针茅属植物水孔蛋白基因多态性分析及分子进化的研究

论文摘要

本研究以分布于内蒙古的草甸草原、典型草原、荒漠草原及荒漠上的针茅属植物为研究对象,克隆了7个物种针茅的水孔蛋白基因片段1120bp （GenBank登录号: EF061925-EF061931）。测序后用生物学软件,对其序列结构、核苷酸组成进行了初步研究,并构建了针茅属植物水孔蛋白基因进化树,同时利用PCR-SSCP分析方法研究了水孔蛋白基因的第一外显子和第一内含子的多态性。结果表明,针茅AQP基因含有3个外显子和2个内含子,外显子的大小,内含子的位置都有很高的保守性。外显子1有3种基因型（AA, BB,CC）,内含子1有4种基因型（DD,EE,FF,GG）,多态性只存在于物种间,而物种内均未发现多态性。针茅AQP基因所编码的蛋白质中,极性氨基酸含量高于非极性氨基酸,带正电荷的氨基酸含量高于带负电荷氨基酸。构建的三种进化树的树型基本一致,进化关系最近的是贝加尔针茅（BJE）和大针茅（DZM）,支持率高于90%,然后是克氏针茅（KS）,支持率也达到了70%以上,长芒草（CMC）和短花针茅（DH）在同一分枝上,支持率同样高于70%,戈壁针茅（GB）与针茅属植物其它物种形成了明显的进化分枝,进化关系与针茅生境替代性具有一致性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1 针茅属植物简介
• 1.1 针茅属植物的分类及地理分布
• 1.2 针茅属植物的研究状况
• 2 水孔蛋白的研究进展
• 2.1 水孔蛋白的发现
• 2.2 水孔蛋白的结构和透水机制
• 2.3 植物水孔蛋白的分类
• 2.4 水孔蛋白在植物中的存在部位
• 2.5 植物水孔蛋白的功能调节及对干旱的响应
• 3 生物进化理论研究的进展
• 3.1 分子生态学的产生与发展
• 3.2 分子生态学研究范畴
• 3.3 分子进化学说的发展
• 4 植物的单核昔酸多态性及其在作物遗传育种中的应用
• 4.1 单核昔酸多态性及其优点
• 4.2 植物目的性状相关SNP 的发现
• 4.3 SNP 在作物遗传育种上的应用
• 4.4 SNP 应用于进化和种群多样性的研究
• 5 PCR-SSCP 技术的原理
• 6 本研究的目的和意义
• 2 材料与方法
• 1 实验材料
• 1.1 材料来源
• 1.2 仪器设备
• 1.3 主要试剂及溶液配制
• 2 实验方法
• 2.1 叶片的采集与处理
• 2.2 基因组DNA的提取（CTAB法）
• 2.3 DNA 检测
• 2.4 PCR 反应
• 2.5 克隆与测序
• 2.6 PCR－SSCP 分析
• 3 数据分析方法
• 3.1 序列分析
• 3.2 进化树分析
• 3 结果与分析
• 1 针茅属植物水孔蛋白基因序列的扩增与鉴定
• 1.1 基因组DNA 的提取与检测结果
• 1.2 PCR 扩增及纯化结果
• 1.3 针茅属AQP 基因的克隆及鉴定结果
• 2 针茅属植物AQP 基因序列的分析
• 2.1 针茅属植物及其它物种AQP 基因序列的一级结构分析
• 2.2 AQP 基因序列的核苷酸多态位点变异
• 2.3 不同物种间AQP 基因序列的转换与颠换分析
• 2.4 AQP 基因核苷酸组成分析
• 2.5 AQP 基因密码子核苷酸组成分析
• 2.6 核苷酸变异模型分析
• 3 AQP 基因外显子氨基酸序列分析
• 3.1 氨基酸组成与含量分析
• 3.2 密码子使用频率与偏倚性分析
• 3.3 氨基酸序列的进化分析
• 4 AQP 基因分子系统发育分析
• 5 针茅属植物AQP 基因多态性分析
• 5.1 AQP 基因第一外显子PCR-SSCP 分析
• 5.2 AQP 基因第一内含子PCR-SSCP 分析
• 5.3 各位点基因型频率和等位基因频率分析
• 4 讨论
• 1 PCR-SSCP 分析的影响因素
• 1.1 PCR 产物的大小
• 1.2 聚丙烯凝胶浓度
• 1.3 变性温度与时间
• 2 SSCP 基因型的确定
• 3 针茅属植物AQP 基因序列结构、组成特点
• 4 密码子的偏好性
• 5 AQP 基因进化树分析
• 6 针茅属植物不同物种水孔蛋白基因的多态性
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 作者简介