基于单拷贝核Pgk1基因在Agropyron cristatum中谱系地理学研究

发布时间：2017-06-03 00:07

  本文关键词：基于单拷贝核Pgk1基因在Agropyron cristatum中谱系地理学研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：冰草是禾本科小麦族冰草属的模式种,广泛分布于欧亚大陆,是冰草属中分布范围最广、应用最多的一个物种。冰草具有抗旱、抗寒性,是一种良好的水土保持植物和固沙植物,是草原、草甸的重要材料；冰草品质好,营养价值丰富,返青早,具有很高的饲用价值；冰草具有抗赤霉素病、黄矮病、白粉病和叶锈病等小麦常见病虫害的优点,是培育新品种进行小麦遗传改良的重要资源。目前对冰草的研究主要集中在冰草资源的开发利用方面,从居群遗传学角度的相关报道比较少,对不同地理分布甚至是不同生态环境下的冰草居群遗传分化程度以及地理分布格局形成的原理和过程等缺乏研究。本研究采用谱系地理学方法与相关理论,以单拷贝核Pgk1基因为分子标记探讨东亚、中亚以及青藏高原、欧洲4个A. cristatum居群对不同环境所发生的进化；结合地质历史事件,分析其进化成因,了解其遗传结构。主要结果及结论如下：1.经PCR扩增、克隆测序,共得到87份A. cristatum材料的286条Pgk1基因序列,有690个变异位点,呈现265个单倍型序列。冰草的单倍型多态性为0.99902,核苷酸多态性为0.02070,说明冰草存在丰富的遗传多样性。基于Nei's的基因分化系数Gst=0.14943,即14.943%的遗传变异存在于居群间,85.057%的遗传变异来源于居群内部,表明居群内的遗传分化大于居群间的遗传分化,说明居群内的变异是冰草物种的主要变异来源。2.对4个居群的单倍型多样性和核苷酸多样性显示中亚居群的遗传多样性水平最高(Hd=0.99830,π=0.02220)。中亚居群与欧洲居群、青藏高原居群、东亚居群3者间的遗传距离分别为0.028、0.026和0.024,表明中亚居群与这3个居群间的亲缘关系都很相近。推测中亚是冰草的生物多样性中心。3. Network网状支系分析显示两个分支,Clade1包含来自青藏高原居群、中亚居群、东亚居群的材料；Clade2包含来自青藏高原居群、中亚居群、东亚居群、以及全部欧洲居群的冰草材料。其中青藏高原居群以及中亚居群的单倍型分别位于Clade 1和Clade 2两个分支的内部位置,并向边缘呈星状辐射,结合近代起源的单倍型出现在网状图的边缘位置而古老单倍型多存在于网状图的内部,推测青藏高原和中亚可能是冰草在末次冰期时的避难所。4. Tajima Test中性检测结果发现欧洲居群的冰草的Tajima's D值为0.04456(P0.10),结果不显著,遵循中性进化模型,推测欧洲居群的冰草在历史演化过程中没有发生种群扩张事件。而对青藏高原居群、东亚居群和中亚居群的中性检测结果显示这3个地区的冰草均经历了种群的扩张时间。结合各居群间基因流数据Nm,遗传分化指数Fst,推测冰草现有谱系地理结构可能是由于在冰期后,中亚居群向东亚、青藏高原和欧洲地区扩散,并且直接参与欧洲居群的形成。青藏高原居群向东亚和中亚地区扩散。青藏高原居群和东亚居群通过与中亚居群间的基因交流而间接与欧洲居群进行基因交流而形成的。
【关键词】：单拷贝基因 Pgk1 Agropyron cristatum 谱系地理学
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：Q943.2
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 1 文献综述10-19
• 1.1 冰草属概述10
• 1.2 冰草研究概况10-13
• 1.2.1 形态学研究10-11
• 1.2.2 解剖学研究11
• 1.2.3 细胞学研究11-12
• 1.2.4 等位酶分析12
• 1.2.5 分子标记12
• 1.2.6 醇溶蛋白研究12
• 1.2.7 高分子量谷蛋白研究12-13
• 1.2.9 生理特性研究13
• 1.3 谱系地理学研究概况13-16
• 1.3.1 谱系地理学概况13-14
• 1.3.2 谱系地理学常用的分子标记14-16
• 1.3.3 谱系地理学的应用16
• 1.4 细胞核单拷贝基因PGK116-17
• 1.5 研究目的和意义17-19
• 2 材料和方法19-28
• 2.1 实验材料19-22
• 2.2 实验方法22-27
• 2.2.1 DNA的提取22-23
• 2.2.2 PCR扩增23
• 2.2.3 目的片段的回收与纯化23-25
• 2.2.4 T载体与目的基因片段的连接25
• 2.2.5 连接产物的转化和培养25-27
• 2.3 数据分析27-28
• 2.3.1 序列分析27
• 2.3.2 群体遗传结构分析27
• 2.3.3 谱系发育分析27-28
• 3 结果与分析28-35
• 3.1 序列分析28-29
• 3.2 群体遗传结构分析29-30
• 3.3 冰草居群间的遗传距离30
• 3.4 中性检测30-31
• 3.5 种群间的遗传分化指数FST值和基因流NM值31-32
• 3.6 系统发育分析32-35
• 4 讨论35-38
• 4.1 冰草的遗传多样性和遗传结构35-36
• 4.1.1 冰草居群的遗传多样性分析35
• 4.1.2 冰草的群体遗传结构35-36
• 4.2 谱系地理结构36-38
• 5 结论38-39
• 参考文献39-45
• 致谢45-46

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