马尾松与黄山松种间基因渐渗研究

论文摘要

本文利用公共数据库中的松树EST序列,进行了微卫星（SSR）序列查找、引物设计和筛选,并利用筛选出的带型清晰的引物组合对按海拔高度采自安徽黄山的马尾松和黄山松270株个体进行了基因渐渗研究。分析的270株个体按海拔梯度分成8个组群,通过等位基因频率变异分析,揭示了马尾松与黄山松种间基因渐渗随海拔高度的变化趋势。主要研究内容与结果如下：1.统计了不同海拔松树种子的饱满度、发芽率及绝对发芽率,发现杂种区域（海拔约900-1100m）的种子饱满度及绝对发芽率出现骤降的现象,这可能与两个物种的种间隔离障碍有关。2.为研究两个物种分化的遗传机制,本文开展了分子标记开发研究。首先进行了松树、桉树和杨树几个不同树种EST序列中微卫星的比对研究,微卫星序列是真核生物基因组中的重要特征序列,其变异情况与生物的进化历程相关,这一工作为利用微卫星标记进行马尾松与黄山松的种分化研究提供了生物信息学参考。3.对在松树EST序列中查找到的微卫星,进行了引物设计,并对其中的301对引物进行了引物合成,经初步筛选获得218对有扩增产物的引物。对这些扩增成功的引物,选取了其中的150对引物对它们在松科树种中的通用性进行了实验分析,结果显示本实验开发的SSR引物在松科树种中的通用率很高,达到90%以上。在引物扩增实验的基础上,利用杂种域单株树上8粒种子的胚乳进行了引物扩增位点分析。4.在单倍体家系材料扩增实验的基础上,选取了14对带型清晰的引物,对采集的270株个体进行了基因渐渗按海拔高度变异趋势的实验分析。这些引物在群体中共扩增出了56个等位基因,每个引物扩增出的等位基因数在2-6个之间。研究发现大部分等位基因（70%）在两个树种间无明显的渐渗障碍,但有17个等位基因的渐渗情况随海拔高度有明显的变化趋势,其中12个等位基因频率随海拔升高而减少,而其它的5个等位基因频率随着海拔升高而增加。这一结果显示了两个树种基因组中的不同位点在两个树种间渗渐能力的差异,基因渗渐在两个树种中双向发生,但马尾松向黄山松的基因渗渐占主导地位。不同等位基因渗渐能力的差异预示了不同位点在维持两个树种分化中的不同作用,研究结果为了解马尾松与黄山松种分化的遗传机制提供了直接证据。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 物种概念及其发展历史
• 1.1.1 形态学物种概念（Morphological species concepts）
• 1.1.2 生物学物种概念（Biological species concepts）
• 1.1.3 进化物种概念（Evolutionary species concepts）
• 1.1.4 种系发生物种概念（Phylogenetic species concepts）
• 1.1.5 物种划分的基本标准
• 1.2 影响物种形成的主要因素及机制
• 1.2.1 生态因子与物种形成
• 1.2.2 遗传物质的变化与物种形成
• 1.2.3 杂交与物种形成
• 1.2.4 生殖隔离机制及物种形成
• 1.3 物种形成的模式
• 1.3.1 异域物种形成（Allopatric speciation）
• 1.3.2 边域物种形成（Peripatric speciation）
• 1.3.3 临（邻）域性物种形成（Parapatric speciation）
• 1.3.4 同域性物种形成（Sympatric speciation）
• 1.4 本研究的目的及意义
• 第二章 马尾松、杂种个体及黄山松种子特性研究
• 2.1 材料
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 种子收集
• 2.2.2 种子软X射线摄影
• 2.2.3 种子萌发实验
• 2.2.4 数据计算
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 种子发芽率的统计
• 2.3.2 X射线摄影统计种子的饱满度
• 2.3.3 种子绝对发芽率的统计
• 2.4 讨论
• 第三章 不同树种EST序列中微卫星的分析
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 序列来源与微卫星查找
• 3.1.2 优势重复单元碱基组成及微卫星长度变异分析
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 松树、杨树及桉树表达序列中微卫星丰度比对分析
• 3.2.2 松树、杨树及桉树EST-SSR优势重复单元碱基组成
• 3.2.3 松树、杨树和桉树中不同长度重复单元微卫星的长度变异情况
• 3.3 讨论
• 第四章 马尾松与黄山松EST-SSR引物的开发
• 4.1 EST序列处理及引物设计
• 4.1.1 EST序列来源
• 4.1.2 序列处理及微卫星查找
• 4.1.3 SSR引物设计
• 4.1.4 引物合成
• 4.2 SSR引物筛选
• 4.2.1 材料
• 4.2.2 实验试剂
• 4.2.3 总DNA的提取
• 4.2.4 SSR-PCR扩增反应
• 4.2.5 引物的筛选及电泳检测
• 4.2.6 群体引物筛选
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 引物筛选及通用性研究
• 4.3.2 群体引物筛选
• 4.4 讨论
• 4.4.1 EST-SSR引物的通用性
• 4.4.2 马尾松与黄山松EST-SSR引物开发的必要性
• 第五章 马尾松与黄山松基因渐渗随海拔变异趋势研究
• 5.1 材料
• 5.2 实验方法
• 5.2.1 总DNA提取
• 5.2.2 PCR扩增
• 5.2.3 引物的群体检测
• 5.2.4 数据统计与分析
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 引物多态性分析
• 5.3.2 等位基因频率统计
• 5.3.3 等位基因频率随海拔变异的情况
• 5.4 讨论
• 5.4.1 基因渐渗研究方法的选择
• 5.4.2 马尾松与黄山松基因渐渗的方向性
• 5.4.3 马尾松与黄山松种间不同等位基因渐渗能力的差异
• 5.4.4 马尾松与黄山松种间基因渐渗障碍
• 第六章 主要研究结论及进一步研究进展
• 6.1 主要研究结论
• 6.2 进一步研究展望
• 参考文献
• 详细摘要
• Abstract