紫茎泽兰叶绿体基因组结构及系统发育研究

论文摘要

紫茎泽兰隶属菊科泽兰属,是一种世界性的恶性杂草,广泛分布在热带和亚热带的30多个国家和地区。紫茎泽兰引起了巨大的经济损失,严重威胁当地的生态多样性甚至人类和牲畜的健康。在紫茎泽兰的入侵过程中,生境条件有很大的改变,反映了紫茎泽兰强大的适应性。本研究从叶绿体DNA和细胞核DNA水平上研究紫茎泽兰系统发育及遗传分化,为研究紫茎泽兰的入侵机制、群体遗传学机制等提供理论依据;也为生物入侵等学科的发展奠定一定的基础。结果表述如下:（1） PCR扩增紫茎泽兰叶绿体的三个序列研究其在菊科的系统发育。将扩增序列测序,并与GenBank中菊科植物的序列进行比对分析。应用Mega 4. 0软件,采用邻接法构建系统发育进化树。结果表明:紫茎泽兰和其它泽兰属植物及油菊的亲缘关系最近,与莴苣、滨菊、野菊关系最远,验证了紫茎泽兰正确的分类地位;三个序列总长度范围为2,140-2,203 bp,比对长度为2,399 bp,共提供381个变异位点,190个信息位点,为研究紫茎泽兰的进化提供依据。（2）我们用Solexa测序技术获得紫茎泽兰叶绿体基因组的序列,紫茎泽兰叶绿体基因组全长150,698bp,其中反向重复区23,756 bp,小单拷贝区为18,358 bp,大单拷贝区为84,828 bp。G+C含量为37.46%。紫茎泽兰叶绿体基因组有112个特异的基因,其中编码蛋白的基因80个,4个rRNA基因,28个tRNA基因,有19个基因位于IR区,使基因总数目为131个。有16个基因包含内含子,其中3个基因包含两个内含子,13个含有一个内含子,5个位于IR区。CDS全长74682 bp,编码24894个氨基酸。紫茎泽兰叶绿体基因种类及顺序和菊科植物向日葵、油菊、莴苣、银胶菊非常相似,和烟草叶绿体基因组相比,都包含一个约23 kb的倒位及嵌套在此倒位中约3.4 kb小倒位。我们用zPicture软件分析了紫茎泽兰和其它菊科植物的叶绿体基因组全序列,发现紫茎泽兰和油菊的关系最近。和向日葵叶绿体所有蛋白编码基因比对,找到了进化较快的、适用于系统发育研究的基因,如:ndhK、ycf1、accD等。基于叶绿体35个编码区序列,用Mega 4.0软件分析了紫茎泽兰等31个物种的系统发育关系,构建的系统发育树显示,紫茎泽兰和其它菊科植物都隶属于Ⅱ类真菊。（3）在以往的研究中,没有找到适合紫茎泽兰的SSR标记。我们从高通量测序的结果中筛选21对细胞核SSR位点并设计SSR引物,用紫茎泽兰的10个品系检测多态性,发现15对SSR标记存在多态性,有1对引物S6-137不能扩增出清晰的目标条带,5对引物没扩增出多态性。开发的SSR标记的多态性较低,分析可能的原因有:开发的SSR标记多态性低;供试材料的地理位置较近,材料自身的遗传变异较小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 紫茎泽兰的研究进展
• 1.1.1 生物学特性的研究
• 1.1.2 生理遗传学研究
• 1.1.3 紫茎泽兰的分布范围及危害
• 1.1.4 紫茎泽兰的防治
• 1.1.5 紫茎泽兰的利用
• 1.2 DNA 条形码的研究
• 1.2.1 DNA 条形码的选择
• 1.2.2 DNA 条形码的应用
• 1.3 叶绿体基因组在系统发育中的研究进展
• 1.4 紫茎泽兰群体遗传学的研究
• 1.5 本研究的目的和意义
• 第二章 基于叶绿体序列分析紫茎泽兰在菊科的系统发育
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 DNA 提取
• 2.1.3 PCR 扩增及测序
• 2.1.4 序列分析
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 序列变异
• 2.2.2 系统发育分析
• 2.3 讨论
• 第三章 紫茎泽兰叶绿体基因组结构及进化分析
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 紫茎泽兰叶绿体DNA 的提取和测序
• 3.1.2 PCR 扩增验证
• 3.1.3 基因注释
• 3.1.4 构建系统进化树
• 3.2 结果分析
• 3.2.1 紫茎泽兰叶绿体基因组测序及其组装分析
• 3.2.2 紫茎泽兰叶绿体基因组组成及其结构分析
• 3.2.3 预测的紫茎泽兰RNA 编辑位点
• 3.2.4 紫茎泽兰叶绿体基因组密码子偏好性的研究
• 3.2.5 紫茎泽兰和其它菊科植物叶绿体基因组的比较
• 3.2.6 紫茎泽兰系统发育分析
• 3.2.7 菊科植物编码区条形码的研究
• 3.3 讨论
• 第四章 紫茎泽兰细胞核微卫星标记的开发
• 4.1 材料与方法
• 4.2 结果与分析
• 4.3 讨论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 个人简介