利用SSR研究榛属种间亲缘关系及平榛居群遗传多样性

论文摘要

为了探讨榛属（Corylus）植物的遗传变异规律,为榛子培育提供理论基础与技术支持,本试验选取了榛属7个（变）种及平榛（C.heterophylla Fisch） 14个野生居群为研究对象,通过SSR分子标记,对榛属种间亲缘关系及平榛居群遗传多样性进行了分析。研究结果如下:（1）建立和优化了榛属植物的SSR反应体系;筛选了29对欧榛的SSR引物对榛属植物进行扩增,有效性达100 %。利用其中的17对引物对榛属种间亲缘关系进行了研究,在43份种质中共检测到137个等位基因,平均每个位点可检测到等位基因8.0588个;观测杂合度（Ho）和预期杂合度（He）平均值分别为0.5773和0.7855。基于遗传距离的聚类可初步将7种分为3组:平榛（C.heterophylla Fisch）、榛（C.avellana L.）及川榛（C.kweichowensis Hu）为1组;臧刺榛[(C.feroxWall.var.thibetica （Batal.Franch.）]、滇榛（C.yunnanensis A.Camus）及华榛（C.chinensis Franch）为1组;毛榛（C.mandshurica Maxim.et Rupr.）为1组,从分子水平上对榛属种间亲缘关系给予了鉴定。平榛和欧榛的遗传多样性较高,且亲缘关系较近,为已成功的种间远缘杂交提供了理论支持。（2）利用Sanger末端终止法测序原理,在位点CAC-B014对榛属7种及虎榛属（Ostryopsis Decne）虎榛（O. davidiana Decne）的微卫星序列进行了测序,结果表明:欧榛微卫星在榛属种间及虎榛属间具有高度的同源性及多态性,可用于近缘种研究,为榛子种质资源的进一步研究提供了依据。（3）利用样方调查和SSR分子标记相结合,初步对平榛克隆结构及个体进行了研究。平榛克隆繁殖比例较大,成集群分布,可分3种类型:株丛、株系及群系。研究结果显示同1株丛（系）的个体基因型相同,为1个独立的遗传个体;同时存在一定比例的种子繁殖使平榛具有较高的遗传多样性（Na=5.1250,Ne =2.4996,Ho=0.7148,He=0.5474）。居群水平取样时要考虑平榛兼性繁殖特性,根据居群大小、聚集程度、榛丛斑块大小及斑块距离进行适当调整,确定具体样本数。（4） 25对引物共检测出239个等位基因变异,位点拥有的等位基因数量（Na）在219个之间,平均每个位点可检测出9.56个等位基因;有效等位基因数（Ne）1.20910.889个,平均值为4.78个;观察杂合度（Ho）变化范围为0.1910.921,平均值为0.552;期望杂合度（He）的变化范围为0.1740.911,平均值为0.729。平榛物种水平具有较高的遗传多样性,表明其生态适应性有一定差异,这为平榛杂交育种、无性系良种选育提供了理论基础。（5）平榛在居群水平上,各个居群平均等位基因数（Na）为3.57个,有效等位基因数（Ne）为2.68个,观察杂合度（Ho）和期望杂合度（He）分别0.553和0.582。河南辉县（HX）居群的遗传多样性水平最高（Na=4.76,Ne=3.41,Ho=0.608,He=0.685）,河北宽城（KC）居群的遗传多样性水平最低（Na=1.44,Ne=1.44,Ho=0.44,He=0.251）。遗传分化系数（Fst）为0.2485,即有24.85 %的遗传变异存在居群之间,75.15 %的遗传变异存在于居群内。分子水平方差分析表明,居群间及居群内差异均达到极显著水平。（6）利用算术加权平均数法（UPGMA）将14个居群分成4大类,地理位置较近的聚在一起;居群间的基因流较低,为0.756。经Mantel检测,居群间的遗传距离和地理距离之间没有显著的相关关系（r =0.5144,P=0.9989）。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 林木遗传多样性研究概述
• 1.1.1 遗传多样性的基本概念
• 1.1.2 林木遗传多样性研究进展和方法
• 1.1.2.1 形态学水平
• 1.1.2.2 细胞学水平
• 1.1.2.3 同工酶研究
• 1.1.2.4 DNA 水平
• 1.1.2.5 分子标记在林木遗传多样性研究上的应用
• 1.1.2.6 SSR 在动植物遗传多样性研究上的应用
• 1.1.3 遗传多样性研究的理论及实际意义
• 1.2 种群遗传多样性参数及估算方法
• 1.2.1 种群遗传变异水平的度量
• 1.2.2 种群遗传分化的度量
• 1.3 榛子遗传改良研究进展
• 1.3.1 榛子种质资源情况及研究
• 1.3.2 榛子遗传多样性的研究
• 1.3.3 榛子良种选育研究
• 1.3.4 榛子遗传改良存在的问题与对策
• 1.4 选题依据、研究内容及研究目标
• 1.4.1 选题依据
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 研究目标
• 1.4.4 数据记录
• 1.4.5 数据分析
• 2 榛属种间亲缘关系的SSR 分析
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 主要的试剂、药品及配制
• 2.1.3 DNA 提取方法与质量测定
• 2.1.4 SSR 分析
• 2.1.4.1 中国榛属植物SSR 反应体系的建立
• 2.1.4.2 SSR 反应扩增程序
• 2.1.4.3 SSR-PCR 引物的筛选
• 2.1.4.4 PCR 产物的检测
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 榛属DNA 提取方法的优化
• 2.2.2 SSR 反应体系的建立和优化
• 2.2.2.1 DNA 模板浓度
• 2+浓度对SSR 反应的影响'>2.2.2.2 Mg²⁺浓度对SSR 反应的影响
• 2.2.2.3 dNTP 浓度对SSR 反应的影响
• 2.2.2.4 Taq 聚合酶浓度及引物浓度对SSR 反应的影响
• 2.2.2.5 退火温度对扩增结果的影响
• 2.2.2.6 SSR- PCR 优化体系的应用
• 2.2.3 榛属种间关系的SSR 分析
• 2.2.3.1 引物的筛选
• 2.2.3.2 榛属植物的SSR 多样性
• 2.2.3.3 43 份种质资源的NTSYS 聚类分析
• 2.2.3.4 榛属7 种（变种）的Popgene32 聚类分析
• 2.2.3.5 榛属植物种间遗传变异分析
• 2.3 小结
• 3 榛属7 种与虎榛微卫星测序及分析
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 测序原理与方法
• 3.1.3 PCR 产物测序标准实验流程
• 3.1.3.1 聚合酶链式反应（PCR）
• 3.1.3.2 凝胶回收PCR 产物
• 3.1.3.3 聚合酶链式反应（PCR）
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 榛属7 种及虎榛DNA 扩增片段
• 3.2.2 PCR 产物直接测序
• 3.2.3 同源性及长度多态性分析
• 3.3 小结
• 4 平榛克隆结构与个体鉴定的研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 平榛克隆格局的调查
• 4.1.2 昌平平榛克隆多样性和个体鉴定
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 平榛克隆格局分析
• 4.2.2 克隆多样性的SSR 分析
• 4.2.3 64 份平榛个体鉴定
• 4.3 小结
• 5 平榛居群遗传多样性的研究
• 5.1 材料与方法
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 平榛遗传多样性的SSR 分析
• 5.2.2 平榛野生居群的检测结果
• 5.2.3 平榛居群的遗传分化
• 5.2.4 居群间遗传距离和遗传一致度
• 5.3 小结
• 6 讨论
• 6.1 榛属种间亲缘关系的SSR 分析
• 6.1.1 榛属植物DNA 的提取
• 6.1.2 SSR 反应体系的建立与优化
• 6.1.3 引物的筛选
• 6.1.4 中国榛属植物遗传多样性
• 6.1.5 榛属植物的聚类分析
• 6.2 微卫星序列测序及分析
• 6.2.1 PCR 产物直测序影响因素
• 6.2.2 微卫星在近缘种中的同源性
• 6.3 平榛克隆结构与个体鉴定的研究
• 6.3.1 野生平榛自身繁殖特性
• 6.3.2 平榛的样本容量
• 6.4 平榛居群遗传多样性的研究
• 6.4.1 平榛的遗传多样性
• 6.4.2 平榛居群的遗传变异
• 6.4.3 榛子的遗传改良和保护策略
• 7 结论与建议
• 7.1 主要结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 导师简介
• 个人简介
• 致谢