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基于ISSR分子标记和trnQ-rps16序列的赖草属植物系统发育分析

作　者: 郭国业
导　师: 杨瑞武
学　校: 四川农业大学
专　业: 植物学
关键词: 赖草属分子标记叶绿体基因系统发育关系遗传多样性 ISSR trnQ-rps16
分类号: Q949
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

赖草属Leymus Hochst是禾本科poaceae小麦族Tritieeae Dumortier的一个重要多年生属,全世界有约32个种和19个亚种,多分布于欧亚大陆和北美的高山,南美也有少量分布。该属植物中的多数物种为草原和草甸的主要组成成分,许多种类是优良的牧草,具有较高的饲用价值。赖草为中旱生植物,适应幅度相当广泛,从暖温带、中温带的森林草原到干旱草原、荒漠草原、草原化荒漠,以至在4500米以上的高寒地带都有分布。多数赖草属物种具有较强的耐盐碱、抗寒、耐旱等生境适应性,以及抗病、抗虫、穗大、粒多和高光效等优良性状,成为麦类作物和牧草遗传改良、育种的重要基因资源。然而,有关赖草属的系统地位与物种界限、种间亲缘关系、NsXm基因组组成和来源等问题,目前仍存在较大的分歧。本研究利用Inter simple sequence repeats (ISSR)分子标记和叶绿体trnQ-rpsl6基因序列对赖草属植物和新麦草属(Ns)、拟鹅观草属(St)、冰草属(P)、澳冰草属(W)、大麦属(H)和偃麦草属(Ee)等近缘二倍体属植物进行了遗传多样性分析、系统发育重建和网状进化分析,探讨赖草属植物的种间关系及其与近缘二倍体属物种的系统关系、Ns基因组的供体来源和Xm基因组的起源。主要的结果如下：1.利用ISSR分子标记对赖草属植物22个种、2个亚种,共41份材料和拟鹅观草属、新麦草属、澳冰草属、偃麦草属和大麦属5个近缘二倍体属6个物种进行遗传多样性评价和系统发育分析。利用ISSR分子标记数据计算遗传相似系数(GS值)并进行UPGMA聚类分析,结果显示：①筛选的29个ISSR引物共扩增出376条清晰度高、重复性强的多态性条带,其中368(97.87%)条具有多态性,表明ISSR标记在赖草属和近缘属物种间具有丰富的多态性。②Nei’s遗传相似系数和UPGMA聚类图显示,赖草属和近缘二倍体物种具有较高的遗传多样性,赖草属种间遗传多样性较种内丰富。③来自北美的L. hybrid、L. triticoides、L. ambiguous、L. salinus、L. innovatus和L. cinereus与来自中亚的赖草聚在一起,表明北美赖草与中亚的部分赖草关系接近,推测其祖先物种可能来自于中亚。④L. duthiei与赖草属物种聚为一支,表明其与赖草属亲缘关系较近,支持将L.duthiei组合到赖草属中。⑤Psathyrostachys fragilis与40个赖草属植物聚在第一支中,表明赖草属植物与新麦草属亲缘关系密切,支持赖草属植物的Ns基因组来源于新麦草属oAustralopyrum retrofractum与部分赖草属植物聚在同一亚支,推测W基因组可能参与了部分赖草属物种的起源。2.对25个种共36份赖草属植物和新麦草属(Ns)、拟鹅观草属(St)、冰草属(P)、澳冰草属(W)、大麦属(H)和偃麦草属(Ee)6个小麦族单染色体组的11份近缘二倍体属植物的叶绿体trnQ-rpsl6基因序列重建系统发育树和单倍型网状进化结构,进行系统发育关系和基因谱系分析。邻接法系统发育分析和网状进化分析支持三个主要的分化支：Ns, St和Xm。序列多样性和谱系分析表明：①主要来自中亚地区和地理学邻近地区的赖草属植物聚在一起,亲缘关系密切,部分青藏高原赖草属植物形成一个独立的分支,表明青藏高原赖草进化较为明显。②多数北美赖草和欧亚赖草形成独立分支,显示北美赖草和欧亚赖草在地理谱系进化较为明显；部分北美赖草与中亚赖草关系较近,表明赖草属物种在地理进化过程中的连续性。③多数欧亚赖草和新麦草属有着明显的亲缘关系,Psathyrostachys juncea可能作为多倍体欧亚赖草属的Ns基因组的主要供体,同时可能存在不同的新麦草属植物参与了赖草属物种基因组的形成。④Xm基因组与Pseudoroegneria的St基因组,Lophopyrum的Ee基因组,Australopyrum的W基因组和Agropyron的P基因组关系较近,推测可能来源于St、Ee、W和P基因组。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
1 文献综述  11-20
  1.1 赖草属的分类历史  11-12
  1.2 赖草属的形态特征  12
  1.3 赖草属的地理分布  12-13
  1.4 赖草属的系统分类与研究进展  13-16
    1.4.1 形态学研究  13-14
    1.4.2 核型研究  14
    1.4.3 基因组组成研究  14-15
    1.4.4 分子系统学研究  15-16
  1.5 本研究的方法  16-19
    1.5.1 ISSR 分子标记  17-18
    1.5.2 叶绿体trnQ-rps16基因  18-19
  1.6 立题依据  19-20
2 材料与方法  20-28
  2.1 实验材料  20
  2.2 实验方法  20-27
    2.2.1 总DNA提取  20-24
    2.2.2 ISSR分子标记  24-25
      2.2.2.1 ISSR引物筛选  24
      2.2.2.2 PCR扩增  24
      2.2.2.3 扩增产物检测  24-25
    2.2.3 叶绿体trnQ-rps16序列  25-27
      2.2.3.1 PCR扩增  25
      2.2.3.2 PCR扩增产物回收与纯化  25-27
      2.2.3.3 PCR纯化产物测序  27
  2.3 数据分析  27-28
    2.3.1 ISSR数据分析  27
    2.3.2 trnQ-rps16数据分析  27-28
3 结果与分析  28-39
  3.1 ISSR分析  28-34
    3.1.1 ISSR多态性  28-29
    3.1.2 遗传多样性和UPGMA聚类分析  29-33
    3.1.3 主成分(PCA)分析  33-34
  3.2 trnQ-rps16分析  34-39
    3.2.1 trnQ-rps16序列分析  34-36
    3.2.2 系统发育分析  36-37
    3.2.3 网状支系分析  37-39
4 讨论  39-45
  4.1 ISSR分子标记的多态性  39-40
  4.2 trnQ-rps16基因多样性和系统分析的有效性  40-41
  4.3 赖草属与新麦草属植物关系  41-42
  4.4 赖草属的Xm基因组来源  42-43
  4.5 赖草属种间关系分析  43-45
参考文献  45-53
致谢  53-54
攻读学位期间发表的论文  54

基于ISSR分子标记和trnQ-rps16序列的赖草属植物系统发育分析

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