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基于SLAF-seq技术的高山栎组植物系统发育和群体遗传学研究

发布时间:2023-02-15 10:07
  在植物漫长的进化历史中,地质运动以及气候变迁等事件驱动着植物生境的多次变化,并逐渐演化成为现存的地理分布格局。作为生物多样性的重要基础,遗传多样性是物种长期生存、进化和适应的结果。历史和现代微进化过程造就了当代物种的遗传多样性和遗传结构。高山栎组植物(Quercus sect.Heterobalanus)是一类硬叶常绿的栎属植物,集中分布于横断山脉地区,其现存的分布格局与喜马拉雅-横断山脉的隆升有着密切的关系。高山栎组植物包含7-11个物种,但是由于不同物种之间基因交流现象比较频繁,传统形态学的分类方法和分子标记对其系统发育关系的构建难以达到统一。为此,本文采用简化基因组测序技术(Specific-Locus Amplified Fragment Sequencing,SLAF-seq),在全基因组水平上从不同角度对高山栎组植物的系统发育关系、地理分布格局和规律进行揭示,从而为进一步研究该类群物种多样性的形成和演化历史打下坚实的基础。本文的主要研究内容和结果如下:1、在全基因组水平上开发出58,353个一致性SNP位点来探讨刺叶高山栎(Quercus spinosa)的群体进化历史。基...

【文章页数】:196 页

【学位级别】:博士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 栎属植物研究
        1.1.1 类群介绍
        1.1.2 栎属植物的系统分类
        1.1.3 栎属植物的种间界线
        1.1.4 栎属植物的化石记录与扩散路线
        1.1.5 栎属植物的国内外研究进展
        1.1.6 栎属基因组研究进展
    1.2 简化基因组测序技术概述
        1.2.1 简化基因组测序技术介绍
        1.2.2 不同简化基因组测序技术的比较
        1.2.3 SLAF-seq简化基因组测序技术研究进展
    1.3 本研究的目的意义和主要内容
第二章 基于简化基因组SLAF-seq技术的刺叶高山栎进化历史研究
    2.1 引言
    2.2 材料和方法
        2.2.1 样本材料
        2.2.2 实验试剂和DNA提取
        2.2.3 高通量测序和数据处理
        2.2.4 群体遗传结构研究
        2.2.5 系统发育树和Mantel检测
        2.2.6 进化模型
        2.2.7 生态位模拟
    2.3 结果
        2.3.1 测序数据质量评估与处理
        2.3.2 群体遗传结构
        2.3.3 系统发育树和Mantel检测
        2.3.4 遗传进化模型
        2.3.5 生态位模拟和核心密度分析
    2.4 讨论
        2.4.1 刺叶高山栎群体结构和遗传分化
        2.4.2 刺叶高山栎的种群动态历史
    2.5 结论
第三章 高山栎组植物群体遗传学研究
    3.1 引言
    3.2 样本材料
    3.3 样本DNA提取
    3.4 数据处理
        3.4.1 SLAF-seq文库的构建与测序
        3.4.2 原始数据预处理
        3.4.3 小样本参数调优
        3.4.4 确定参数
        3.4.5 全数据集de novo分析
        3.4.6 过滤并导出数据
    3.5 软件分析
        3.5.1 群体遗传多样性分析和中性检测
        3.5.2 群体遗传结构
        3.5.3 遗传聚类分析和主成分分析
        3.5.4 分子方差分析和Treemix历史混群检测
        3.5.5 生态位模拟和环境变量分析
    3.6 结果与分析
        3.6.1 基因组DNA检测结果
        3.6.2 SNP标记的筛选与鉴定
        3.6.3 群体遗传多样性分析
        3.6.4 群体遗传结构分析
        3.6.5 系统发育树与主成分分析
        3.6.6 分子方差分析和基因流检测
        3.6.7 生态位模拟
    3.7 讨论
        3.7.1 遗传多样性
        3.7.2 遗传结构
        3.7.3 生态位模拟
    3.8 小结
第四章 高山栎组植物系统发育研究
    4.1 引言
        4.1.1 高山栎组内各物种亲缘关系的争议
        4.1.2 研究的目的和意义
    4.2 样本材料和基因组DNA提取
    4.3 软件分析
        4.3.1 数据处理
        4.3.2 系统发育树构建
        4.3.3 基因流分析
        4.3.4 基因渐渗检测
        4.3.5 分化时间估测
        4.3.6 物种树构建
        4.3.7 物种生态位进化分析
    4.4 分析结果
        4.4.1 核苷酸替代模型选择
        4.4.2 ML系统发育树的构建
        4.4.3 物种间基因流和基因渐渗
        4.4.4 物种树
        4.4.5 分化时间
        4.4.6 生态位进化分析
    4.5 讨论
        4.5.1 基因树和物种树的关系
        4.5.2 高山栎组植物生态位分化
        4.5.3 青藏高原隆升对高山栎组植物物种分化的影响
    4.6 小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
附录
致谢
攻读博士学位期间取得的科研成果
作者简介



本文编号:3743306

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