基于自身基因组SSR标记的中国樱桃遗传多样性及群体遗传分析

摘要

中国樱桃(Cerasus pseudocerasus(Lindl.)G.Don)起源于我国，栽培历史长达3000年，是我国古老的栽培果树之一，也是世界四大主栽樱桃品种之一。中国樱桃广泛分布于我国各生态地理区域。其中，栽培中国樱桃主要分布于我国的四川盆地、云贵高原、秦岭、华北平原及部分华东平原地区，野生资源则相对集中地分布于四川盆地、云贵高原和部分秦岭地区。中国樱桃树姿秀丽、花朵清香、果型果色丰富，群体间和群体内均展现出丰富的表型多样性，具有较高的观赏价值和经济价值。然而，近年来由于生境破坏、品种替代和管理粗放，中国樱桃遗传资源已经严重流失。虽然中国樱桃种质资源的相关研究逐渐增加，但主要集中于局部地区的或单一类型（栽培或野生）的遗传多样性研究，不能全面地真实地反映出我国中国樱桃种质资源的现状。因此，本实验基于中国樱桃自身基因组开发出17对SSR引物用于采自我国11省（直辖市）60余县市的542份中国樱桃（338份中国樱桃地方种质和204份野生资源）的遗传多样性分析，以期为中国樱桃种质资源的保护及栽培品种的改良创新提供一定的理论依据。主要结果如下:
　　1、基于中国樱桃自身基因组开发的SSR引物的筛选与评价
　　本研究中所选出的17对引物具有较高的多态性、特异性、扩增效率和较好的重复性(An=0.137，I=0.808，PIC=0.367)。通过与甜樱桃基因组比对后，其中7对引物可以匹配到参考基因组的6条染色体上。此外，17对引物包含了二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸、五核苷酸和六核苷酸重复序列，其中以二核苷酸(64.71％)和三核苷酸(27.27％)重复序列为主。综上所述，本实验筛选出的17对引物能有效地应用于中国樱桃遗传多样性的研究之中。
　　2、中国樱桃遗传多样性分析
　　利用上述所得的17对多态性高、重复性好的引物对338份栽培中国樱桃和204份野生中国樱桃按类型和不同地理分布分别进行了遗传多样性分析。结果表明栽培中国樱桃遗传多样性(Na=5.294，Ne=1.645，Ar=3.407，He=0.332，I=0.641)低于野生中国樱桃(Na=5.824，Ne=2.120，Ar=6.928，He=0.490，I=0.986)。不同地理分布的分析结果显示，栽培中国樱桃遗传多样性最高的两个区域为云贵高原（He=0.355，I=0.672）和秦岭（He=0.355，I=0.649），随后依次为华北华东平原(He=0.318，I=0.557)和四川盆地及川内周边地区(He=0.241，I=0.483)。而野生中国樱桃遗传多样性由高到低分别为四川盆地（He=0.491，I=0.986）、秦岭(He=0.429，I=0.793)和云贵高原(He=0.411，I=0.764)。
　　3、中国樱桃群体遗传结构与遗传分化分析
　　STRUCTURE分析、NJ聚类分析和主成分分析(PCoA)结果显示，中国樱桃可粗略分为栽培中国樱桃和野生中国樱桃两大类群，但在野生与栽培资源重叠区域表现出了较为频繁的基因渗透。在此基础上，栽培中国樱桃类群又可划分为四川盆地及川内周边和云贵高原类群及秦岭和华北华东平原两大亚类群，与地理分布表现出一定的相关性。野生群体内部则表现出明显的混合、交叉，没有明显的群体结构。此外，秦岭群体内部发生较大分化，推测秦岭为两大亚类群的过渡地带。
　　由分子方差分析（AMOVA）结果可知，中国樱桃的遗传变异主要存在于群体内部。整体而言，中国樱桃内部存在中度的遗传分化(FST=0.098，Nm=2.298)。野生与栽培群体间检测到中度的分化(FST=0.095，Nm=2.382)。栽培组内部存在相对较大的遗传分化(FST=0.131，Nm=1.655)。野生组内部仅存在轻微的遗传分化(FST=0.041，Nm=5.771)，表明野生群体内部频繁的基因交流和共享的遗传信息减缓了群体间的遗传分化。

目录

声明

摘要

缩略词表

1 前言

1．1 中国樱桃介绍

1．2 中国樱桃种质资源的分布及现状

1．2．1 中国樱桃的主要分布

1．2．2 中国樱桃生存与利用现状

1．3 遗传多样性和群体遗传结构

1．3．1 基本概念

1．3．2 影响遗传多样性及群体遗传结构的因素

1．4 中国樱桃遗传多样性研究进展

1．4．1 形态学标记

1．4．2 细胞学标记

1．4．3 DNA水平的研究

1．4．4 存在的局限

1．5 本研究的目的与意义

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．2 总基因组DNA的提取与检测

2．3 SSR引物的开发与筛选

2．4 SSR-PCR扩增与聚丙烯酰胺凝胶电泳

2．4．1 SSR-PCR扩增体系

2．4．2 聚丙烯酰胺制胶流程

2．5 分子数据的统计与分析

2．5．1 条带的统计

2．5．2 遗传多样性及遗传瓶颈分析

2．5．3 群体遗传结构与分化分析

3 结果与分析

3．1 自身基因组SSR引物筛选与评价

3．1．1 引物筛选

3．1．2 引物多态性评价

3．2 中国樱桃的遗传多样性评价

3．3 遗传瓶颈效应

3．4 群体遗传结构与分化

3．4．1 STRUCTURE结果

3．4．2 邻位法(NJ)聚类分析

3．4．3 主成分分析(PCoA)

3．4．4 群体间的遗传分化

4 讨论

4．1 中国樱桃自身基因组开发的SSR分子标记的评价

4．2 中国樱桃遗传多样性评价

4．3 中国樱桃群体遗传结构分析

4．4 中国樱桃的保护及改良策略

5 小结

5．1 结论

5．2 创新点

参考文献

致谢

论文撰写与发表情况