禺毛茛多倍体复合体及其近缘种低拷贝核基因克隆及标记筛选

禺毛茛多倍体复合体及其近缘种低拷贝核基因克隆及标记筛选

论文摘要

多倍体在自然界中广泛存在,被子植物中超过70%物种经历过至少一次的多倍化事件。多倍体复合体是植物受到杂交与多倍化的影响,从而形成一种复杂的网状进化模式。禺毛茛(Ranunculus cantonensis DC.)复合体及其近缘种属于毛莨科毛莨属植物,由4个二倍体类群、2个四倍体类群、1个5倍体类群和1个6倍体组成,主要分布于东亚地区,是研究多倍体复合体进化、系统发育、遗传构成及多倍体起源的良好模型。早前的研究通过孢粉学、同功酶、核型分析、FISH技术、DNA(trnL-F、ITS)序列分析和SSR分子标记技术对该复合体进行过系统学研究,但由于这些技术的局限性,复合体成员间的关系、进化规律及遗传构成仍不甚明晰。本研究选取四倍体禺毛茛为样本材料,从具有丰富系统发育信息的低拷贝核基因入手,克隆多个低拷贝核基因,以期开发出适用于禺毛莨多倍体复合体的低拷贝核基因标记,从而更加深入地探讨该复合体及近缘种的系统发育关系,了解多倍体类群的形成及进化过程。主要结果如下:(1)本研究首次克隆获得禺毛莨11个低拷贝核基因的12条序列,这些基因序列可用于禺毛茛多倍体复合体的研究。这11个基因分别为:ADH基因、CHS基因、DHAR基因、G3pdh基因、GBSSI基因、ncpGS基因、PHYA基因、LEAFY基因、PI基因、4CL基因与PgiC基因。(2)利用GBSSI基因部分内含子序列从禺毛莨复合体成员中获得9个物种的152个克隆,长度为512 bp,约有70个为简约信息位点,进化速率为13.6%,进化速度适中,适合于研究毛茛属种下系统进化关系。(3)通过GBSSI基因部分内含子序列进行系统发育分析及网状进化分析,结果表明:匍枝毛莨与多倍体复合体关系密切,参与了该多倍体复合体的起源和进化;禺毛莨起源于茴茴蒜和卷喙毛茛,扬子毛莨起源于茴茴蒜和匍枝毛莨;在该类群中茴茴蒜是个关键种,它在多倍体复合体中可能起着枢纽基因组的重要作用。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 英文缩略词表
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题研究背景
  • 1.1.1 禺毛莨多倍体复合体及其近缘种的研究历史和现状
  • 1.1.2 DNA序列在植物系统发育中的应用
  • 1.1.3 植物系统发育研究中常用的低拷贝核基因
  • 1.2 研究目的及意义
  • 第二章 禺毛莨低拷贝核基因的克隆及序列分析
  • 2.1 实验材料
  • 2.1.1 植物材料
  • 2.1.2 试剂及仪器
  • 2.2 常用培养基和溶液的配制
  • 2.2.1 常用培养基的配制
  • 2.2.2 常用溶液的配制
  • 2.3 实验方法
  • 2.4 结果与分析
  • 2.5 讨论
  • 2.5.1 低拷贝核基因的应用及展望
  • 2.5.2 禺毛莨低拷贝核基因
  • 2.5.3 FPNI-PCR法
  • 第三章 利用GBSSI基因内含子序列进行低拷贝核基因标记可行性验证
  • 3.1 实验材料
  • 3.1.1 植物材料
  • 3.1.2 试剂及仪器
  • 3.2 实验方法
  • 3.2.1 引物设计及合成
  • 3.2.2 PCR扩增
  • 3.2.3 PCR扩增产物的回收及纯化
  • 3.2.4 目的片段的克隆
  • 3.2.5 序列测定及同源性分析
  • 3.3 结果与分析
  • 3.3.1 数据处理及分析策略
  • 3.3.2 GBSSI基因部分内含子序列
  • 3.3.3 系统发育分析
  • 3.3.4 网状进化关系
  • 3.4 讨论
  • 3.4.1 GBSSI基因的特点及其进化式样
  • 3.4.2 R.chinensis在多倍体进化中的作用
  • 3.4.3 R.repens与复合体亲缘关系较近
  • 3.4.4 复合体中多倍体的起源
  • 第四章 总结与展望
  • 4.1 总结
  • 4.2 展望
  • 参考文献
  • 攻读学位期间发表的学术论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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