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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
下 载: 11次
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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。
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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 > 麦 > 小麦
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