牛角瓜遗传多样性和牛角瓜属的叶绿体基因组研究

发布时间：2020-06-26 00:21

【摘要】：牛角瓜(Calotropis)属包含两个物种,白花牛角瓜(C.procera)和牛角瓜(C.gigantea)。该属植物能用作观赏、医药、饲料、工业纤维、生物能源,因而受到很多关注。然而,牛角瓜属仍然没有被人工驯化,科学界对牛角瓜在原产地中国和孟加拉国的遗传多样性和居群遗传结构仍然缺少了解,其遗传和基因组信息仍然缺失。比较牛角瓜属植物和夹竹桃科(Apocynaceae)其它物种的叶绿体基因组序列有助于该属植物的开发利用与保护。1.牛角瓜的遗传多样性和居群遗传结构本篇论文首先从牛角瓜的两个主要原产地中国和孟加拉国采集了 21个居群,379个个体,使用了 9对微卫星引物进行了遗传多样性分析。在所有379个个体中,微卫星引物揭示出较高的遗传多样性(PIC=0.695),一共检测到151对等位基因。孟加拉国居群比中国居群具有更高的居群遗传多样性(r=0.287,P=0.001)。在中国居群内,大陆居群和岛屿居群(海南岛)没有显著的遗传多样性差异。所有个体存在中等强度的遗传多样性(Na=3.73,HE=0.466),且大部分的遗传变异在居群内部(65.49%)。非加权组平均法聚类分析(UPGMA)和主坐标分析(PCoA)将所有居群分成了三个遗传池,遗传池间的迁徙较高而且稳定,有些居群可能在最近经历了种群瓶颈。2.牛角瓜属叶绿体基因组的比较分析通过对基因组DNA进行高通量测序、基因组组装,获得了牛角瓜和白花牛角瓜的叶绿体全基因组序列。将这两个物种的叶绿体基因组和夹竹桃科另外4个物种(Asclepias syriaca、Cynanchum auriculatum、Nerium oleander、Carissa macrocarpa)进行了比较。白花牛角瓜的叶绿体基因组最大(166,010 bp),其次是牛角瓜(165,928 bp),其它物种则相对较小(154,903-160,840 bp)。牛角瓜和白花牛角瓜叶绿体基因组均有114个基因,包含80个编码蛋白的基因,30个编码转运RNA的基因,4个编码核糖体RNA的基因。所有6个物种均存在单核苷酸微卫星序列,且有50-60个RNA编辑位点。6个物种中,牛角瓜的乙酰辅酶 A 羧化酶基因(accD)最长(4,332 bp),Plumeria cubensis的acc 基因最短(1,458 bp)。夹竹桃科三个亚科的accD长度是萝呮亚科夹竹桃亚科萝芙木亚科。夹竹桃科一共检查到37(R1-R37)种不同的重复序列。分子进化分析表明,大部分编码蛋白的基因受到了清除选择。然而,编码核糖体蛋白的rps3、rps7、rps19受到了正选择压力。本篇论文探讨了牛角瓜的遗传多样性,为该物种的驯化和保护提供了理论依据。基因组比较分析有助于理解夹竹桃科Calotropis属的系统发育、多样化和祖先状态。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院武汉植物园)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S567.19


本文编号：2729547