柑橘亚科植物系统发育基因组学及野生枸橼、宜昌橙谱系地理学研究

发布时间：2018-04-17 14:44

本文选题：柑橘亚科 + 柑橘　；参考：《华中农业大学》2017年博士论文

【摘要】：中国是世界果树最重要的发源地之一,同时也是柑橘类植物的起源中心之一。柑橘亚科(Aurantioideae)属于芸香科(Rutaceae),包含黄皮族(Clauseneae)和柑橘族(Citreae),约33属203个种及33个变种。在过去的2个多世纪里,国内外学者都致力于柑橘亚科植物的系统发育关系研究,但柑橘亚科植物间系统发育关系依然无法定论,尤其是柑橘属(Citrus)植物分类与杂种柑橘起源备受争议。中国西南及中西部地区深山峡谷中蕴藏着许多柑橘属及近缘属野生种质资源,野生枸橼(Citrus medica)与宜昌橙(Citrus ichangensis)以群落的形式分布在这些区域,但对野生柑橘种质分布状态、遗传多样性,群体结构及演化历史却知之甚少。本研究以野生枸橼与宜昌橙为材料,采用nSSR标记、核基因组单拷贝基因序列(Single-Copy Gene,SCG)与cpSSR标记、叶绿体基因序列方法,系统地分析了野生枸橼、宜昌橙遗传多样性与群体结构,并推导了宜昌橙种群演化历史。基于全基因组重测序技术,从叶绿体基因组与核基因组水平,重塑了柑橘亚科植物的系统分类。主要研究结果如下:1.枸橼类植物遗传多样性与系统进化分析野生、半野生枸橼(Citrus medica)种质资源主要分布于中国西南地区。应用77对nSSR标记可以明确区分56份枸橼类植物,这些nSSR标记在枸橼种质中共扩增到387个等位谱带,每个位点等位谱带为2到12个不等。枸橼群体期望杂合度和观察杂合度分别为0.36和0.49。核基因聚类分析与主成分分析结果较一致,对枸橼及近缘种有很好的区分度。群体结构分析表明,枸橼主要可以分为两个类群,分别是西藏与云南种群,群体结构与地理分布较吻合。枸橼与佛手(Citrus medica var.sarcodactylis)起源于共同祖先,佛手与起源于西藏地区的枸橼亲缘关系较近。系统进化分析表明枸橼形成单系分支,完全不同于橘(Citrus reticulata)与柚(Citrus grandis)。枸橼作为父本参与了杂种柑橘柠檬(Citrus limon)、莱檬(Citrus aurantifolia)、藜檬(Citrus limonia)的起源。2.宜昌橙群体遗传结构与演化历史分析野生宜昌橙分布于中国西南及中西部地区。应用15对cpSSR分子标记在16个宜昌橙种群231个单株个体中,共检测到47个叶绿体单体型。每个群体的单体型数目1到9个不等,仅有三个种群不存在私有单体型,其他群体均存在私有单体型。叶绿体单体型分布与地理结构存在关联。66对nSSR标记在宜昌橙群体中共扩增出338个等位谱带,平均每个位点存在5.121个等位谱带,有效等位谱带为1.703个。不同群体平均期望杂合度与观测杂合度分别为0.313和0.267。群体结构、主成分与邻近树分析均表明宜昌橙种群可以划分为3个亚群,群体结构与地理分布较为吻合,中心种群分布在大巴山脉与武陵山脉潜在冰川遗迹地区,另两个群体分布范围较为局限。AMOVA分析表明宜昌橙群体差异主要存在群体内部(Fst=44.14%;Rst=46.26%)和不同亚群之间(Fst=44.89%;Rst=43.56%)。应用9个单拷贝核基因对16个群体88份宜昌橙单株进行中性检测,多个群体平均Tajima’s D和D*and F*of Fu and Li值为负值,表明多数宜昌橙群体演化过程中种群数目有所增加,也有可能经历了净化选择。宜昌橙三个亚群之间存在不对称基因漂流,群体之间的遗传差异与种群遗传距离成正相关。高山峡谷与长江作为自然屏障阻碍了不同亚群之间的基因交流,促进了宜昌橙群体分化。有限的基因漂流、瓶颈效应与遗传漂变综合作用,促使群体间遗传差异不断增加,进而导致了宜昌橙现有的群体结构与分布模式。3.柑橘亚科植物系统发育关系基于73份柑橘亚科植物全基因组重测序数据,分别构建叶绿体与核基因组基因树,核基因组物种树。叶绿体系统发育树与核基因系统发育树可以明显区分黄皮族与柑橘族植物。辣密柑亚族(Triphasiinae)植物是柑橘族中最原始类型,酒饼勒属(Atalantia)属于近似柑橘组植物,而非洲樱橘属(Citropsis)属于原始柑橘组植物。真正柑橘类植物分为6个属,枳属(Poncirus)、金柑属(Fortunella)、澳沙檬属(Eremocitrus)、多蕊橘属(Clymenia)、澳指檬属(Microcitrus)与柑橘属。柑橘属分为柑橘亚属与大翼橙亚属,柑橘亚属拥有5个种,分别是橘、柚、枸橼、宜昌橙与莽山野柑(Citrus nobilis)。杂种柑橘主要是由几个基本种之间相互杂交而来。杂种柑橘中,莱檬是由小花大翼橙(Citrus micrantha)或马蜂柑(Citrus hytrix)与枸橼杂交而来,前者作母本后者作父本;藜檬是由橘与枸橼杂交而来,橘作母本枸橼作父本;印度野橘(Citrus indica)不具有种的地位,其是由枸橼作母本,橘作父本杂交而来;柠檬是由酸橙(Citrus aurantium)作母本,枸橼作父本杂交而来;葡萄柚(Citrus paradisi)是杂种起源,母本是柚类,而父本是甜橙(Citrus sinensis)。香橙(Citrus junos)是由甜橙作母本,宜昌橙作父本杂交而来。分子钟研究表明,柑橘族与黄皮族约在24.96百万年前发生分化。辣蜜柑亚族与柑橘亚族及胶柑亚族分化时间约在22.01百万年前。柑橘族真正柑橘组植物与胶柑亚族及柑橘族原始柑橘组、近似柑橘组植物约在19.21百万年前发生分化。酒饼勒属植物约在10.04百万年与柑果子属植物发生分化产生。真正柑橘组中,枳属约在14.19百万年前首先分化出来,柑橘属中枸橼、柚与橘约在3.43—4.72万年之间分化产生。
[Abstract]:In the past two centuries , Chinese and foreign scholars have been devoted to the development of citrus subfamilies . The results are as follows : 1 . The genetic diversity and the evolution history of Citrus medica are very controversial . Genetic structure and evolution history of Citrus limon ( Citrus limon ) and Citrus limon ( Citrus limon ) were studied . In this paper , the genetic differences between populations of citrus and Citrus were studied by using 9 single copy nuclear genes to neutral detection of 88 Yichang orange single plants in 16 populations . There was a positive correlation between population size and population genetic distance . The hybrid citrus is mainly composed of several basic species : Citrus micrantha ( Citrus micrantha ) or Citrus hymen . The latter is the parent of the female parent and the tangerine is the male parent of the female parent . The Citrus paraus is the parent of the female parent and the tangerine is used as the male parent ; the lemon is the parent of the female parent and the orange as the male parent ; and the grapefruit ( Citrus paraus ) is the hybrid origin , the female parent is the naringin , and the male parent is sweet orange ( Citrus sinensis ) . Citrus junos ( Citrus junos ) is a hybrid of sweet orange and orange . The molecular clock study shows that the differentiation between the citrus group and the orange group was about 24.96 million years ago . The citrus group had a differentiation of about 19.21 million years ago . The citrus group was about 14.19 million years ago .

【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S666

【参考文献】