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巨龙竹资源现状以及基于叶绿体trnG-trnT序列的分子谱系地理学初步研究

作　者: 谷志佳
导　师: 杨汉奇
学　校: 西南林业大学
专　业: 植物学
关键词: 巨龙竹秆型分子谱系地理学遗传多样性遗传结构
分类号: S795
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

巨龙竹（DendrocalamussinicusChiaetJ.L.Sun）也称歪脚龙竹，是禾本科竹亚科多年生植物。巨龙竹是世界上目前已知最高大的竹种，特有分布于滇南、滇西南的局部区域，具有较高的经济价值和民族文化保护价值。巨龙竹的秆型在自然分布区中存在两种主要的稳定类型：“通直型”和“歪脚型”。本文旨在从“居群”的角度全面调查巨龙竹的资源现状，并通过对巨龙竹的的分子谱系地理学的研究，初步探讨其遗传多样性水平、遗传结构及谱系地理结构，从而为巨龙竹资源保护和利用提供遗传背景方面的科学依据。研究结果显示巨龙竹分布区域十分狭窄，以滇西南的沧源、西盟和孟连3个县为中心，集中分布于22°09′～23°30′N，98°56′～99°37′E，海拔1000-1500ｍ之间的低、中山区。同时，巨龙竹秆型依照分布区由南向北表现出明显的弯曲型———弯曲型与通直型混生（混生型）———通直型的变化趋势。种群平均胸径与分布区海拔之间呈现极显著的正相关关系。巨龙竹野外多见零星开花，以通直型为主，但结实少见且结实率低，约为0.34%～0.64%，这可能主要是由于个体零星开花以及小花雌雄异熟等原因造成的结果。土蜂（ApisceranaFabricius）的访问可能是巨龙竹有性繁殖中传粉的重要补充方式。经过筛选引物，确定以变异位点比率最高的叶绿体非编码区片段trnG-trnT作为谱系地理学研究的指示片段，该片段长1149bp。利用trnG-trnT序列，以18个巨龙竹居群共226个个体为材料，检测到9种单倍型，发现10个居群为单态居群。单倍型谱系关系和网状分析结果显示，单倍型大体上呈环状结构，单倍型H1是广布单倍型，单倍型H3可能是最古老的单倍型。单倍型H3为WQ组的私有单倍型。以麻竹DendrocalamuslatiflorusMunro为外类群构建的各单倍型间的NJ树显示，巨龙竹的9个单倍型可分为两个支持率较低的分支，包含于HS组的单倍型H2、H4、H5聚于一支，而单倍型H1、H3、H6、H7、H8、H9聚于另一分支。失配分析和中性检测的结果显示，巨龙竹在总体水平上为双峰曲线，表明其居群在历史上是处于稳定的动态平衡的状态。Fu’sFs和Tajima’sD值均不显著，说明该物种在总体水平上没有发生瓶颈效应或者迅速扩张，支持了可能不存在谱系地理结构这一结果。根据巨龙竹秆型的特点，将其分为3个组，即通直组（TZ）、弯曲组（WQ）和混生组（HS）。遗传多样性分析结果显示现有巨龙竹居群具有较高的遗传多样性（HT=0.523，π=0.00366），居群间有明显的遗传分化（GST=0.746，NST=0.729）。遗传变异结构为：49.56%的变异分布于组间，组内居群间的遗传变异仅占8.26%，居群内的变异为42.18%。这说明不同组间及居群内存在着显著的遗传分化，而组内居群间的遗传分化不明显。巨龙竹的遗传多样性可能与其秆型丰富的自然变异相关；现存遗传结构可能是由于分布区域狭窄、种源稀少、开花特性（零星开花，结实率低）和生境破碎所导致的遗传漂变和近交不利，以及人为引种栽培等因素所造成的。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
1 研究概述  10-19
  1.1 巨龙竹研究概述  10-12
    1.1.1 巨龙竹生物学特征  10-11
    1.1.2 巨龙竹资源分布特点  11-12
    1.1.3 巨龙竹遗传分化的研究  12
  1.2 分子谱系地理学的研究概述  12-18
    1.2.1 谱系地理学的概念  12-13
    1.2.2 谱系地理学的相关理论  13-15
    1.2.3 居群谱系地理格局类型  15-16
    1.2.4 谱系地理学的研究方法  16-18
  1.3 本论文的研究目的和拟解决的问题  18-19
2 材料与方法  19-27
  2.1 实验材料  19
  2.2 试验方法  19-22
    2.2.1 DNA提取  19-20
    2.2.2 DNA样品浓度、纯度的测定  20
    2.2.3 PCR反应  20-21
    2.2.4 测序反应  21-22
  2.3 数据分析  22-27
    2.3.1 巨龙竹的平均胸径与海拔的相关性的统计分析  22
    2.3.2 DNA序列的拼接和比对  22
    2.3.3 引物筛选  22-23
    2.3.4 单倍型统计及分布图  23
    2.3.5 遗传多样性和遗传结构分析  23-24
    2.3.6 单倍型间的系统进化关系及其分歧时间的估算  24-25
    2.3.7 中性检测和失配分析  25-27
3 结果与分析  27-41
  3.1 巨龙竹分布及秆型分布特点  27-28
  3.2 巨龙竹的平均胸径与海拔的相关性  28-29
  3.3 巨龙竹开花结实习性  29-31
  3.4 总DNA的提取及浓度检测  31-33
  3.5 引物筛选  33
  3.6 PCR结果检测及测序结果  33-34
  3.7 叶绿体序列变异与单倍型统计分布  34-35
  3.8 巨龙竹的遗传多样性和遗传结构分析  35-38
  3.9 单倍型系统树的构建  38-39
  3.10 失配分析和中性检测  39-41
4 讨论  41-45
  4.1. 基于 TRNG-TRNT序列的谱系地理结构  41
  4.2 巨龙竹的遗传多样性  41-42
  4.3 巨龙竹的遗传分化与遗传结构  42-43
  4.4 巨龙竹优质种源的选择与保护  43-45
参考文献  45-53
个人简介  53-55
导师简介  55-57
致谢  57

巨龙竹资源现状以及基于叶绿体trnG-trnT序列的分子谱系地理学初步研究

内容摘要

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