中国部分山羊品种多样性及系统进化分析

中国部分山羊品种多样性及系统进化分析

论文摘要

中国有丰富的山羊遗传资源,但对其起源进化及遗传多样性的研究还不够系统和深入,本研究利用线粒体DNA分析了分布于中国9个省和自治区的12个本地山羊品种和1个国外品种安哥拉山羊共13个山羊品种的起源及遗传多样性,我们测定了13个山羊品种共计155条序列的线粒体高变区的622bp片段,通过聚类及系统分析得到A、B、C和D4个支系,同时对群体遗传结构及群体扩张进行了分析。根据线粒体高变区的测序和分析,在4个支系中分别选取一定量的个体来进行线粒体全序列测定,其中A支系3个个体、B支系4个个体、C和D支系各1个个体,设计15对引物进行线粒体全序列测定,分析山羊mtDNA序列基因特征和RNA二级结构,并对碱基变异对蛋白质结构和功能的影响进行了预测。与其他已报道物种的线粒体DNA基因组进行比较研究,探讨山羊线粒体DNA序列进化特点。通过山羊线粒体高变区及全序列的分析,得出以下结论:1.利用线粒体高变区序列分析了中国本地12个山羊品种的群体结构,FST=0.21,经检验差异不显著,品种内方差明显大于品种间方差,表明这些山羊品种间还没有出现显著的遗传分化,品种间表现弱的遗传结构。2.通过对本研究得到并结合以前发表的B支系序列构建网络关系图,形成以2个优势祖先为中心的发射状星图,表明B支系经过2次独立的群体扩张。3.本研究中共得到山羊B支系序列36条,主要分布在中国的西南及周边地区,这些分析联合以前发表的关于中国山羊B支系的起源研究方面的论文,我们推测中国的西南地区可能是B支系的驯化地之一。4.通过对来自不同国家属于不同支系的1182条序列比对分析,发现了能区分4个支系的变异位点,每个支系有自己特有的碱基变异位点,其中A支系的特有变异位点5个,B支系的特有变异位点6个,C支系的特有变异位点18个,D支系的特有变异位点7个。所有的变异都是转换。5.山羊线粒体A、B、C和D支系DNA编码区共有124个碱基变异位点,其中巅换有3处。转换与颠换的比值为40︰1,在得到的124处碱基变异中,有121个变异发生在编码蛋白质的基因序列,在这121个序列当中有18个变异属于非同义突变,通过对蛋白质二级结构及功能的预测,说明非同义变异只引起氨基酸的改变并不会影响蛋白质的功能。6.在山羊全线粒体基因组序列中,发现了所有脊椎动物都有的4段超级保守序列,推测这4段子序列在脊椎动物进化及生命活动中有非常重要的功能,线粒体可能不是低等生物基因组的一个简单拷贝。7. tRNA和rRNA二级结构碱基变异有的发生在环区,有的发生在茎区,是A/G转换,符合G-U摆动配对原则。所以各支系间tRNA和rRNA二级结构的碱基变异并不会引起其功能的改变。8.山羊的4个支系加上其它9种哺乳动物线粒体DNA共13条序列的ω在0.0399-0.1591之间,Nei and Gojobori也显示同义替换总数高于非同义替换总数,分别以不同的物种为外群体计算了HKA,结果显示差异显著,这些均表明线粒体编码区未受到正选择作用。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 分子系统发育研究概况
  • 1.1.1 系统进化树的构建方法
  • 1.1.2 分子进化和分子钟
  • 1.1.3 分子进化的动力
  • 1.1.4 分子进化的中性理论
  • 1.1.5 密码子水平适应性进化的检测
  • 1.2 动物线粒体基因组及系统发育研究进展
  • 1.2.1 线粒体基因组结构研究
  • 1.2.2 碱基组成
  • 1.2.3 与核DNA 相比,动物线粒体基因组的特点
  • 1.2.4 动物线粒体DNA 的分子系统学研究
  • 1.2.5 线粒体DNA 的提取及全序列的测定
  • 1.3 线粒体DNA 与山羊起源驯化
  • 1.3.1 我国山羊品种资源
  • 1.3.2 山羊遗传多样性研究概况
  • 1.3.3 山羊的多母系起源
  • 1.3.4 数据分析方法
  • 1.4 本研究的目的和意义
  • 1.5 本研究的技术路线
  • 第二章 山羊线粒体高变区分析
  • 2.1 材料与方法
  • 2.1.1 样品的采集
  • 2.1.2 试验方法
  • 2.2 结果
  • 2.2.1 基因组DNA 的提取结果检测
  • 2.2.2 PCR 产物的扩增结果
  • 2.2.3 PCR-SSCP 的结果分析
  • 2.2.4 线粒体D-loop 第一高变区序列扩增及克隆测序
  • 2.2.5 线粒体高变区序列及群体结构分析
  • 2.2.6 利用 D-Loop 高变区序列进行系统进化分析
  • 2.2.7 网络关系分析
  • 2.2.8 群体扩张分析
  • 2.2.9 群体间关系分析
  • 2.2.10 分化时间的估计
  • 2.2.11 4 个支系D-loop 高变区部分序列变异位点分析
  • 2.3 讨论
  • 2.3.1 中国山羊品种的多样性及地理关系
  • 2.3.2 山羊mtDNA B 支系的起源
  • 2.3.3 山羊线粒体高变区各支系的碱基变异特点
  • 2.3.4 山羊的群体扩张及分化时间
  • 第三章 山羊线粒体全序列分析
  • 3.1 材料与方法
  • 3.1.1 样品的选择
  • 3.1.2 测序引物
  • 3.1.3 PCR 反应的体系和条件
  • 3.1.4 PCR 产物纯化与连接、转化、克隆
  • 3.1.5 统计分析
  • 3.2 结果
  • 3.2.1 PCR 扩增及回收
  • 3.2.2 克隆测序
  • 3.2.3 序列拼接、比对及DNA 序列多态性
  • 3.2.4 山羊线粒体编码基因的结构和组成
  • 3.2.5 山羊线粒体全基因组中的超级保守序列
  • 3.2.6 tRNA 和rRNA 结构分析
  • 3.2.7 山羊全序列核苷酸组成及与其它物种的相似度分析
  • 3.2.8 达尔文正选择检测
  • 3.2.9 物种内正选择检测
  • 3.3 讨论
  • 3.3.1 4 个山羊支系蛋白编码基因的变异
  • 3.3.2 分化时间的估计
  • 3.3.3 线粒体全序列与系统进化
  • 第四章 全文结论
  • 4.1 利用线粒体高变区序列分析了中国12 个山羊品种的群体结构
  • 4.2 网络关系及群体扩张分析
  • 4.3 B 支系的起源
  • 4.4 4 个支系D-loop 高变区部分序列变异位点分析
  • 4.5 4 个支系DNA 序列多态性及氨基酸序列差异
  • 4.6 山羊线粒体全基因组中的超级保守序列
  • 4.7 tRNA 和rRNA 结构分析
  • 4.8 达尔文正选择检测
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢
  • 作者简历
  • 相关论文文献

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