白刺属植物分子系统学及遗传多样性研究

论文摘要

白刺属（Nitraria L.）植物全世界有12种，分布于亚洲、欧洲、非洲和澳大利亚的荒漠；我国有7种，甘肃有5种。白刺属在我国主要分布于西北地区，是我国西北荒漠、半荒漠植被的重要建群种，为耐干旱、耐盐碱、抗风蚀沙埋、生长快、易繁殖的优良防风固沙先锋植物。本文以分布于甘肃河西地区的五种白刺属植物为材料，对白刺属植物从分子系统学、遗传多样性、抗旱生理三个方面进行了较为广泛的研究。结论如下： 1．对白刺属5种植物及43种相关科代表种的rbcL、trnL-F及其联合序列进行了最大简约性（maximum-parsimony, MP）系统发育分析。结果如下：支持白刺属从蒺藜科中分出，成立独立的白刺科；白刺属同骆驼蓬属具有较近的系统关系，但鉴于两属在形态、植化、胚胎学等方面差异较大，建议白刺属和骆驼蓬属各自组成单独的科，白刺科和骆驼蓬科；在目的系统阶层上，分子生物学证据支持APG（2003）将白刺科放入无患子目中。 2．运用克隆测序法，对甘肃白刺属（Nitraria L.）5个种nrDNA的ITS区（包括ITS-1，5.8S rDNA和ITS-2）进行序列测定。结果表明白刺属的ITS序列在探讨属内系统演化、种间关系方面具有一定的参考价值。系统发育分析表明甘肃白刺属植物可分为3类，第一类包括N.sibirica，第二类包括N.sphaerocarpa，第三类包括N. praevisa，N. roborowskii和N. tangutorum。 3．运用RAPD技术分析了广布于甘肃、宁夏的唐古特白刺（Nitraria tangutica L.）6个天然居群的遗传多样性及其遗传结构。14条随机引物检测到182个可重复的位点，其中多态位点180个，占总位点数的98.9％。由Shannon表型多样性指数和Nei基因多样性指数估计的居群内遗传多样性和居群间遗传多样性分别占总多样性的80.5％、83.2％和19.5％、16.8％。以上结果表明，唐古特白刺天然居群遗传多样性丰富；遗传变异主要存在于居群内：繁育系统属于虫媒异交为主的交配类型。形成并维持其分布格局的主要因素是生境的一致性和基因流的流动。唐古特白刺遗传多样性的保护，应以就地保护为主，迁地保护为辅。 4．运用ISSR技术分析了分布于甘肃、宁夏、内蒙、青海的唐古特白刺（Nitraria tangutica Bobr.）7个天然居群的遗传多样性及遗传结构。12条引物检测到114个可重

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一部分 白刺属植物研究概况及白刺属植物分子系统学研究
• 第一章 研究概况
• 1 白刺属Nitraria L分类学
• 2 白刺属研究进展
• 2.1 细胞学研究
• 2.2 孢粉学研究
• 2.3 胚胎学研究
• 2.4 植物化学研究
• 2.5 数值分类学研究
• 2.6 分子生物学研究
• 2.7 遗传多样性研究
• 2.8 其他方面研究
• 3 白刺属研究存在问题
• 4 拟用于本部分分子系统学研究的DNA序列
• 4.1 ITS序列
• 4.2 rbcL序列
• 4.3 trnL-F 序列
• 5 本部分研究的意义
• 第二章 白刺属植物总DNA的提取
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 主要提取试剂配方
• 2.3 提取方法
• 3 DNA样品的鉴定
• 3.1 DNA样品的纯度及浓度
• 3.2 白刺属植物叶绿体DNA trnL-F片段的PCR扩增
• 4 结果与讨论
• 4.1 提取方法
• 4.2 DAN的纯度、浓度
• 4.3 白刺属植物叶绿体DAN trnL-F片断的PCR扩增
• 第三章 白刺属植物分子系统学研究
• 一 用cpDNA trnL-F、rbcL序列联合数据探讨白刺属系统学位置
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 方法
• 2.2.1 DNA提取、扩增及测序
• 2.2.2 系统发育分析
• 3 实验结果
• 3.1 trnL-F序列分析
• 3.2 rbcL序列分析
• 3.3 trnL-F和rbcL联合序列分析
• 4 讨论
• 4.1 白刺属同蒺藜科的关系
• 4.2 白刺属与骆驼蓬属之间的关系
• 4.3 白刺科的系统位置
• 二 用nrDNA ITS序列探讨白刺属的系统发育关系
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 总DNA提取
• 2.3 nrDNA ITS片段的扩增
• 2.4 克隆测序
• 2.5 序列分析及系统树构建
• 3 实验结果
• 3.1 ITS序列长度及变异
• 3.2 ITS序列的系统发育分析
• 3.3 ITS-1与ITS-2的信息含量
• 4 讨论
• 4.1 ITS rnDNA序列分析在白刺属植物系统学研究中的作用
• 4.2 白刺属属下等级划分
• 参考文献
• 第二部分 白刺属植物遗传多样性研究
• 第一章 唐古特白刺遗传多样性的RAPD分析
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 DAN的提取
• 2.2.2 引物筛选
• 2.2.3 RAPD扩增及产物分离
• 2.3 RAPD数据分析
• 2.3.1 多态位点比率
• 2.3.2 唐古特白刺遗传结构特征的分析
• 3 实验结果
• 3.1 多态位点比率
• 3.2 Shannon表型多样性指数
• 3.3 由Nei指数估计的种群基因多样性指数
• 3.4 遗传距离
• 4 讨论
• 第二章 唐古特白刺遗传多样性的ISSR分析
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 DAN的提取
• 2.2.2 引物筛选
• 2.2.3 ISSR扩增及产物分离
• 2.3 ISSR数据处理
• 3 实验结果
• 3.1 多态位点比率
• 3.2 遗传多样性和遗传分化
• 4 讨论
• 4.1 遗传多样性
• 4.2 遗传结构
• 4.3 唐古特白刺遗传多样性的保护
• 第三章 泡泡刺遗传多样性的RAPD分析
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 DAN的提取
• 2.2.2 引物筛选
• 2.2.3 RAPD扩增及产物分离
• 2.3 RAPD数据分析
• 2.3.1 多态位点比率
• 2.3.2 唐古特白刺遗传结构特征的分析
• 3 实验结果
• 3.1 多态位点比率
• 3.2 Shannon表型多样性指数
• 3.3 由Nei指数估计的种群基因多样性指数
• 3.4 遗传距离
• 4 讨论
• 参考文献
• 第三部分 白刺属植物抗旱生理研究——以唐古特白刺为例
• 第一章 研究概况
• 13C值特征及其对水分利用效率的指示'>第二章 在不同水分条件下荒漠植物唐古特白刺光合速率、蒸腾速率、δ¹³C值特征及其对水分利用效率的指示
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 研究区概况
• 2.2 材料
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 含水量测定
• 13C值的测定'>2.3.2 δ¹³C值的测定
• 2.3.3 气体交换参数的测定
• 2.3.4 统计分析
• 3 结果
• 3.1 不同水分条件下,唐古特白刺叶片相对含水量的季节性变化
• 13C值的季节性变化'>3.2 不同水分条件下,唐古特白刺叶片δ¹³C值的季节性变化
• 3.3 不同水分条件下,唐古特白刺叶片光合速率、蒸腾速率和气孔导度的季节性变化
• 3.4 不同水分条件下,唐古特白刺水分利用率的季节性变化
• 4 讨论
• 4.1 不同水分状况下,唐古特白刺叶片光合速率、蒸腾速率及气孔导度变化比较
• 13C值变化规律'>4.2 不同水分状况下,唐古特白刺叶片δ¹³C值变化规律
• 13C值对水分利用率的指示'>4.3 不同水分状况下,唐古特白刺叶片δ¹³C值对水分利用率的指示
• 5 结论
• 第三章 唐古特白刺叶片保护酶活性及POD同工酶的动态变化
• 1 引言
• 2 材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 采集地区环境概况
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 叶片含水量测定
• 2.3.2 酶液提取
• 2.3.3 MDA含量测定
• 2.3.4 SOD活性测定
• 2.3.5 CAT活性测定
• 2.3.6 POD活性测定
• 2.3.7 同工酶电泳
• 3 结果
• 3.1 不同生境唐古特白刺叶片含水量的季节性变化
• 3.2 不同生境唐古特白刺叶片MDA含量的季节性变化
• 3.3 不同生境唐古特白刺叶片SOD含量的季节性变化
• 3.4 不同生境唐古特白刺叶片CAT含量的季节性变化
• 3.5 不同生境唐古特白刺叶片POD含量的季节性变化
• 3.6 不同生境唐古特白刺叶片POD同工酶含量的季节性变化
• 4 讨论
• 4.1 抗氧化酶活性与植物的耐旱性
• 4.2 POD同工酶与植物的耐旱性
• 4.3 抗氧化酶活性与植物生长季节性变化
• 参考文献
• 在读期间发表及已投论文目录
• 在读期间参加的科研项目
• 致谢