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分子标记技术在中国濒危植物遗传分析中的应用 ——以四合木、蒙古沙冬青为例

2020-12-08阅读(312)

分子标记技术在中国濒危植物遗传分析中的应用 ——以四合木、蒙古沙冬青为例

论文摘要

蒙古沙冬青（Ammopiptanthus mongolicus）是沙冬青属（Ammopiptanthus）多年生植物,是中国特有植物,也是阿拉善荒漠区的建群植物。四合木（Tetraena mongolica Maxim）属蒺藜科（Zygophyllaceae）植物,是中国特有孑遗植物。本研究采集了不同居群的蒙古沙冬青和四合木野生个体叶片组织,利用DNA测序技术、SSR分子标记技术、ISSR分子标记技术从分子水平上研究了蒙古沙冬青、四合木居群的遗传多样性、遗传结构和遗传变异,结合地理环境因子进行相关性分析,主要研究结果如下:（1）利用叶绿体非编码片段psbC-trnS对蒙古沙冬青9个野生居群的cpDNA进行测序,排序后的序列总长度为1493～1545 bp,共计103个变异位点。根据序列变异位点共确定出12种单倍型,其中H2单倍型分布最广,推测其可能是祖先单倍型。物种水平上单倍型多样性（Hd）指数为0.29748,核苷酸多样性（π）指数为0.00166;居群水平上Hd指数介于0-0.81319之间。总的遗传多样性Ht为0.309（0.0903）高于居群间基因多样性Hs为0.293（0.0784）,基因交流大部分在居群内部。居群间的遗传分化系数NST=0.018小于GST=0.053（p>0.05）,表明居群不存在明显的谱系地理结构。中性检验结果认为内蒙古西部地区蒙古沙冬青居群拒绝中性进化,群体历经扩张或者基因座位受到负选择作用。（2）基于ISSR分子标记对蒙古沙冬青9个居群的进行遗传多样性研究,10条ISSR引物共检测到83个条带,每条引物6-11个,平均8.3个;居群平均多态性位点百分率（PPB）46.85%;Nei’s 遗传多样性指数（H）为 0.1643,Shannon 信息指数（Ⅰ）为 0.2449,蒙古沙冬青的遗传多样性水平较低;基因分化系数（Gst）为0.3118,居群间的遗传差异（31.18%）,居群内的遗传差异（68.82%）;基因流Nm=1.1034,居群间的基因流比较丰富;聚类分析表明9个蒙古沙冬青居群可分为三大类群。（3）基于SSR分子标记对中国特有种四合木6个居群进行遗传多样性研究,13对SSR引物扩增发现四合木的遗传多样性水平较高,等位基因丰富度（AR）平均为9.7,Shannon指数（Ⅰ）平均为1.864,居群杂合子较高,居群处于随机交配状态;Fst平均值为0.055,一致度均值为0.7495,表明研究区的四合木居群间发生了很小的遗传分化;居群间的基因流平均值为5.171,存在广泛的基因流动;Structure、UPGMA、PCoA分析均表明居群分化不大,聚类不明显;13个位点的哈迪温伯格检验认为一半居群中存在不平衡现象,存在近交衰退的风险。（4）蒙古沙冬青的遗传参数与海拔具有一定相关性（0.436）,但是与其他地理因子相关性很弱（-0.184）;四合木的遗传参数与温度（-0.267）、降水（0.368）表现出了一定的相关性,与风速未表现出相关性（-0.021）,因此温度、水分可能是四合木遗传结构形成的强有力驱动因子;遗传距离与地理距离表现出了一定的相关性（0.454）。（5）综合遗传多样性分析结果,DNA测序技术和微卫星标记技术都适用于遗传多样性研究。测序技术能在核苷酸水平挖掘物种单个或多个碱基的遗传突变,从而在遗传变异分析以及谱系地理学分析上发挥作用;而微卫星分子标记技术以序列的长短变化作为依据,仍然是物种遗传图谱建立、遗传结构分析的经典方法。综合以上结果,本研究对蒙古沙冬青和四合木的物种保护及可持续利用提出相关建议:针对蒙古沙冬青野生遗传资源,除了采取就地保护策略保障其原始居群的遗传多样性外,建议采用不同地区蒙古沙冬青种质资源以进行引种育种,保证基因的流动。针对四合木野生遗传资源,采取就地保护策略,保障其原始居群的遗传多样性,并结合环境因子可进行迁地保护。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 引言
  •   1.1 研究背景
  •     1.1.1 遗传多样性概述
  •     1.1.2 蒙古沙冬青的概述
  •     1.1.3 四合木的概述
  •   1.2 分子标记技术概述
  •     1.2.1 生物化学标记法
  •     1.2.2 第一代分子标记
  •     1.2.3 第二代分子标记
  •     1.2.4 第三代分子标记
  •   1.3 国内外研究进展
  •     1.3.1 濒危植物遗传多样性研究进展
  •     1.3.2 濒危植物保护现状
  •   1.4 研究目的、意义及技术路线
  •     1.4.1 研究目的及意义
  •     1.4.2 研究内容
  •     1.4.3 技术路线
  • 2 实验材料与方法
  •   2.1 实验材料
  •     2.1.1 供试植物
  •     2.1.2 研究区概况
  •     2.1.3 试剂与仪器设备
  •   2.2 实验方法
  •     2.2.1 基因组DNA提取
  •     2.2.2 蒙古沙冬青cpDNA片段测序
  •     2.2.3 蒙古沙冬青ISSR分子标记
  •     2.2.4 四合木SSR分子标记
  •     2.2.5 数据处理和相关性检验
  • 3 结果与分析
  •   3.1 基于叶绿体DNA单倍型的蒙古沙冬青遗传多样性分析
  •     3.1.1 序列特征及单倍型分析
  •     3.1.2 叶绿体DNA单倍型之间的亲缘关系
  •     3.1.3 遗传多样性格局
  •     3.1.4 中性检验和失配分析
  •   3.2 基于ISSR分子标记的蒙古沙冬青遗传多样性分析
  •     3.2.1 蒙古沙冬青ISSR扩增多态性分析
  •     3.2.2 蒙古沙冬青遗传多样性分析
  •     3.2.3 蒙古沙冬青的遗传结构
  •     3.2.4 蒙古沙冬青的聚类分析
  •     3.2.5 不同分子标记技术结果对比
  •   3.3 基于SSR分子标记的四合木遗传多样性分析
  •     3.3.1 四合木遗传多样性分析
  •     3.3.2 四合木居群的遗传分化
  •     3.3.3 四合木的遗传结构分析
  •     3.3.4 四合木的遗传距离和聚类分析
  •     3.3.5 哈迪温伯格平衡检验
  •   3.4 遗传多样性与地理因子相关性检验
  •     3.4.1 蒙古沙冬青遗传参数与环境因子相关性分析
  •     3.4.2 四合木遗传多样性与环境因子相关性
  • 4 讨论
  •   4.1 基于叶绿体DNA单倍型的蒙古沙冬青遗传多样性分析
  •   4.2 基于ISSR分子标记的蒙古沙冬青遗传多样性分析
  •   4.3 基于SSR分子标记的四合木遗传多样性分析
  •   4.4 不同分子标记在遗传多样性研究中的应用对比
  •   4.5 遗传多样性与地理因子相关性分析
  • 5 结论
  •   5.1 本研究主要结论
  •   5.2 本研究创新之处
  •   5.3 本研究不足之处及未来展望
  • 缩略语表
  • 参考文献
  • 致谢
  • 发表文章目录

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 沈奇

    导师: 张银东,关潇

    关键词: 蒙古沙冬青,四合木,分子标记,遗传多样性,物种保护

    来源: 海南大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学,生物学

    单位: 海南大学

    分类号: Q943

    DOI: 10.27073/d.cnki.ghadu.2019.000329

    总页数: 69

    文件大小: 5558K

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