罗汉果及同科15属植物分子细胞遗传学研究

发布时间：2020-10-27 10:03

　　 罗汉果Siraitia grosvenorii,是葫芦科植物多年生藤本植物,为我国传统中药,是非常具市场前景的天然甜味剂。研究运用现代细胞学和分子生物学技术,采用核型分析、荧光原位杂交分析、序列建树分析方法对罗汉果及同科15属植物的核型、45S rDNA和5S rDNA分布特性及分子系统学进行研究,为罗汉果的远缘杂交育种、倍性育种、分类归属提供一定的分子依据,也为葫芦科植物的鉴定、分类、开发利用提供必要的证据。本文主要研究结果如下:1.建立多种葫芦科植物种子发芽体系。2.采用改良的核型分析方法分析26种葫芦科植物。结果显示,葫芦科植物有6种染色体基数:x=7,x=10,x=11,x=12,x=13,x=14。首次鉴定了多种植物染色体数目:密毛栝楼2n=22、波棱瓜2n=20、葫芦2n=22、糙点栝楼2n=22、全缘栝楼2n=22、小马泡2n=24、云南木鳖2n=28、钮子瓜2n=24、红瓜2n=24、广东丝瓜2n=26、佛手瓜2n=28、西葫芦2n=40等12种、1份材料栝楼(江苏苏州)2n=22。木鳖子、冬瓜、西瓜、金瓜、蛇瓜、葫芦、栝楼(苏州)等7种植物有随体染色体。3.采用改进的荧光原位杂交(FISH)方法对罗汉果等20种葫芦科植物进行45S rDNA和5S rDNA定位杂交。金瓜、波棱瓜、葫芦、木鳖子、云南木鳖、西葫芦、蛇瓜、瓜叶栝楼、糙点栝楼、全缘栝楼、钮子瓜、红瓜、佛手瓜等13种植物为新记录。除瓜叶栝楼外,19种葫芦科植物有45S rDNA信号位点,为随体染色体。4.对罗汉果及6种葫芦科植物LEAFY基因全长克隆。对罗汉果进行基因表达转录组分析,获得LEAFY基因同源的Unigene基因,设计引物RACE克隆罗汉果LEAFY基因cDNA全长,在非编码区设计基因特异性引物,以基因组DNA为模板,扩增SgLEAFY1基因的DNA全长。同源克隆结合RACE-PCR方法克隆冬瓜、瓠子、帽儿瓜、红花栝楼、Melothria sphaerocarpa和Momordica rostrata6种葫芦科植物LEAFY基因全长。5.利用ITS2和LEAFY基因内含子2联合建树研究罗汉果及葫芦科植物进化关系。根据罗汉果LEAFY全长基因,设计引物扩增葫芦科植物LEAFY基因内含子2,并用通用引物扩增核糖体DNA内转录间隔区2(ITS2),采用RAxML方法构建系统发育树进行比较分析。基于ITS2系统发育树的分析结果表明,葫芦科各属系统发育顺序为:Cucumis、MukiaZehneriaThladiantha、Momordica、SiraitiaGymnopetalum、Coccinia、Lagenaria、CitrullusTrichosanthesSechium、CucurbitaLuffa、Herpetospermum。基于LEAFY因内含子2系统发育树的分析结果表明,葫芦科各属的系统发育顺序为SiraitiaThladiantha、MomordicaLuffaTrichosanthes、GymnopetalumCucumis、Mukia、ZehneriaCucurbita、Lagenaria、Citrullus、Coccinia。6.罗汉果和葫芦科亲缘关系分析支持罗汉果作为独立属的观点。罗汉果在葫芦科中的分类地位较高。与ITS2系统发育树相比,LEAFY基因内含子2系统发育树,类群划分得更清楚,支持率也普遍更高,采用LEAFY基因内含子2位点进行葫芦科植物系统发育研究优于ITS2位点。分子系统发育结果支持经典形态分类结果,罗汉果属单独成属,与赤爬属、苦瓜属系统发育关系较近。
【学位单位】：广西大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S567.19
【部分图文】：

?ＮＴＳ??图１－２?５Ｓ?ｒＤＮＡ重复单元结构??Ｆｉｇ．?１－２?Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?５Ｓ?ｒＤＮＡ?ｕｎｉｔｓ??核糖体ＤＮＡ的转录产物是细胞核中最重要的的区域——核仁，因此ｒＤＮＡ位点??所在处又称为核仁组织区（ｎｕｃｌｅｏｌａｒ?ｏｒｇａｎｉｚｅｒ?ｒｅｇｉｏｎ，?ＮＯＲ）?（ＭｃＣｌｉｎｔｏｃｋＢ．，１９３４）。??在有丝分裂中期染色体上，ＮＯＲ往往表现为形态上可见的次缢痕（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ??ｃｏｎｓｔｒｉｃｔｉｏｎ，?ＳＣ），并与远侧的随体相连。ｒＤＮＡ具有几百乃至几千个以上的拷贝数??（Ｌｏｎｇ?ＥＯ，?１９８０），但是仅有很少一部分ｒＤＮＡ甲．元行使编码功能（Ｃａｒｍｏ－Ｆｏｎｓｅｃａ??Ｍ，?２０００），绝大多数的ｒＤＮＡ重复单元处丁？转朵沉默状态，这ｈ；?ｒＤＮＡ?Ｋ域染色质??７??

?ｕｓ：?ｉｇｓ??图１－１?１８Ｓ－５．８Ｓ－２６ＳｒＤＮＡ重复单元结构??Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?１８Ｓ－５．８Ｓ－２６Ｓ?ｒＤＮＡ?ｕｎｉｔｓ??１．３．４?５Ｓ?ｒＤＮＡ序列结构与功能??植物中的５Ｓ?ｒＤＮＡ也是以串联重复单位组成，成簇排列于染色体上。其重复单??元包含一段保守的基因区域（约１２０?ｂｐ）和一段非转录间隔区（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｅｒｉｂｅｄ?ｓｐａｃｅｒ，??ＮＴＳ）?（１００？７００ｂｐ）?（Ｓａｓｔｒｉ等，１９９２）。转录间隔序列的某些区域，特別是位于基因??两侧的区域，在起始和终止转录过程中发挥作用。５Ｓ?ｒＲＮＡ由ＲＮＡ聚合酶ＩＩ催化转??录，通过与核糖体蛋白和１８ＳｒＲＮＡ相互作用来稳定核糖体的结构，提高蛋白质的合??成效率与精确度。??／／—??■—?■?／／??？?、、、、、??，?、、、、??Ｚ?％??＊?Ｖ??，?？■??ｙ?、、＇??？’?５Ｓ?ｒＤＮＡ?、＇、、?????ＮＴＳ??图１－２?５Ｓ?ｒＤＮＡ重复单元结构??Ｆｉｇ．?１－２?Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ?ｏｆ?５Ｓ?ｒＤＮＡ?ｕｎｉｔｓ??核糖体ＤＮＡ的转录产物是细胞核中最重要的的区域——核仁

这结果和李琦等（２００７年）的报道有差异。李琦等用４５Ｓ和５Ｓ探针杂交西瓜，??观察到两对４５ＳｒＤＮＡ信号，１对５Ｓ?ｒＤＮＡ信号，５Ｓ?ｒＤＮＡ信号和４５Ｓ?ｒＤＮＡ信号不??在同一对染色体上。（图３－２）??３．３．１．３?甜瓜?４５Ｓ－５Ｓ?ｒＤＮＡ?ＦＩＳＨ?杂交结果??甜瓜检出４５Ｓ?ｒＤＮＡ位点有２对，位于两对染色体上，其中一对信号与短臂有一??点距离，是随体的位置，但核型分析图没有观察到。另外一对信号则在短臂顶端。１??对５Ｓ?ｒＤＮＡ信号位于一对染色体的短臂上。（图３－３）??这结果和徐延浩等（２００７年）报道的甜瓜具有一对４５Ｓ?ｒＤＮＡ信号，没有５Ｓ?ｒＤＮＡ??信号不符。这和选用的材料品种有一定关系，也与杂交过程的操作、ｒＤＮＡ在苹因纽??中的大小有关系，待于进一步实验验证。??４１??
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本文编号：2858372