柳枝稷Alamo四倍体与八倍体表型、基因组及DNA甲基化变异分析

摘要

近年来，生物质能源产业得到迅速发展，利用乙醇、生物质柴油替代一部分传统汽油和柴油已成为趋势，为生物质燃油的提取和原材料供应提供了巨大的发展空间。柳枝稷作为生物能源植物，具有产量高、边际土地适应能力强、能量转化率高等优点，因此成为能源植物的焦点。
　　柳枝稷材料从四倍体加倍到八倍体，必然导致其出现新的表型和特性，如器官巨大化，影响抗旱性、抗病虫性以及木质纤维素构成等的变化，这些变化为筛选和培育出更优异的柳枝稷品种提供种质基础。本研究通过从表型性状、分子标记、MSAP甲基化模式三个方面的研究来分析柳枝稷Alamo四倍体与八倍体的差异。
　　1、首先通过对68个柳枝稷Alamo不同倍性植株的茎粗、旗叶长、旗叶宽、株高、分蘖数、干重及鲜重7个指标进行比较。结果发现:柳枝稷Alamo四倍体与八倍体在茎粗、株高、旗叶宽及分蘖数中均存在极显著差异(p＜0.01)，在旗叶长中存在显著差异(p＜0.05)，Alamo四倍体除分蘖数比Alamo八倍体多外，茎粗、株高、旗叶宽、旗叶长上的数值均小于Alamo八倍体。但在鲜重和干重中差异不显著(p＞0.05)。对不同倍性植株表型性状的变异分析表明，Alamo不同倍体单株间均存在表型变异，其中四倍体平均变异系数为39.56％，Alamo八倍体的平均变异系数为33.91％。
　　2、为研究Alamo不同倍性的遗传关系与遗传多样性，本研究利用EST-SSR、IT-ISJ两种分子标记技术对68个柳枝稷Alamo不同倍性材料进行分析，研究结果显示:Alamo四倍体EST-SSR与IT-ISJ多样性指数I分别为0.2145和0.4975，Alamo八倍体的多样性指数I分别为0.2071和0.3955，而柳枝稷整体水平的多样性指数I为0.2716和0.5226。通过EST-SSR和IT-ISJ分子标记聚类显示Alamo四倍体和Alamo八倍体没有明显差异;EST-SSR标记遗传分化指数为26.75％，IT-ISJ标记为16.55％，柳枝稷倍性间与倍性内都有丰富的遗传多样性，且倍性内的遗传变异性大于倍性间。
　　3、本研究利用甲基化敏感扩增多态性分子标记MSAP技术对68个Alamo不同倍性材料进行甲基化模式分析，研究结果显示:18对引物共检测出2万多个甲基化位点，大多数都是非甲基化位点，其中Alamo四倍体材料的甲基化率、全甲基化率、半甲基化率分别为19.37％、12.28％、7.09％，除全甲基化率外其他均高于八倍体Alamo的18.03％、12.55％、5.47％，但总体差异不大。数据显示四倍体与八倍体甲基化模式均以全甲基化为主。Alamo四倍体的表观遗传分化系数GST为0.0197，八倍体Alamo GST为0.0226。供试柳枝稷材料甲基化基因多样性Shannon指数平均为0.3096，其中四倍体AlamoShannon指数为0.3157，Alamo八倍体为0.3026; Alamo四倍体与八倍群体内与群体间具有较丰富的甲基化多样性。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．柳枝稷生物学特性及地理分布

2．植物多倍体

2．1 植物多倍体的分类

2．2 多倍体在植物育种中的应用

3．遗传多样性研究进展

3．1 遗传多样性概念

3．2 形态学标记研究

3．3 细胞学标记研究

3．4 生化标记研究

3．5 DNA分子标记研究

4．植物甲基化的研究进展

4．1 表观遗传学

4．2 DNA甲基化的生物学功能

4．3 DNA甲基化的方式

4．4 DNA甲基化的检测方法

5．柳枝稷遗传多样性研究

6．研究的目的及意义

7．研究内容

第二章 柳枝稷Alamo四倍体与八倍体表型分析

1．前言

2．材料与方法

2．1 实验材料

2．2 田间形态数据测定方法

2．3 数据处理

3．结果与分析

3．1 柳枝稷Alamo不同倍性表型方差分析及变异分析

3．2 柳枝稷Alamo不同倍性各性状的主成分分析

4．讨论

第三章 柳枝稷Alamo不同倍性EST-SSR、IT-ISJ标记研究

1．引言

2．材料与方法

2．1 实验材料

2．2 主要设备仪器

2．3 主要试剂

2．4 总DNA提取及检测

2．5 EST-SSR与IT-ISJ PCR反应体系

2．6 EST-SSR与IT-ISJ标记数据统计

3．结果与分析

3．1 柳枝稷Alamo不同倍性EST-SSR和IT-ISJ遗传多态性分析

3．2 柳枝稷Alamo不同倍性遗传相似性分析

3．3 柳枝稷Alamo不同倍性遗传分化分析

3．4 柳枝稷Alamo不同倍性遗传聚类分析

4．讨论

第四章 柳枝稷Alamo四倍体和八倍体MSAP甲基化表观遗传变异分析

1．引言

2．材料与方法

2．1 实验材料

2．2 DNA提取方法

2．3 DNA样本的双酶切

2．4 酶切产物及连接接头

2．5 MSAP预扩增

2．6 MSAP选择性扩增

2．7 MSAP数据统计

3．结果与分析

3．1 甲基化敏感扩增多态性条带分析

3．2 柳枝稷Alamo四倍体与八倍体的甲基化水平分析

3．3 柳枝稷Alamo四倍体与八倍体甲基化多样性分析

3．4 柳枝稷Alamo四倍体与八倍体甲基化遗传结构聚类分析

3．5 柳枝稷Alamo四倍体与八倍体甲基化遗传结构主成分分析

4．讨论

第五章 结论与展望

1．结论

1．1 柳枝稷Alamo四倍体与八倍体表型差异

1．2 柳枝稷Alamo四倍体与八倍体遗传多样性差异

1．3 柳枝稷Alamo四倍体与八倍体甲基化模式差异

2．展望

参考文献

致谢

附图