濒危植物羽叶丁香叶绿体全基因组及系统发育研究

发布时间：2020-08-13 00:11

【摘要】：叶绿体是植物细胞内进行光合作用的主要场所,为半自主性细胞器,具有自身的DNA和蛋白质合成体系,是植物细胞遗传的重要组成部分。叶绿体基因组序列通常在被子植物中高度保守,属于母系遗传,同时具有分子量小、结构简单、进化速率慢、多拷贝等多重优点,因而在植物基因组学的研究中越来越重要。羽叶丁香(Syringa pinnatifolia)是木犀科(Oleaceae)丁香属植物,为我国三级濒危保护树种,在园林观赏及药用方面均表现出重要价值,且是丁香属中唯一一种具有羽状复叶性状的植物,这种独特性状对于研究丁香属物种间的亲缘关系、系统发育以及地理分布等方面均具有重要意义。然而,目前还未见有关羽叶丁香叶绿体基因组的相关研究,这阻碍了对羽叶丁香的分子生物学相关研究进展。因此,本论文利用高盐-低pH法、第二代高通量测序技术及叶绿体基因组比对分析以及系统发育分析等方法,获得了羽叶丁香叶绿体DNA,叶绿体基因组全长,解析了羽叶丁香叶绿体基因组结构,并与其木犀科近缘种进行了对比分析。这些内容丰富了对羽叶丁香叶绿体基因组的研究,为其分子标记开发、系统发育关系研究、叶绿体转化技术以及其濒危机制的解析提供重要数据和理论参考。研究主要结果如下:(1)选取羽叶丁香与紫丁香,通过改良现有的高盐-低pH法,进行叶绿体分离及叶绿体DNA提取,获得了具有高纯度和高质量的叶绿体DNA,符合基因组分子水平的深入研究标准,建立了一套简便、快速的适合丁香属叶绿体DNA提取的方法体系。(2)对羽叶丁香的叶绿体基因组使用第二代高通量测序技术进行测序和分析。全基因组序列由生物信息学软件组装拼接而成,全长155,326bp,具有典型的四分式结构:由大单拷贝区域(LSC,Large single copy region),小单拷贝区域(SSC,Small single copy region)和两个反向重复区域(IRs,Inverted repeat regions)构成,羽叶丁香的基因顺序和内容与已发表的木犀科植物叶绿体基因组相似。并且对羽叶丁香及其近缘植物进行了GC含量、IR区域边界的收缩与扩张、长重复序列、简单重复序列、密码子使用偏性等分析,为羽叶丁香的后续分子学深入研究提供了数据基础。(3)选取35种唇形目及龙胆目植物,拟南芥作为外类群,利用它们不同的叶绿体基因组数据集构建系统进化树,所得的系统进化树支持率高,结果表明木犀科植物与唇形目植物形成一个谱系,羽叶丁香、欧丁香与女贞属具有更近的亲缘关系,与其它木犀科物种分开单独形成谱系,且羽叶丁香较早的从木犀科分化,阐明了羽叶丁香在被子植物中的进化关系和位置。此结果可作为后续丁香属完整系统发育分析的理论参考。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S685.26

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