美洲黑杨自然多倍体筛选与鉴定及群体遗传多样性分析

发布时间：2020-05-09 06:23

【摘要】：以美洲黑杨为代表的木本植物存在成熟期长、树体巨大、个体较分散、多倍体发生率低等这些生物学特点,给常规鉴定多倍体方法带来了取材困难、依次鉴定工作量大等条件的限制。为了挖掘美洲黑杨天然多倍体资源,本文旨在建立一种能够在大范围区间内有效鉴别美洲黑杨自然群体中多倍体个体的方法。由于微卫星DNA在生物个体基因组内广泛分布,在行有性生殖行为致遗传结构多样化的杨树自然群体中其重复序列的重复单元重复次数高度多态,其多态性不仅表现为不同个体某一基因位点处,即使同一个体的同源染色体之间也不一样,这就给利用微卫星分子标记技术鉴定杨树天然多倍体提供了可能。因此基于自然群体中微卫星DNA在美洲黑杨不同个体等位基因处、同一个体同源染色体间高度多态的特点,且同时具备易于操作、对标本纯度要求低等优点,我们建立了以SSR分子标记方法进行美洲黑杨大规模群体中天然多倍体的筛选过程,并结合流式细胞仪进一步准确验证,从而评估该项分析技术是否快速可靠。在本研究中,我们利用一组经筛选过的杨树通用SSR引物对,初步对美洲黑杨种质资源库中随机挑选的200个单株进行筛选,由于多倍体杨树可能在多个SSR位点处出现等位基因数多于2个的情况,据此通过在荧光PCR扩增产物检测到的SSR多态性条带数进行分析,结果显示:在这200个美洲黑杨个体里,有2个个体单株分别在部分SSR位点处均出现了3个等位位点,而其他198个美洲黑杨个体均最多只出现了2个等位基因的情况,因此我们认定这2个美洲黑杨个体可能是多倍体。随后利用流式细胞仪对这两个异常单株的倍性水平和细胞核酸含量进行鉴定,最终发现了这两个个体分别是1个三倍体和1个比正常二倍体多了一条VIII号染色体的非整倍体,这也是国内首次在自然条件中发现的美洲黑杨多倍体和异倍体。该流程成功实现了对美洲黑杨自然多倍体的筛选和鉴定,不仅解决了单纯利用细胞学手段鉴定多倍体对实验材料高限制条件的问题,也为今后在其他木本植物中进行类似研究提供借鉴。以SSR分子标记技术筛选美洲黑杨自然多倍体是基于美洲黑杨种质资源库的各个种质之间遗传变异丰富的特点。相反地,我们可以利用SSR标记对美洲黑杨种质资源库中群体的遗传多样性进行评估,为美洲黑杨种质资源库的优化提供可靠的分析数据来源。利用这12对SSR引物对倍性正常的198份美洲黑杨种质进行遗传多样性分析,结果表明:共扩增出187个等位基因,每个引物平均产生15.58个等位基因。每种引物等位基因变异的多态性信息含量(PIC)在0.711~0.914之间,平均值为0.823,说明标记用于鉴别多样性的效率好。采用聚类分析软件计算两两种质之间的相似系数,198份种质之间的成对相似系数平均值为0.227左右,范围在0.043~1.0之间,表明采集自美洲黑杨种质资源库的自然群体其遗传基础宽泛。根据相似系数所得的发育树结果显示,此群体中亲缘来源多样,存在较高程度的遗传多样性。
【图文】：

图 1-1 南京林业大学美洲黑杨种质资源库基地Fig.1-1 Poplar Germplasm Pool of Nanjing Forestry University2 模式物种——杨树.1 杨树的模式物种地位杨属植物最受人关注的点是它被广泛接受作为研究多年生植物基因组的模式物种，众多遗传学家、生理学家和病理学家事先已经在杨树不同研究领域之间展开了广

之经历最近一次全基因组复制——四倍化过程，，而后各重复染色体再经历基因组重构倍体化过程之后最终演变形成该物种目前所具有的染色体连锁群。此外鉴定多个杨属遗传图谱间的共线性表明，各个遗传图谱存在极大相似性，不可能是各个物种独立完，所以基因组重构发生在现代杨属物种演化形成之前。
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S792.11

【参考文献】

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本文编号：2655726