异质环境对弯孢节丛孢群体分化及有性生殖的影响

论文摘要

有性生殖的维持和进化一直受到生物学家的关注,目前关于异质环境促进有性生殖进化的少量证据都是在实验室人工模拟的结果,因时间跨度不够长和环境成分简单而受到质疑。滇池是云南有名的淡水湖泊,该湖泊不仅受到严重的氮磷污染,同时重金属含量也高于云南省土壤背景值,是天然的异质环境。弯孢节丛孢Arthrobotrys musiformis属于子囊菌门Ascomycota圆盘菌科Orbiliaceae,圆盘菌属Orbilia的无性态,广泛分布于各种生境中,既能进行有性生殖,也能进行无性繁殖,是研究生境对真菌有性生殖影响的良好材料。本研究选取从滇池底泥（简称为DC）、滇池旁的西山农田土壤（XS）、圆盘菌属子囊孢子（S）分离的三个A.musiformis 群体为研究材料,从线粒体基因组多样性的角度揭示异质环境对A.musiformi 的遗传分化及有性生殖的影响。主要研究结果如下:1.A.musiforis 的系统发育分析联合ITS,RPB2和TEF三个片段,对48个A.musiformis 菌株进行系统学分析的结果显示,所有该种菌株都聚成一支,和同属的外群少孢节丛孢A.oligospora差异明显,证明所选菌株鉴定正确。核基因分析的结果已看出,滇池底泥、子囊孢子分离的菌株聚在一支,农田土壤分离的聚在一支。2.A.musiforis 的交配型分布通过重测序获得高质量数据（clean data）,使用软件CLC Genomics Workbench组装完成后,再以A.oliospora的MAT基因（MAT1-1/MAT1-2）作为参考,进行本地blast,获得相应片段,设计引物扩增48株A.musiformis的MAT基因,获得了32条MAT1-1的序列。而有22条序列在第521-526 bp发生缺失突变,其中的68.2%是发生在来自滇池的菌株中,推测该变异与滇池的异质环境有关。在本研究中,只获得了MAT1-1,所以推测A.musiformis的交配类型为异宗配合。3.线粒体基因组的总体比较在三个群体中随机各选取一个菌株进行线粒体基因组测序,分别为子囊孢子分离的YMF1.01900S,滇池底泥的YMF1.03721 DC,农田土壤分离的YMF-1.03753 XS。三株菌线粒体基因组在大小、内含子数量及基因间隔区上有明显差异。大小依次为174085 bp,179060 bp,184443 bp,分别含有41个,42个和43个内含子,内含子占比依次增加:37.52%,45.62%,49.85%,而基因间隔区占比依次减少:48.95%,39.94%,38.26%,tRNA分别有17个,18个和17个。蛋白编码基因的数量和顺序上相对保守,除NADH2,NADH3,NADH4L,ATP8,ms,ml外,其他蛋白编码基因都含有数目不等的内含子;GC含量也基本一样;相对同义密码子的使用上各个氨基酸对密码子的偏好性无明显差异。4.蛋白编码基因及内含子的多态性分析通过对14个蛋白编码基因多态性的比较,发现NADH1出现17个突变位点,虽然都是同义突变。通过比较29个菌株的NADH1基因发现（每个群体近10株）,这些突变也存在于群体中,子囊孢子来源的和滇池底泥来源的菌株有相同的碱基,而西山分离的菌株都在相应位点发生了突变。所以该基因可以作为真菌遗传多样性的分子标记之一。在NADH6基因内,YMF1.01900 S和YMF1.03721 DC有一个内含子,而YMF1.03753XS不含该内含子,通过设计引物对17个菌株内含子存在与否的检测,表明在群体水平这种情况仍然存在。所以该基因内内含子的存在情况也可作为真菌遗传多样性的标记之一。本研究通过从线粒体基因组水平的比较,显示异质环境促进的遗传分化,不管在编码基因的多样性还是内含子的存在情况上,子囊孢子来源群体和滇池底泥来源的群体具有一致的变化,而地理位置离得很近的都分离于分生孢子的西山农田土壤来的群体却明显不同,说明自然界中异质环境也是促使真菌向有性生殖进化的一个动力。

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摘要

Abstract

第一章文献综述

1.1 线粒体在群体遗传中学中的应用

1.1.1 真菌线粒体基因组的研究概况

1.1.2 线粒体DNA作为生物多样性标记原因

1.1.3 真菌线粒体基因组的遗传多态性和进化速率

1.1.3.1 基于RFLP标记的研究

1.1.3.2 基于多位点序列的研究

1.1.3.3 基于完整的线粒体基因组序列分析的研究

1.2 捕食线虫真菌群体遗传学研究进展

1.3 异质环境对真菌基因组多样性的影响

1.4 真菌的交配型基因

1.5 真菌有性生殖和异质环境的联系

1.6 本研究的主要目标

第二章实验材料与方法

2.1 实验菌株

2.2 实验材料

2.2.1 实验试剂

2.2.2 实验器材

2.2.3 培养基

2.3 试验方法

2.3.1 实验菌株DNA的提取

2.3.2 目的片段的扩增

2.3.2.1 扩增引物

2.3.2.2 扩增体系

2.3.2.3 扩增程序

2.3.3 数据分析

2.3.3.1 PCR产物的检测及测序

2.3.3.2 序列的拼接、比对

2.3.3.3 系统发育分析

2.3.4 MAT基因的获取

2.3.4.1 数据获取

2.3.4.2 数据组装及分析

2.3.5 线粒体基因组的获取

2.3.5.1 线粒体基因组的测序

2.3.5.2 线粒体基因组序列拼接

2.3.5.3 线粒体基因组注释

2.3.5.4 线粒体基因组的提交

2.3.5.5 线粒体基因组的分析

2.3.5.6 基于线粒体基因组的系统发育分析

第三章结果与分析

3.1 多基因联合确定种

3.1.1 三个基因的获得片段统计

3.1.2 系统发育分析

3.1.3 讨论

3.2 交配型基因分析

3.2.1 讨论

3.3 弯孢节丛孢（A. musiformis）线粒体基因组结构

3.3.1 A.musiformis YMF 1.01900 S

3.3.2 A.musiformis YMF 1.03721 DC

3.3.3 A.musiformis YMF 1.03753 XS

3.4 三株A.musiformis线粒体基因组对比分析及讨论

3.4.1 基于线粒体基因组的系统发育分析

3.4.2 三株弯孢节丛孢线粒体基因组总览

3.4.2.1 NADH1多位点核苷酸突变验证

3.4.2.2 NADH5及NADH6内含子存在/缺失验证

3.4.3 相对同义密码子使用对比（RSCU）

3.4.4 线粒体基因组比对的可视化分析

3.4.5 讨论

第四章全文总结

参考文献

硕士学位期间完成的科研成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张月琪

导师: 余泽芬,乔敏

关键词: 弯孢节丛孢,系统发育,交配型,线粒体基因组,遗传多样性

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: Q933

总页数: 81

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异质环境对弯孢节丛孢群体分化及有性生殖的影响

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