学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

紫茎泽兰群体遗传变异分析及化感作用相关基因的克隆

作　者: 黄文坤
导　师: 高必达；万方浩
学　校: 湖南农业大学
专　业: 植物病理学
关键词: 紫茎泽兰 扩增片段长度多态性 遗传多样性 类黄酮3′-羟化酶基因 基因克隆 原核表达
分类号: S451
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 554次
引　用: 6次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


起源于墨西哥至哥斯达黎加一带的菊科植物紫茎泽兰[Eupatorium adenophorum Sprengel；Syn．Ageratina adenophora（Sprengel）]，是我国危害最严重的外来入侵杂草之一，已广泛分布于世界热带、亚热带30多个国家和地区，破坏了入侵地的生物多样性和生态结构，对入侵地区的经济、生态和社会造成了重大损失。该恶性杂草于20世纪40年代由中缅边境传入我国，已形成了稳定的地理格局并产生了一定程度的遗传分化，在我国的入侵植物中具有代表性。因此，我们利用AFLP分子标记技术从核DNA水平研究了入侵我国的紫茎泽兰种群的遗传多样性和遗传结构，以揭示紫茎泽兰入侵过程中种群的遗传变异及地理格局，并对该杂草在我国的传播扩散方式进行推测；同时克隆了紫茎泽兰化感作用相关基因，以探讨化感作用的代谢途径及化感作用相关基因的功能，从而阐明紫茎泽兰入侵与扩散的机理，为紫茎泽兰的可持续控制提供理论依据。主要研究结果如下：1、AFLP是分析紫茎泽兰遗传多样性的有效分子标记。从64对引物中筛选出的3对多态性高的引物在62个种群中共扩增出490条带，其中多态性条带328条（PPB=66.9％），说明紫茎泽兰具有丰富的遗传多样性。在种群水平，紫茎泽兰的遗传杂合度H=0.150，Shannon信息指数I=0.236，基因流Nm=1.324。在地区水平，H=0.171，I=0.273，Nm=1.357；其中云南省的遗传多样性水平最高，其次为四川、贵州、广西，最低的为重庆。2、入侵我国的紫茎泽兰在不同的环境条件下形成了一定程度的遗传分化，种群内个体之间的变异是紫茎泽兰产生遗传分化的主要来源。遗传多样性分析表明，紫茎泽兰的遗传分化主要存在于种群内，在种群间相对较小（Gst=0.287）。遗传多样性的分子变异来源分析（AMOVA）表明，紫茎泽兰的遗传变异中仅有8.04％存在于地区间，21.71％的变异存在于地区内种群间，大部分的变异（70.25％）存在于种群内，说明不同地理群体间基因交流较少，群体内基因交流频繁。3、UPGMA聚类分析表明，62个地理种群可以分为四类，遗传多样性分布具有明显的地缘性关系，与PCO分析结果基本相似。相关性分析表明，海拔是影响紫茎泽兰遗传多样性的主要地理气候因子，紫茎泽兰的遗传多样性随海拔的升高而增加（R2=0.256，P＜0.005），随经纬度的增加而降低，随着紫茎泽兰向东、向北扩散，遗传多样性逐步降低，传入过程有明显的奠基者效应。Mantel检测表明，紫茎泽兰的遗传距离与地理距离成正相关（r=0.37，p=0.0004），地理距离越远，遗传距离越大，说明地理隔离是阻碍紫茎泽兰种群间基因交流的重要因素。4、根据遗传多样性与遗传结构研究结果推测，紫茎泽兰在中国的传播扩散主要是种子传播，其次是水流传播；多次传入是紫茎泽兰种群内遗传变异的主要来源。紫茎泽兰自上世纪40年代从中缅边境传入云南临沧一带后，逐渐向其东部和北部蔓延。向北部蔓延的种群一部分向四川攀枝花、凉山州一带扩散，一部分则沿长江流域向四川宜宾、重庆等地扩散；向东部蔓延的种群自云南思茅和文山向广西百色扩散，进而向广西南部和贵州西部、中部扩散。5、利用RACE技术扩增了紫茎泽兰与化感作用相关的类黄酮3’-羟化酶基因（F3’H，NCBI Genebank登录号为EF137714）。基因全长为1722bp，含5’非翻译区（37bp）、编码区（1533bp）和3’非翻译区（252 bp），编码570个氨基酸，理论分子量为56.8kDa，等电点为6.44。紫茎泽兰F3’H基因与翠菊（Callistephus chinenis）F3’H基因氨基酸序列相似性达64.4％，属于细胞色素P450 CYP75B亚家族。6、Southern杂交表明，F3’H基因在紫茎泽兰不同地理种群中均为单拷贝。Northern杂交表明，F3’H基因在根、茎、叶中均有表达，且在叶片中表达量最高、在根中表达量最低；F3’H基因的表达受化感物质泽兰酮诱导，在诱导12h后表达量最高，说明F3’H基因可能与紫茎泽兰的化感作用相关。F3’H基因在大肠杆菌中能表达56.8kDa的目的蛋白，并且表达量随时间延长而增加。本研究结果对阐明紫茎泽兰的入侵扩张机理、制定紫茎泽兰的遗传控制策略具有重要的理论价值与实践意义。

全文目录


摘要  6-8
Abstract  8-16
第一章 绪论  16-28
  1 生物入侵过程中的遗传多样性  16-20
    1.1 遗传多样性与入侵潜力  16-17
    1.2 遗传结构与生物入侵  17-18
    1.3 遗传多样性与入侵来源  18-19
    1.4 AFLP标记及其在入侵植物遗传多样性研究中的应用  19-20
  2 外来入侵植物的化感作用  20-23
    2.1 化感物质对受体植物的作用机理  21-22
    2.2 化感物质的种类及代谢途径  22-23
  3 紫茎泽兰的分布与入侵生物学特性  23-26
    3.1 紫茎泽兰的分布  23-25
    3.2 紫茎泽兰的入侵生物学特性  25-26
  4 本研究的内容、目的和意义  26-27
  5 本研究的技术路线  27-28
第二章 紫茎泽兰DNA提取及AFLP体系的建立  28-40
  1 材料与方法  28-33
    1.1 材料  28-29
    1.2 DNA提取及质量检测  29
    1.3 AFLP反应体系的建立与优化  29-33
  2 结果与分析  33-38
    2.1 DNA提取及检测  33
    2.2 AFLP体系的建立与优化  33-38
  3 讨论  38-40
    3.1 多糖与酚类物质等的去除  38
    3.2 AFLP反应体系中各组分的影响  38-39
    3.3 DNA提取及银染检测注意事项  39
    3.4 建立AFLP体系的意义  39-40
第三章 紫茎泽兰群体遗传多样性及遗传结构的AFLP分析  40-56
  1 材料与方法  40-46
    1.1 材料  40-41
    1.2 总DNA制备  41
    1.3 AFLP实验  41-45
    1.4 数据分析  45-46
  2 结果  46-50
    2.1 紫茎泽兰群体的遗传多样性  46-47
    2.2 紫茎泽兰群体的遗传分化与遗传结构  47
    2.3 聚类分析  47-49
    2.4 遗传多样性与地理气候因子的相关性  49-50
  3 讨论  50-56
    3.1 遗传多样性水平  50-53
    3.2 遗传结构与基因流  53-54
    3.3 遗传多样性地理生态梯度变异  54-55
    3.4 紫茎泽兰的控制策略  55-56
第四章 紫茎泽兰在中国的分布范围及其传播扩散方式推测  56-64
  1 材料与方法  56-57
    1.1 紫茎泽兰的分布范围  56-57
    1.2 紫茎泽兰的聚类分析与传播途径推测  57
    1.3 种群的地理隔离与Mantel检验  57
  2 结果与分析  57-61
    2.1 紫茎泽兰在中国的分布范围  57-58
    2.2 紫茎泽兰的系统聚类与分布格局  58-61
    2.4 紫茎泽兰在我国的传播和扩散路径推测  61
  3 讨论  61-64
第五章 紫茎泽兰类黄酮3′-羟化酶(F3′H)基因的克隆、序列分析及原核表达  64-88
  1 材料与方法  65-77
    1.1 紫茎泽兰RNA的提取  65-67
    1.2 菌株、质粒及制备方法  67-69
    1.3 引物设计及引物序列  69
    1.4 F3′H基因全长克隆与PCR产物回收  69
    1.5 序列测定与分析  69
    1.6 Southern杂交检测紫茎泽兰F3′H基因的拷贝数  69-72
    1.7 F3′H基因在不同组织中的表达水平检测  72-73
    1.8 泽兰酮诱导对F3′H基因表达水平的影响  73
    1.9 表达载体的构建与F3′H基因的原核表达  73-75
    1.10 原核表达产物的SDS-PAGE分析  75-77
  2 结果  77-84
    2.1 紫茎泽兰RNA的质量  77
    2.2 紫茎泽兰F3′H全长基因的扩增  77-78
    2.3 重组克隆的酶切与序列分析  78
    2.4 原核表达及表达产物的SDS-PAGE分析  78-81
    2.5 紫茎泽兰F3′H基因的拷贝数分析  81-82
    2.6 F3′H基因在不同组织中的表达特性分析  82-83
    2.7 泽兰酮诱导对F3′H基因表达的影响  83-84
  3 讨论  84-88
第六章 结论与展望  88-90
  1. 结论  88-89
  2. 本研究的创新之处  89
  3. 展望  89-90
参考文献  90-103
缩略词表  103-104
致谢  104-105
作者简介  105

相似论文

  1. 拟南芥胱硫醚-γ-合成酶（D-AtCGS）基因在大肠杆菌中的表达及抗血清制备,Q943.2
  2. 红肉脐橙和‘国庆四号’温州蜜柑中CHS和CHI基因的克隆与表达及其对类黄酮积累的调控机制,S666.4
  3. 南极冰藻GPx、GST和SAHH基因的克隆、定量分析及原核表达载体的构建,Q943.2
  4. 草鱼呼肠孤病毒vp5、vp7基因cDNA的克隆、表达及VP5、VP7蛋白亚细胞定位研究,S941.41
  5. 草鱼呼肠孤病毒vp6和ns38基因的克隆、表达及VP6和NS38免疫原性研究,S941.41
  6. 夏季湖光岩玛珥湖浮游细菌和浮游活性菌遗传多样性的比较,Q938
  7. 军曹鱼生长激素基因（GH）的克隆和表达,Q786
  8. 利用AFLP标记对四个多鳞鱚群体的遗传结构分析,S917.4
  9. 湛江北部湾深水海域马氏珠母贝四种壳色选育系F5的生长速度、生长模型及其遗传多样性的SSR分析,S968.31
  10. Pseudomonas sp.RT-1低温脂肪酶发酵条件优化、纯化及基因的克隆表达,TQ925
  11. 小麦黄花叶病毒（WYMV）RNA2编码基因的功能研究,S435.121
  12. 河南省小麦纹枯病菌致病力分化及遗传多样性研究,S435.121
  13. 21个荷花品种遗传多样性的ISSR分析,S682.32
  14. 红笛鲷清道夫受体B型Ⅰ类和抗冻蛋白Ⅱ型基因的克隆、表达与定量分析,S917.4
  15. 羊种布鲁氏菌16M优势蛋白抗原的鉴定,S852.61
  16. 棉铃虫NADPH-细胞色素P450还原酶基因的克隆、时空表达及RNA干扰,S435.622.3
  17. 中国玉米南方锈菌的分子遗传多样性和超微结构研究,S435.131.4
  18. 运用SRAP和SSR分子标记研究粉花石斛的遗传多样性和居群遗传结构,S567.239
  19. 硅、硫对水稻砷吸收、积累的影响机制研究,S511
  20. 夏南牛和皮南牛微卫星标记研究及生长发育模型的建立,S823
  21. 多菌灵降解菌的分离鉴定、生物学特性及多菌灵水解酶基因的克隆和表达研究,X172

中图分类: > 农业科学 > 植物保护 > 有害植物及其清除 > 杂草
© 2012 www.xueweilunwen.com