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小麦族St基因组植物分子系统发育与分类

作 者: 李晓涛
导 师: 严学兵;王成章
学 校: 河南农业大学
专 业: 草业科学
关键词: 小麦族 St基因组 ITS序列 杂交-分化 系统发育 多倍体
分类号: S512.1
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
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内容摘要


小麦族St基因组植物包含着小麦族中一半以上物种,含有小麦育种中需要的大量的抗病和抗逆基因,为麦类作物的改良和育种及提高牧草品质提供了很好的基因资源。在进行植物分子系统发育学研究的过程中,选择进化速率适宜的基因或者DNA片段对于正确的系统发育关系的推断非常重要。由于植物的核基因nrDNA ITS进化速率较快,可以提供较为丰富的信息位点,目前该基因已经被广泛应用于研究被子植物近缘属间、种间等分类阶元地系统发育关系。国内外的学者在小麦族St基因组植物内各分类群间的系统发育关系问题上存在部分分歧,因此有必要进一步研究进行深入探讨。本研究以nrDNA ITS序列为研究对象,对于小麦族St基因组植物中的拟鹅观草属、披碱草属、偃麦草属和大麦属的17个种36份材料以及一个外类群扁穗雀麦的ITS区全序列进行了测定,利用系统发育分析软件对测得的数据进行了分析。主要研究结果如下:1.通过引物设计、PCR、克隆、测序、序列同源性比对及聚类分析,得到了小麦族St基因组植物供试材料的ITS序列,并进行了相应的系统发育分析。2.在本研究中小麦族St基因组植物的17种36份材料中,包括5种GeneBank中已经发表的该类群植物所有nrDNA ITS序列进行综合分析时,数据的信息位点达到了13.2%,由此可见,在整个小麦族St基因组植物中,nrDNA ITS序列信息位点相对比较丰富。3.根据小麦族St基因组植物的二倍体基因组来源划分, nrDNA ITS系统发育树分成H, Ee和St三个分支。如,(1)H分支中,StH基因组的5-Elymus.glaucus与H基因组的二倍体植物聚在一起,说明5-Elymus.glaucus材料含有H基因组的ITS,这从分子水平支持了其StH基因组的细胞学数据结果.然而, StY基因组的25-Elymus burchan-buddae与H基因组的二倍体植物聚在一起,显然说明该材料亦含有H基因组的ITS,这说明25-Elymus burchan-buddae在其进化过程中经历了来自含H基因组植物个体的渐渗事件。(2)Ee分支也从分子数据支持了9-Elytrigia.intermedia材料含有Ee基因组。(3)St分支是系统树上最大的分支,几乎包括了本研究中的所有材料,这进一步说明这些材料都含有St基因组。4.小麦族St基因组植物nrDNA ITS系统发育树的St分支可再分成2个亚支,一个亚支以Elymus.cylindricus物种为主,一个亚支以Elymus.tangutorum为主,这说明这两个物种的种内关系近,也说明这些材料可能是独立起源的。但St分支内其他材料没有形成明显的种间或种内关系,说明这些材料可能是多次起源,或者这些材料经历了多次杂交渐渗事件。5.本研究随即选取3个克隆进行测序,系统树结果表明本研究几乎获得了所有材料的St基因组的ITS序列。不仅如此,本研究还获得的Ee和H基因组的序列将为后续工作打下坚实有效的基础。

全文目录


致谢  4-8摘要  8-91 文献综述  9-17  1.1 小麦族St 基因组植物的概述  9  1.2 小麦族St 基因组植物分子系统学研究  9-10  1.3 小麦族St 基因组植物的生物系统学概述  10-11  1.4 小麦族St 基因组植物分子系统学研究进展  11-13    1.4.1 多基因序列为小麦族St 基因组植物分子系统学研究提供新的证据  11    1.4.2 叶绿体基因和核基因及其用途  11-12      1.4.2.1 叶绿体trnL-trnF 间隔区  11      1.4.2.2 叶绿体matK 基因  11-12      1.4.2.3 核糖体rDNA ITS  12      1.4.2.4 低拷贝核基因rpb2  12    1.4.3 开展St 基因组植物分子系统学研究的合理性  12-13  1.5 小麦族St 基因组植物的复杂的分子系统学关系  13-15    1.5.1 物种的复杂性  13    1.5.2 分子系统学研究进展  13    1.5.3 蛋白质水平  13    1.5.4 传统分子标记水平  13-14    1.5.5 基因序列水平  14-15  1.6 小麦族St 基因组植物分子系统发育关系所涉及的进化问题  15-16    1.6.1 多倍体的形成  15    1.6.2 二倍体、四倍体和六倍体进化关系和分化途径  15    1.6.3 正确揭示该类群分子发育关系需要更多的研究资料  15-16  1.7 结语  16-172 引言  17-183 材料与方法  18-26  3.1 试验材料  18-19  3.2 主要仪器与试剂  19-21    3.2.1 主要仪器  19    3.2.2 主要试剂  19-20    3.2.3 所用溶液及配置  20-21      3.2.3.1 溶液的配置  20      3.2.3.2 培养基的配置  20-21  3.3 试验方法  21-26    3.3.1 基因组的提取  21    3.3.2 PCR 扩增  21-22    3.3.3 PCR 产物的纯化回收  22-23    3.3.4 PCR 产物的克隆  23-25      3.3.4.1 连接  23-24      3.3.4.2 转化  24      3.3.4.3 阳性克隆菌的检测  24-25    3.3.5 测序  25    3.3.6 数据分析  25-264 结果与分析  26-34  4.1 ITS 序列分析  26-30    4.1.1 序列提交申请登陆GenBank 核苷酸数据库  26    4.1.2 同源性比较分析  26    4.1.3 各类植物ITS 的序列长度和(C+G)含量比较  26-27    4.1.4 ITS 序列分析  27-28    4.1.5 基于ITS 序列分析各植物之间的遗传距离  28-30  4.2 系统发育分析  30-34    4.2.1 外类群的选择  30    4.2.2 最大简约(MP)系统树  30-31    4.2.3 邻接法(NJ)构建系统树  31    4.2.4 分子系统树的比较和分析  31-345 讨论  34-37  5.1 小麦族St 基因组多倍体植物基因组来源的分子数据  34  5.2 关于St 基因组多倍体植物的系统学关系  34  5.3 ITS 序列在St 基因组多倍体植物的进化规律  34-35  5.4 ITS 序列在植物系统发育研究中的价值  35-376 结论与展望  37-39  6.1 结论  37  6.2 展望  37-39参考文献:  39-46Abstract  46-48附录I  48-53

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > > 小麦
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