猕猴桃属植物的分子系统学研究

论文摘要

植物分子系统学已成为植物系统学研究的主要组成部分，广泛地应用于植物系统学研究的各级分类单元上，并体现出了巨大的应用价值和理论意义，猕猴桃属（Actinidia Lindl．）隶属于猕猴桃科（Actinidiaceae），为多年生藤本植物，雌雄异株，是一种原产我国的重要果树资源。但猕猴桃属植物的分类依据一直以形态为主，许多物种界定模糊，分类地位未能最终确定。而且该属是目前已知被子植物中唯一的叶绿体严格父系遗传而线粒体严格母系遗传的植物类群。本研究采用分子标记和测序技术从猕猴桃属核-质三基因组开展分子系统发育研究，主要结果如下： 1．利用随机扩增多态性DNA（RAPD）技术对猕猴桃属植物31种、9变种、13个品种及2种近缘属植物进行了分析。从144个引物筛选出的22个随机引物扩增了220个DNA多态性片段，其中猕猴桃属内多态性片段188个，该属具有丰富的遗传多样性。运用NTSYS-pc软件进行遗传相似性分析，计算遗传距离，构建UPGMA聚类表征图，并运用Phylip软件包的相关软件进行Wagner简约分支分析，构建系统分支树，其结果表明：（1）净果组为单系类群且相对原始，其它三组均不构成单系类群；支持净果组作为单一组的划分，不支持现有其它组、系的划分。（2）该属物种按地理分布聚类，分支分化与地理分布区域呈现出一定的相关性，表明地理环境在猕猴桃属分化及系统发育过程中起重要作用。本文还讨论了猕猴桃属植物遗传多样性、属下分类体系及其部分种（变种）间的相互关系，该属需要适当修订。RAPD适用于该属遗传多样性和分类学研究。 2．本研究利用扩增片段长度多态性（AFLP）标记技术对国家猕猴桃种质资源圃所收集保存猕猴桃属植物38种、17变种及2个可疑分类群和1近缘属物种共96份材料行了遗传多样性分析和系统发育分析。运用4个选择性引物组合共扩增出105个可靠的AFLP遗传标记，其中多态性标记103个，多态性标记百分比为98％，分类群内平均多态性标记百分比为27.01％。运用NTSYS-pc软件进行遗传相似性分析，计算遗传距离，构建UPGMA聚类表征图，并运用PHYLIP软件包的相关软件进行Wagner简约分支分析，构建系统分支树，其结果表明：（1）聚类分析反映出了各分类群间的亲缘关系，与传统依据形态分类提及的近缘关系大体一致。（2）分支分析支持净果组为单系类群且相对原始，其它三组均不构成单系类群；支持净果组作为单一组的划分，不支持现有其它组系的划分。（3）该属物种按地理分布聚类，分支分化与地理分布区域呈现出一定的相关性，表明地理环境在猕猴桃属分化及系统发育过程中起重要作用，该属植物的遗传分化还在强烈地进行。（4）猕猴桃属现有种的划分过细，可以

论文目录

• 中文摘要
• 英文在要
• Ⅰ 前言
• 第1章 文献综述Ⅰ:植物分子系统学研究进展
• 1.1 引言
• 1.2 核基因组（nDNA）研究进展
• 1.2.1 核基因组结构与特性
• 1.2.2 应用于植物分子系统学的核基因序列
• 1.2.3 核基因组分子遗传标记及其系统学应用
• 1.3 叶绿体基因组（cpDNA）研究进展
• 1.3.1 叶绿体基因组的结构特征与起源
• 1.3.2 高等植物叶绿体基因组的遗传方式
• 1.3.3 cpDNA进化速率、方式与变异机制
• 1.3.4 叶绿体基因组与植物系统学研究
• 1.4 植物线粒体基因组（mtDNA）研究进展
• 1.4.1 植物线粒体基因组结构
• 1.4.2 植物线粒体基因组的起源与进化
• 1.4.3 高等植物线粒体基因组遗传方式
• 1.4.4 植物线粒体基因组与植物系统学研究
• 1.5 小结与展望
• 第2章 文献综述Ⅱ:猕猴桃属植物研究进展
• 2.1 引言
• 2.2 猕猴桃属的建立与猕猴桃属植物的历史记录
• 2.3 猕猴桃属的系统位置及其近缘属
• 2.4 猕猴桃属植物的地理分布
• 2.5 猕猴桃属植物经济价值及资源现状
• 2.6 猕猴桃属属下分类系统
• 2.7 猕猴桃属植物丰富的遗传多样性
• 2.8 猕猴桃属系统学研究
• 第3章 本研究的内容、方法、目的和意义
• 3.1 引言
• 3.2 研究内容与方法
• 3.2.1 猕猴桃属核基因组分子标记研究
• 3.2.2 叶绿体与线粒体基因组序列分析
• 3.3 研究目的和意义
• Ⅱ 研究工作
• 第4章 猕猴桃属植物的RAPD分析及其系统发育关系
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 植物材料
• 4.2.2 植物基因组 DNA的提取及纯化
• 4.2.3 RAPD分析
• 4.2.4 数据记录与分析
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 基因组DNA的提取
• 4.3.2 PCR扩增及猕猴桃属植物的遗传多样性
• 4.3.3 相似系数
• 4.3.4 UPGMA聚类分析
• 4.3.5 分支分析结果及分析
• 4.4 讨论
• 4.4.1 猕猴桃属植物遗传多样性
• 4.4.2 猕猴桃属植物属下分类系统及其系统发育
• 4.4.3 猕猴桃属植物若干种的相互关系
• 第5章 猕猴桃属植物的AFLP分析及其系统发育关系
• 5.1 引言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 植物材料
• 5.2.2 植物基因组 DNA的提取及纯化
• 5.2.3 AFLP分析
• 5.2.4 数据记录与分析
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 猕猴桃属植物 AFLP遗传多样性
• 5.3.2 相似系数与遗传距离
• 5.3.3 UPGMA聚类结果与分析
• 5.3.4 分支分析结果及分析
• 5.4 讨论
• 5.4.1 资源圃收集保存猕猴桃属种质的遗传多样性
• 5.4.2 核DNA AFLP标记在猕猴桃属植物分类研究中适用性及其系统学意义
• 5.4.3 猕猴桃属植物属下分类系统及其系统发育
• 5.4.4 猕猴桃属植物若干种的相互关系
• 第6章 猕猴桃属叶绿体matK基因和trnL-trnF序列分析及其系统发育研究
• 6.1 引言
• 6.2 材料与方法
• 6.2.1 植物材料
• 6.2.2 植物基因组 DNA的提取及纯化
• 6.2.3 PCR扩增与测序
• 6.2.4 序列比对、数据分析和系统发育分析
• 6.3 结果与分析
• 6.3.1 序列分析
• 6.3.2 系统发育分析
• 6.4 讨论
• 6.4.1 matK基因和trnL-trnF序列变异及其解决属下系统发育的潜力
• 6.4.2 猕猴桃属属下分类系统及其父系传代线的系统发育
• 6.4.3 部分分类群间的关系
• 第7章 猕猴桃属线粒体atpA基因及3个内含子（rps3-int，nad2-3i，nad2-4i）序列分析及其系统发育研究
• 7.1 引言
• 7.2 材料与方法
• 7.2.1 植物材料
• 7.2.2 植物基因组 DNA的提取及纯化
• 7.2.3 PCR扩增与测序
• 7.2.4 序列比对、数据分析和系统发育分析
• 7.3 结果与分析
• 7.3.1 序列分析
• 7.3.2 系统发育分析
• 7.4 讨论
• 7.4.1 4 mtDNA基因或内含子的序列变异及其解决属下系统发育的潜力
• 7.4.2 猕猴桃属属下分类系统及其母系传代线的系统发育
• 7.4.3 部分分类群间的关系
• 第8章 总结与展望
• 8.1 本研究的主要研究结论与揭示的规律
• 8.1.1 猕猴桃属植物丰富的核质遗传多样性
• 8.1.2 猕猴桃属核-质3基因组的系统发育的一致性
• 8.1.3 双亲核DNA、母系mtDNA、父系cPDNA系统发育的不一致
• 8.1.4 猕猴桃属植物属下分类系统及其系统发育
• 8.1.5 关于部分分类群修订的建议
• 8.2 本研究中存在的问题及进一步研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录