA-trnH 基因间隔区片段的克隆
• 2.5.1 扩增目的片段的引物设计
• 2.5.2 PCR 反应体系和条件的建立
• 2.5.3 PCR 扩增产物的回收
• 2.5.4 目标片段的克隆
• 2.5.5 质粒 DNA 的提取
• 2.5.6 重组质粒的鉴定
• 2.6 生物学分析与系统树的建立
• 第三章 结果与分析
• 3.1 不同组织 DNA 对叶绿体标记的影响
• 3.1.1 不同组织总 DNA 提取效果的比较
• 3.1.2 PCR 反应体系与扩增程序的建立
• 3.1.3 三组叶绿体标记的扩增效果分析
• GCA和 ORF100 籼粳分类标记的验证分析'>3.1.4 ORF29-TrnC^GCA和 ORF100 籼粳分类标记的验证分析
• 3.2 杂草稻的籼粳分类分析
• 3.2.1 多重 PCR 条件建立
• 3.2.2 籼粳分类结果
• 3.3 psbA-trnH 片段的克隆测序
• 3.3.1 PCR 反应条件的建立
• 3.3.2 片段的回收效果
• 3.3.3 重组质粒的筛选与检测
• 3.3.4 序列结果分析
• 3.4 测序结果的同源相似性分析与系统树的建立
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢