山东近海岛屿和大陆环境中纤毛鹅观草和山东鹅观草的遗传多样性和遗传分化研究

摘要

纤毛鹅观草（Roegneria ciliaris）和山东鹅观草（R.shandongensis）为禾本科小麦族（Triticeae Dumort.）鹅观草属（Roegneria）植物，广泛分布于我国各地。它们具有表型性状复杂多样、抗病性状丰富等特点。纤毛鹅观草和山东鹅观草的营养价值丰富，具有较高的饲用价值，都适宜生活在干燥贫瘠的土壤中，具有很强的适应性和很好的生态保护作用。这两个物种有明显的形态差异，同时它们之间具有一定分化。同域分布的遗传多样性和遗传分化研究将有利于探讨野生植被对环境的遗传机理，还将对人工草原生态管理和牧草品种推广时如何合理搭配草种提供借鉴的依据。本研究所使用的纤毛鹅观草和山东鹅观草分别来自于三个山东青岛近海岛屿、海岸带、崂山水库南北岸的陆地区域，共划分为7大居群，借助于SSR的共显性分子标记和与抗黄矮病基因紧密连锁的功能性分子标记来研究地理隔离、种子落粒性和种子感病性等三个因素对纤毛鹅观草和山东鹅观草种群内遗传多样性的影响。
　　本论文得到以下主要结果：通过研究，最终确定使用20μL的PC R反应体系：2.5mM10×Buffer(Mg2+free)2.0μL，2.5mMMgCl22.4μL，2.5mM dNTP Mixture1.6μL，50ng DNA，2μmol/L引物各3.0μL，1-1.5单位Taq酶，加灭菌蒸馏水补足至20μL(2.5mM MgCl2根据不同引物有适当调整)。使用该PCR体系研究得到的结果如下：1）筛选出11对在所有材料中可产生清晰可重复且多态性较高的SSR引物，在山东鹅观草中筛选出27对具有多态性的与抗黄矮病基因紧密连锁的引物，在纤毛鹅观草中筛选出17对具有多态性的与抗黄矮病基因紧密连锁的引物；2）山东鹅观草和纤毛鹅观草中都有较高的遗传多样性，但纤毛鹅观草居群的遗传多样性要高于山东鹅观草居群（SSR分子标记，0.50对0.51；抗黄矮病基因连锁分子标记，0.132对0.378）。3）AMOVA分析表明纤毛鹅观草遗传分化要高于山东鹅观草，SSR揭示的大陆与岛屿居群分化在纤毛鹅观草为6％、山东鹅观草为1%，居群间为31%（纤毛鹅观草）对23%（山东鹅观草）；抗病基因连锁的分子标记表明大陆与岛屿居群分化在纤毛鹅观草为6%、山东鹅观草为0%，居群间为43%（纤毛鹅观草）对10%（山东鹅观草）。4）Mantel检验说明纤毛鹅观草和山东鹅观草种群内的遗传分化与地理隔离不相关。5）UPGMA树和PCoA说明纤毛鹅观草和山东鹅观草的居群间有些亲缘关系很低，而有些很高；结合遗传多样性指数，与其他居群亲缘关系远的居群遗传多样性低，这可能是遗传漂变导致了它们之间遗传距离远；同时，不同居群间的个体在PCoA图上有重叠分布区，结合固定指数 F值，说明这些居群间有基因流发生。6）两种分子标记所揭示纤毛鹅观草或山东鹅观草居群的遗传关系不一致，可能是这些分子标记不同的进化压力导致。综上所述，本论文研究表明两物种的遗传分化与地理隔离没有相关，两物种遗传分化的原因可能在于两物种的种子特性不同而产生的基因流不同，基因流的不同影响了居群的遗传分化。

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第一章 绪论

前言

1.1 鹅观草属

1.2 纤毛鹅观草

1.2.1 纤毛鹅观草

1.2.2 形态学研究

1.2.3 细胞学和分子生物学研究

1.2.4 应用价值

1.3 山东鹅观草

1.3.1 山东鹅观草

1.3.2 形态学研究

1.3.3 细胞学研究

1.3.4 抗病性和分子生物学研究

1.4 遗传多样性

1.5 DNA分子标记

1.5.1 SSR分子标记

1.5.2 功能性分子标记（FMs）

1.5.3 小麦黄矮病病毒（Barley yellow dwarf virus，BYDV）抗性基因的发现及其分子标记

1.6 PCR技术

1.6.1 PCR反应基本成分

1.6.2 PCR技术的原理

1.6.3 PCR反应程序参数

1.7 本研究的目标

第二章 纤毛鹅观草的遗传多样性和遗传分化

2.1 实验仪器及药品

2.1.1 实验仪器

2.1.2 实验药品及配制方法

2.2 研究材料

2.3 实验方法

2.3.1 纤毛鹅观草草种的萌发

2.3.2 纤毛鹅观草DNA的提取

2.3.3 PCR扩增

2.3.4 PCR产物的电泳检测

2.3.5 实验数据的分析方法

2.4 实验结果

2.4.1实验材料的总DNA提取

2.4.2 PCR反应体系与反应程序的确定

2.4.3 引物的筛选

2.4.4 SSR分子标记在纤毛鹅观草中的研究结果

2.4.5 抗黄矮病基因连锁的功能性分子标记（FMs）在纤毛鹅观草中的研究结果

第三章 山东鹅观草的遗传多样性和遗传分化

3.1 实验仪器及药品

3.1.1 实验仪器

3.1.2 实验药品及配制方法

3.2 研究材料

3.3实验方法

3.3.1 山东鹅观草草种的萌发

3.3.2 山东鹅观草植物DNA的提取

3.3.3 山东鹅观草植物DNA的PCR扩增

3.3.4 PCR产物的电泳检测

3.3.5 山东鹅观草实验数据的分析方法

3.4 实验结果

3.4.1 山东鹅观草总DNA的提取

3.4.2 山东鹅观草PCR反应体系与反应程序的确定

3.4.3 山东鹅观草引物的筛选

3.4.4 SSR分子标记在山东鹅观草研究结果

3.4.5 抗黄矮病基因连锁的功能性分子标记（FMs）在山东鹅观草中的研究结果

第四章 结论与展望

参考文献

致谢

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