论文题目: 稻属A基因组的分子系统发育—兼论亚洲栽培稻的起源——NULL
论文类型: 博士论文
论文专业: 植物学
作者: 朱其慧
导师: 葛颂
关键词: 基因组,稻属,核基因内含子,转座子,系统发育,分化时间,群体遗传
文献来源: 中国科学院研究生院（植物研究所）
发表年度: 2005
论文摘要: 稻属Oryza隶属禾本科Poaceae,包括20多个野生种和2个栽培种(亚洲栽培稻O. sativa L和非洲栽培稻O. glaberrima Steud) ,广泛分布于全球热带和亚热带。稻属物种可划分为10个基因组(又称染色体组)类型:A, B, C, BC, CD, E, F, G, HJ和HK。栽培稻所属的A基因组是稻属中物种数目最多、地理分布最广的基因组类型,由8个种组成。由于栽培稻属于A基因组,故A基因组物种是栽培稻遗传改良的巨大基因源。数十年来,国际上许多学者对A基因组类群开展了大量涉及形态、细胞、同工酶和分子标记方面的研究,但由于A基因组物种间遗传关系十分接近,形态上差异小且地理分布重叠,使得A基因组物种的系统发育、物种起源和生物地理学等方面存在诸多悬而未决的问题,是稻属中分类和鉴定困难较多的类群。本文利用核基因内含子序列,结合转座子插入分析,重建了A基因组的系统发育,估测了各类群的分化时间; 与此同时,基于多克隆测序和基因谱系分析,探讨了O. rufipogon和O. nivara遗传关系以及亚洲栽培稻起源。主要研究结果如下: 1. A基因组的系统发育在水稻全基因组数据库搜索的基础上,测定了4个单拷贝核基因(Adh1及3个未注释基因)的内含子序列,构建了稻属A基因组8个种的系统发育关系。基于最大简约法和贝叶斯法的系统发育分析表明:1)澳大利亚的O. meridionalis为A基因组的基部类群; 2)亚洲栽培稻两个亚种O. sativa ssp. japonica和O. sativa ssp. indica分别和不同的野生类群聚为独立的两个分支,支持japonica和indica为多次起源; 3)O. rufipogon和O. nivara在系统发育树上完全混在一起,显示出二者间不存在遗传分化; 4)非洲一年生野生种O. barthii是非洲栽培稻O. glaberrima的祖先,而非洲多年生野生种O. longistaminata与O. glaberrima/O. barthii.亲缘关系较远; 5)分子钟方法估测A基因组类群约在2百万年前(2.0MYA)开始分化,亚洲栽培稻和非洲栽培稻,以及亚洲栽培稻的两个亚种则分别在0.7和0.4 MYA左右开始分化。此外,通过核基因内含子序列与其它常用片段如ITS,matK等对比分析表明,进化速率相对较快的核基因内含子序列可以有效地用于近缘类群的系统发育研究。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第1章 稻属A 基因组的研究历史及存在问题
1.1 引言
1.2 稻属A 基因组简介
1.3 稻属A 基因组的研究历史
1.4 A 基因组系统发育和进化研究中存在的问题
1.4.1 基部类群的确定及其起源
1.4.2 Oryza rufipogon 和O. nivara 之间的关系和分类地位
1.4.3 亚洲栽培稻的起源
1.4.4 Oryza glumaepatula 起源及系统位置
1.4.5 A 基因组起源及分化时间
第2 章 研究目的和方法
2.1 研究目的
2.2 研究方法和策略
2.2.1 EPIC-PCR(exon-primed, intron-crossing)
2.2.2 转座子序列及插入分析
2.3 实验策略
第3章 稻属A 基因组的系统发育
3.1 引言
3.2 材料与方法
3.2.1 植物材料
3.2.2 研究片段选取
3.2.3 DNA 提取、PCR 扩增和测序
3.2.4 序列分析
3.3 结果
3.3.1 序列特征
3.3.2 序列最优进化模型和变异分布
3.3.3 单位点系统发育分析
3.3.4 数据集合并系统发育分析
3.3.5 A 基因组起源和分化时间的估算
3.4 讨论
3.4.1 A 基因组基部类群的确定
3.4.2 O. rufipogon 和O. nivara 的关系以及亚洲栽培稻的起源
3.4.3 非洲栽培稻O. glaberrima 的起源和O. glumaepatula 的系统位置
3.4.4 A 基因组起源和分化的时间
3.4.5 核基因内含子序列的应用
第4章 O.RUFIPOGON 和O.NIVARA 的遗传多样性和亚洲栽培稻的起源
4.1 引言
4.2 材料与方法
4.2.1 植物材料和总DNA 提取
4.2.2 DNA 片段的选择
4.2.3 PCR 扩增、等位基因的克隆与测序
4.2.4 序列测定和克隆测序的策略
4.2.5 数据处理
4.3 结果
4.3.1 核苷酸序列多态性及比较
4.3.2 中性测试(neutrality test)
4.3.3 类群之间的遗传关系
4.4 讨论
4.4.1 Oryza rufipogon 和O. nivara 的核苷酸多样性
4.4.2 Oryza rufipogon 和O. nivara 间的遗传关系及分类学处理
4.4.3 亚洲栽培稻的起源
第5章 座子在系统发育与群体遗传上的应用初探
5.1 引言
5.2 转座子序列分析在普通野稻ORYZA RUFIPOGON 群体遗传研究上的应用
5.2.1 材料与方法
5.2.2 结果
5.2.3 讨论
5.3 转座子插入在稻属A 基因组系统发育重建中的应用
5.3.1 实验材料
5.3.2 实验方法
5.3.3 结果与讨论
5.4 叶绿体DEL 与稻族系统发育及稻属BC 四倍体母本的确定
5.4.1 实验材料
5.4.2 扩增片段的选取
5.4.3 PCR 扩增、切胶纯化和序列测定
5.4.4 结果与讨论
参考文献
致谢
攻读博士学位期间完成的论文
发布时间: 2006-04-30
参考文献
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