东亚七筋姑分子系统发育地理学研究—基于cpDNA PCR-RFLP标记及序列分析

摘要

东亚七筋姑(Clintonia udensis Trautv.et Mey.)隶属于百合科七筋姑属，为多年生森林草本植物。七筋姑属包括五个种，其中四个种分布在北美，一个种分布在东亚，是典型的东亚一北美间断分布。东亚七筋姑被认为是该属中的原始类群，其分布区内不同的细胞型共存(2n=14和2n=28)，因此，研究居群的遗传变异和遗传结构对于探讨七筋姑属的多倍体起源、分化及系统演化有重要意义。 本研究采集了19个居群(其中5个四倍体居群)进行分子系统发育地理学研究。我们采用叶绿体DNA分子标记探究东亚七筋姑种间的系统发育类型，研究结果显示在所有35种PCR-RFLP标记/酶组合中，共检测到96条扩增片段，其中36条(占37.5％)具有多态性；Shannon多样性指数(Hsf=0.8739)、Nei's信息多样性指数(Gsf=0.9688)以及AMOVA分析结果(φsf=0.9427)均显示七筋姑居群具有类似的遗传结构：遗传变异主要存在于居群间，居群内的遗传变异很小。遗传多样性水平与七筋姑植物广泛的地理分布及其进化历史有关。该种植物的生物学特征、有限的基因流以及遗传漂变可能是造成居群间遗传变异水平较高的原因。另外，通过研究单倍型的多样性，构建它们的地理分布式样，揭示了cpDNA变异的系统发育关系。我们在所有东亚七筋姑居群中共检测到26种单倍型，它们分属5个不同的系统发育分支。测序结果表明，rpl20-rpsl2序列在所有19个居群中变异显著，除丽江、西藏和中甸居群外，七筋姑的二倍体和四倍体居群之间能够有效分辨；而trnI，F序列的变异未达到显著水平。此外，在我们的研究基础上，综合前人的细胞学、叶绿体基因分子标记以及序列分析的结果暗示，东亚七筋姑多倍体可能是同源多倍体，其起源方式也许是异地多起源的，推测东亚七筋姑至少存在三个起源分化中心，在第四纪气候环境的影响下，东亚七筋姑随后向东北和西南两个方向迁移扩散，最终形成了现今的分布格局。本研究拓展了可用于该种植物分子系统学研究的遗传信息，为进一步探讨七筋姑属植物的起源、演化提供科学依据。

目录

声明

第一部分前言

1分子系统发育地理学简介

2分子系统发育地理学研究中应用的基因片段

3植物分子系统发育地理学的研究方法

3.1 CAPS技术在分子系统发育地理学中的应用

3.2 DNA测序技术在分子系统发育地理学中的应用

4七筋姑植物及其研究现状

4.1七筋姑属植物的背景资料

4.2东亚七筋姑及其研究现状

5本研究的内容、目的及意义

5.1研究内容

5.2研究目的和意义

第二部分材料与方法

1材料

2实验方法

2.1东亚七筋姑植物基因组DNA提取

2.2东亚七筋姑植物基因组DNA纯度和浓度检测

2.3 PCR-RFLP分析

2.4扩增产物的序列分析

2.5谱带记录及数据处理

第三部分结果与分析

1植物基因组DNA提取结果

2叶绿体基因组PCR-RFLP标记多态性

3叶绿体基因组PCR-RFLP分析所揭示的七筋姑的遗传结构

4叶绿体基因组PCR-RFLP分析所揭示的七筋姑的系统发育关系

5东亚七筋姑的分子系统发育地理学研究

5.1 cpDNAPCR-RFLP分子标记揭示的单倍型及其分布

5.2 cpDNA测序揭示的单倍型及其分布

第四部分讨论

1东亚七筋姑居群的遗传结构

2东亚七筋姑的系统发育地理学研究

3东亚七筋姑的多倍体起源和演化

第五部分结 论

参考文献

致谢

附录