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利用重复序列对几种野生稻基因组的比较分析

2020-12-01阅读(395)

利用重复序列对几种野生稻基因组的比较分析

论文摘要

本文以斑点野生稻（O. punctata）、短药野生稻（O. brachyantha）、药用野生稻（O. officinalis）、澳洲野生稻（O. australiensis）、非洲野生稻（O. schweinfurthiana）、高杆野生稻（O. alta）、宽叶野生稻（O. latifolia）以及亚洲栽培稻（O. sativa L.）和非洲栽培稻（ O. glaberrima）几个稻种为研究材料,利用稻属基因组中的三种重复序列C0t-1 DNA、rDNA和ITS序列进行细胞遗传定位和序列分析,旨在阐明这些重复序列在基因组中的分布和结构特点、为稻属系统进化研究建立一种新的研究手段,进而探讨不同基因组和稻种之间的亲缘关系,促进对栽培稻遗传背景的了解,为水稻杂交育种和野生稻资源的充分利用提供分子遗传学指标。其主要结果如下:1. C0t-1 DNA的定位分析利用来源于AA基因组亚洲栽培稻（O. sativa L.）的中高度重复序列C0t-1 DNA和基因组DNA作为探针,对斑点野生稻（O. punctata）和短药野生稻（O. brachyantha）根尖染色体进行了比较基因组分析。一方面,根据C0t-1 DNA的杂交信号结果对三种稻的染色体进行了核型分析,发现C0t-1 DNA主要分布在这三种染色体的着丝粒、近着丝粒和端粒区域,并对这3个种的核型进行了同源性聚类。另一方面,根据基因组DNA和C0t-1 DNA对斑点野生稻（O. punctata）和短药野生稻（O. brachyantha）的杂交信号结果对三种稻的基因组关系进行的比较分析,均发现A基因组和B基因组间的进化关系明显近于A基因组和F基因组间的进化关系。并确定了含有中高度重复序列的C0t-1 DNA用于属内种间关系研究的可行性。2. rDNA的定位分析利用5S rDNA和45S rDNA分别对籼稻“广陆矮4号”（AA）、非洲栽培稻（AA）、药用野生稻（CC）、非洲野生稻（BBCC）、高杆野生稻（CCDD）、宽叶野生稻（CCDD）以及栽培稻×药用野生稻F1植株（ACC）等7个种（包括3个二倍、3个四倍体以及人工选育杂种）进行原位杂交。确定了5S rDNA和45S rDNA在其染色体上的数目和位置,并初步探讨多倍体rDNA的进化关系。其中5S rDNA位点数不管在栽培稻、药用野生稻等二倍体中,还是非洲野生稻、高杆野生稻和宽叶野生稻的异源四倍体中都只有2个位点。这表明在稻属中,二倍体在加倍形成四倍体的过程中,5S rDNA位点倾向于丢失。而稻属中45S rDNA基因座的多态性要远高于5S rDNA,5S rDNA同步进化力量较强,其重复单位间纯合或接近纯合,而45S rDNA这种力量较弱,重复单位间还存在杂合性。这些多态位点为弄清多倍体植物的起源,揭示这些属内植物间的网状进化关系提供了重要证据。3. ITS序列分析为探讨稻属药用野生稻复合体不同种间的遗传进化及不用基因组之间的亲缘关系,本研究运用PCR技术扩增并测序了该复合体的5个野生稻种的完整的ITS区及5.8S区。以ITS序列为研究对象,构建了分子系统进化树。对ITS序列的分析表明,ITS1和ITS2均有较高的G/C含量,长度较为保守。对完整ITS及5.8S区聚类分析发现,药用野生稻（O. officinalis）和高杆野生稻（O. alta）聚为一类,序列同源性关系很近;斑点野生稻（O. punctata）、短药野生稻（O. brachyantha）和澳洲野生稻（O. australiensis）聚为一类,但斑点野生稻和短药野生稻的ITS序列同源性关系要近于斑点野生稻与澳洲野生稻间的关系。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 野生稻概论
  • 1.2 稻属种间亲缘关系
  • 1.3 稻属比较基因组学研究进展
  • 1.4 植物基因组重复序列的研究
  • 1.4.1 重复序列的起源
  • 1.4.2 重复序列的应用
  • 1.4.3 重复序列的研究进展
  • 1.4.4 核糖体DNA
  • 0t-1 DNA-FISH 在稻属研究中的应用'>1.5 C0t-1 DNA-FISH 在稻属研究中的应用
  • 1.5.1 基因组原位杂交技术在植物研究中的应用
  • 0t-1 DNA-FISH 发展'>1.5.2 C0t-1 DNA-FISH 发展
  • 0t-1 DNA-FISH 技术在稻属研究中的应用'>1.5.3 C0t-1 DNA-FISH 技术在稻属研究中的应用
  • 1.5.4 小结与展望
  • 1.6 本研究的目的和意义
  • 第2章 材料和方法
  • 2.1 实验材料和供试探针
  • 2.1.1 植物材料
  • 2.1.2 探针
  • 2.2 主要试剂
  • 2.2.1 常用溶液配置
  • 2.2.2 酶类和普通试剂
  • 2.2.3 荧光检测试剂
  • 2.3 实验方法
  • 2.3.1 植物总DNA 的提取
  • 2.3.2 质粒DNA 的提取
  • 0t-1 DNA 的制备'>2.3.3 C0t-1 DNA 的制备
  • 2.3.4 染色体制片
  • 2.3.5 探针的标记、纯化和标记效果的检测
  • 2.3.6 染色体原位杂交及信号检测
  • 2.3.7 ITS 序列分析
  • 0t-1 DNA 对斑点和短药野生稻基因组的比较分析'>第3章 利用C0t-1 DNA 对斑点和短药野生稻基因组的比较分析
  • 0t-1 DNA 的原位杂交与染色体核型分析'>3.1 C0t-1 DNA 的原位杂交与染色体核型分析
  • 3.2 基因组DNA 的原位杂交与基因组关系分析
  • 3.3 讨论与小结
  • 0t-1 DNA'>3.3.1 重复序列与C0t-1 DNA
  • 3.3.2 基因组间关系
  • 3.3.3 基于FISH 核型分析的意义
  • 第4章 RDNA 重复序列的FISH 定位分析
  • 4.1 55 RDNA 的FISH 定位
  • 4.2 455 RDNA 的FISH 定位
  • 4.3 讨论与小结
  • 第5章 利用ITS 序列对药用野生稻复合体的系统发育分析
  • 5.1 ITS1+5.8S RDNA+ ITS2 的序列分析
  • 5.2 利用ITS 序列进行系统树的构建与分析
  • 5.3 讨论与小结
  • 第6章 总结
  • 图版及其说明
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录 攻读学位期间完成或发表的论文

    • 相关论文文献

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