青藏高原特有植物独一味的遗传多样性及其脂溶性化学成分分析

论文摘要

独一味（Lamiophlomis rotata）是青藏高原特有的一种重要药用植物，广泛分布于西藏，而在青海、甘肃、四川和云南只有零星分布，常生于海拔3900-5100米的石质高山草甸、河滩地或强度风化的碎石滩上。近年来，随着临床应用的日益广泛，掠夺式的滥采已危及到该物种的生存。到目前为止，对独一味的研究主要集中于临床研究及化学成分分析等方面，迫切需要对其野生居群的化学及遗传多样性进行研究，为其合理利用、引种驯化及野生资源保护提供理论基础。开展独一味属的系统发育及遗传多样性研究，对阐明影响青藏高原动植物进化历程的因素也具有重要意义。 本研究采用GC-MS技术，对来自青藏高原8个野生独一味居群的花、叶和根中的脂溶性成分进行了分析。共鉴定出67个化合物，其中花中有59个，叶中有64个，根中有48个。含量在4.00％以上的主要成分有20个，含量最高的成分是亚麻酸甲酯（Linolenie acid methyl ester），在西藏X3居群的根中达到26.6％。采用欧氏距离法对独一味不同居群脂溶性成分的变异分析及其UPGMA聚类结果显示，独一味的不同居群形成地理聚类簇，表明不同居群的脂溶性成分变异与其地理分布相关。 基于rbcL序列构建了唇形科部分物种的系统发育关系框架，表明糙苏属和独一味属位于野芝麻亚科内，关系较近：在最大似然法（ML），邻接法（NJ）和贝叶斯（BI）分析中独一味和螃蟹甲（Phlomis younghusbandii）形成姊妹群关系，支持“就地起源的假说”。独一味属的起源时间与青藏高原的第三阶段强烈隆起这一历史地质事件相吻合。 应用ISSR（inter-simple sequence repeats）和RAPD（random amplifiedpolymorphic DNA）分子标记及trnL-F和5S-NTS基因片段序列，对来自青藏高原的8个野生独一味居群（4个来自西藏，2个来自云南，2个来自青海）的188个个体进行了遗传多样性和居群遗传结构分析。多种统计分析方法的结果表明，独一味植物在物种水平上中存在相当高的遗传多样性，而不同居群间存在较大的遗传分化。聚类分析结果表明，8个不同地理居群形成三个按地理区域聚类的聚类簇：西藏、云南、青海聚类簇。我们的结果表明晚上新世青藏高原的强烈隆起和随后第四纪冰期气候的反复变化等地质历史事件对独一味的遗传多样性和遗传结构有显著的影响。 独一味的化学成分变异及其遗传多样性的分析结果进一步表明应该对尽可能多的独一味居群进行就地保护。青海和云南的居群可能是进化显著单元（ESUs），应进行优先和特殊的管理。同时，为了确保该物种的可持续利用，应尽快采取合理的采收策略，加快人工栽培和组织培养技术的研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 植物次生代谢产物的功能及其变异
• 1.1.1 植物次生代谢产物的功能
• 1.1.2 植物次生代谢产物在植物中的分布
• 1.1.3 植物次生代谢产物在不同环境中的变异
• 1.2 植物遗传多样性研究
• 1.2.1 研究植物遗传多样性的方法
• 1.2.1.1 遗传多样性的形态学研究
• 1.2.1.2 遗传多样性的细胞学研究
• 1.2.1.3 遗传多样性的分子水平研究
• 1.2.2 遗传多样性在保护生物学中的应用
• 1.3 青藏高原现代植物分布格局
• 1.4 青藏高原药用植物资源的现状
• 1.5 独一味的分布及生物学特征
• 1.6 独一味的研究概况
• 1.6.1 化学成分的研究
• 1.6.2 药理研究和临床应用
• 1.7 本研究的目的
• 第二章 独一味的脂溶性化学成分分析
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 植物采集
• 2.2.2 试剂、仪器及其来源
• 2.2.3 脂溶性化学成分测定
• 2.2.4 数据分析
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 不同部位脂溶性化学成分分布
• 2.3.2 居群间脂溶性成分的变异分析
• 2.4 讨论
• 2.4.1 独一味脂溶性化学成分的作用
• 2.4.2 独一味居群间的脂溶性化学成分变异
• 2.4.3 独一味的采收
• 2.4.4 独一味的保护
• 第三章 独一味属和糙苏属的系统发育关系
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 植物材料
• 3.2.2 总DNA的提取
• 3.2.3 PCR扩增和序列测定
• 3.2.4 序列编辑及排序
• 3.2.5 数据分析和系统发育关系分析
• 3.2.6 分子钟检测和起源时间计算
• 3.3 结果
• 3.3.1 序列特征
• 3.3.2 系统发育分析
• 3.3.3 分子钟检测和起源时间计算
• 3.4 讨论
• 3.4.1 基因选择
• 3.4.2 独一味属和糙苏属之间的系统发育关系
• 3.4.3 起源时间估计
• 第四章 独一味的遗传多样性研究
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 材料采集
• 4.2.2 总DNA的提取
• 4.2.3 ISSR和RAPD的PCR扩增
• 4.2.4 trnL-F和5S-NTS基因片段的PCR扩增
• 4.2.5 数据处理与分析
• 4.3 实验结果
• 4.3.1 ISSR和RAPD的实验结果
• 4.3.2 DNA序列的实验结果
• 4.4 讨论
• 4.4.1 实验的稳定性和参数的无偏估计
• 4.4.2 独一味的遗传多样性
• 4.4.3 独一味的遗传结构
• 4.4.4 遗传多样性保护
• 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 附录1
• 附录2
• 附录3
• 在读期间发表论文
• 致谢
• 附