克隆植物喜旱莲子草在不同温度驯化过程中的表观遗传变异及其适应意义

论文摘要

很多遍布全球的入侵植物都可以通过克隆生长进行繁殖,虽然遗传多样性不高,却能占据多样的异质环境,表观遗传变异可能是其重要的适应机制。入侵植物喜旱莲子草在中国完全以克隆生长的形式进行扩散,几乎没有遗传变异,却占据了黄河以南包括温带、亚热带、热带等在内的广阔地理分布区,表观遗传变异介导的对不同温度的驯化适应可能在其成功入侵中发挥了重要作用,但目前研究较少。本研究沿中国最冷月最低温度梯度,采集了8个种群的喜旱莲子草样本,包括两个温带种群(济南和洛阳)、三个亚热带种群(上海、南昌和昆明)、三个热带种群(景洪、北海和三亚),然后在人工气候箱中模拟设置济南(温带)和海口(热带)的四季温度环境进行驯化培养,无性传代。利用甲基化敏感扩增片段多态(MSAP)标记分析野外种群以及驯化1代和4代后的种群样本,检测其DNA甲基化变异的变化趋势,并将驯化培养后的喜旱莲子草样本在两种模拟条件下进行交互移植,测定关键表型性状的变异,探讨其对温度适应性的贡献。研究结果如下:(1)喜旱莲子草的野外种群之间存在的DNA甲基化分化可能与温度有关。沿最冷月最低温度梯度采集的8个喜旱莲子草种群在PCoA空间中聚成三个组,刚好与气候区一致。(2)野外种群表现出来的DNA甲基化分化在移植到模拟济南和模拟海南的温度条件下,具有短暂的遗传稳定性,但随着驯化时间延长,其无性系后代的表观遗传分化逐渐减弱,特别是在有低温胁迫时,表现出明显的趋同。这些结果暗示野外种群的表观遗传变异并不是随机产生和积累的,而是对不同温度环境的主动响应或适应。(3)不同温度驯化下培养的喜旱莲子草在生长、侧芽数量、叶形等方面均有明显差异,可能具有适应意义。模拟温度交互移植实验表明,在模拟济南温度条件下驯化培养的喜旱莲子草与模拟海口的材料相比,侧芽及叶片数量更少、茎长累积增长量更高。这些结果暗示,不同的温度驯化能引起表型变异,可能各具有适应意义。本研究揭示了克隆植物喜旱莲子草在不同温度梯度的地理环境中的表观遗传变异模式,初步证实DNA甲基化变异可以对不同的温度驯化条件产生主动响应或适应,并伴随着一系列表型变异,可能有助于喜旱莲子草适应不同的温度环境。这些结果有助于更好的防控入侵种喜旱莲子草、更深入理解表观遗传变异在克隆植物中的适应意义。

论文目录

摘要

Abstract

第一章引言

1.1 表观遗传学研究进展

1.1.1 表观遗传学

1.1.2 表观遗传变异与适应性进化

1.1.3 表观遗传与驯化

1.1.4 植物DNA甲基化

1.2 克隆植物喜旱莲子草的研究进展

1.2.1 喜旱莲子草的特性

1.2.2 喜旱莲子草的入侵分布现状

1.2.3 喜旱莲子草对不同环境的适应对策

1.3 喜旱莲子草对不同温度环境的适应

1.3.1 假说与科学问题

1.3.2 研究思路及技术路线

第二章喜旱莲子草在不同温度驯化下的DNA甲基化变异动态

2.1 采样策略

2.2 温度驯化实验

2.2.1 实验内容

2.2.2 温度设置

2.3 分子实验

2.3.1 DNA的提取

2.3.2 MSAP实验流程

2.4 数据分析

2.5 结果

2.5.1 组织DNA提取结果

2.5.2 MSAP分析结果

第三章喜旱莲子草在不同温度驯化下的形态特征对比分析

3.1 材料与方法

3.1.1 培养箱交互移植

3.1.2 形态指标的测定

3.1.3 数据分析

3.2 结果

3.2.1 茎长相对增长量、茎长累积增长

3.2.2 叶长、叶宽

3.2.3 侧芽数、叶数

第四章讨论

4.1 DNA甲基化调控喜旱莲子草适应不同温度环境

4.1.1 不同温度环境培养下喜旱莲子草DNA甲基化变异

4.1.2 不同温度环境培养下喜旱莲子草表型适应意义

4.2 表观遗传有利于克隆植物的适应进化

4.3 喜旱莲子草的扩散风险分析

4.4 对管理喜旱莲子草的启示

第五章结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

附录

参考文献

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 鲁婷

导师: 耿宇鹏

关键词: 喜旱莲子草,克隆植物,表观遗传,甲基化,温度驯化

来源: 云南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学,生物学

单位: 云南大学

分类号: Q943.2

总页数: 88

文件大小: 5903K

下载量: 82

克隆植物喜旱莲子草在不同温度驯化过程中的表观遗传变异及其适应意义

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢