披碱草属遗传多样性、P基因组特异重复序列克隆和小麦EST-SSR标记开发

论文题目: 披碱草属遗传多样性、P基因组特异重复序列克隆和小麦EST-SSR标记开发

论文类型: 博士论文

论文专业: 作物遗传育种学

作者: 李斯深

导师: 李立会

关键词: 披碱草,遗传多样性,冰草,基因组,特异重复序列,克隆,小麦,引物,生物学功能,缺体四体,遗传图谱

文献来源: 中国农业科学院

发表年度: 2005

论文摘要: 本报告分为三部分。第一部分是披碱草属植物的遗传多样性分析。以中国境内的披碱草属物种为研究材料，采用ISSR和SSR标记技术，比较了ISSR和SSR标记在披碱草属植物研究中的可应用性；研究了Elymus dahuricus complex物种在中国境内的遗传多样性状况；采用SSR标记对披碱草属植物模式种E．sibiricus的遗传多样性分布状况进行了分析。主要结果如下：（1）ISSR和SSR标记在披碱草属物种中标记效率比较研究表明，2种标记均表现出较高多态性，基于两种标记的种间聚类状况与物种的倍性水平和形态学相似程度存在较高一致性。在12个种间ISSR标记表现出更高的标记效率，SSR标记则更适于近亲缘物种分析。两种标记的相关性在12个种间表现为显著，在近亲缘水平表现不显著。（2）利用ISSR和SSR标记分析了中国境内4个E．dahuricus complex物种共39个居群的遗传多样性。结果显示，4个E．dahuricus complex物种间分化程度较低。其中Eexcelsus相对独立；E．dahuricus和E tangutorm之间存在一定程度的分化；E．cylindricus介于E．dahuricus和Etangutorm之间。UPGMA系统聚类具有明显的地域特性。其中，青海省东沿及周边地区可能是E．dahuricus complex物种在中国境内发生显著分化的地理分界线。（3）6个E．sibiricus居群的SSR分析表明，在居群内和居群间均存在较为丰富的SSR位点变异。遗传变异主要存在于居群间，居群内SSR位点以杂和状态出现的极低频率，表明E．sibiricus为较严格白花授粉植物。E．sibiricus主要分布区的40个居群研究表明，居群间分化具有明显的地域特性，其中青藏高原地区为E．sibiricus分化状况较为复杂的地区。第二部分是P基因组特异重复序列的克隆。以冰草及小麦族其它基因组植物为材料，进行冰草P基因组特异重复序列分离研究，获得的主要结果如下：（1）利用回收特异RAPD片段的方法，分离到一个长578bp的冰草P基因组特异DNA重复序列——OPC08578，与Genbank上注册的序列同源比较表明，该序列是冰草P基因组新的特异重复序列。以OPC08578克隆作探针进行Southern杂交表明，该克隆片段在W、H和F基因组也有分布，在ABD、R、V、E、St、Ns、I、D、A等基因组中则无分布。根据OPC08578序列，设计合成了一对特异引物SC-OPC08。该标记可以用来区别P与ABD、R、V、E、St、W、Ns、D、A、C、S、U、I、M、AG基因组，也可用于小麦——冰草附加系中冰草染色质的检测，PCR扩增结果和Southern杂交结果相吻合。（2）利用回收特异ISSR片段的方法，分离到一个长535bp的冰草P基因组特异DNA重复序列——UBC811535，同源比较表明，该序列是P基因组新的特异重复序列。Southern杂交表明，该克隆片段在P基因组有非常强的分布，而子ABD、F、V、H、Ns、R、St等其它基因组无杂交信号。根据UBC811535序列，设计合成了一对特异引物SC-UBC811，该标记可以用于小麦——冰草附加系中冰草染色质的检测。第三部分是EST-SSR标记的开发和作图。利用普通小麦EST数据库（GenBank／dbEST）中最新的151695条EST序列（2003．7．14～2004．8．24）进行了微卫星序列的筛选，共发现微卫星序列2038个，占整个EST数据库的1.34％。根据筛选得到的微卫星序列设计并合成了249个引物对。PCR扩增表明，166个引物对在不同小麦品种中显示出稳定清晰的带型，可以作为小麦和相关物种的新的EST-SSR分子标记。将其中的93个引物对、193个位点定位到除4A和4B外的19条特定的染色体。利用RIL群体将43个EST-SSR位点绘制到遗传图谱的11条染色体上。对开发的166个EST-SSR引物对的EST在GenBank数据库进行比对分析，有48条EST序列与35种具有生物功能的核酸或蛋白质有同源性，大部分的同源产物来源于普通小麦和栽培水稻。将其中的23条EST序列、推测编码20种蛋白质的基因定位到14条特定的小麦染色体；将涉及5种推测蛋白质基因的12个位点绘制到遗传图谱的6条染色体上。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一部分 披碱草属植物的遗传多样性分析

1 引言

1.1 披碱草属植物的分类学状况

1.2 系统演化和遗传多样性研究的方法

1.2.1 形态学研究

1.2.2 细胞学研究

1.2.3 生化标记

1.2.4 分子标记

1.3 遗传多样性研究的数据分析与取样策略

1.3.1 数据分析

1.3.2 取样策略

1.4 披碱草属植物的系统演化和遗传多样性

1.4.1 生化标记分析

1.4.2 披碱草属植物多样性的分子标记分析

1.5 问题与展望

1.6 本研究目的与意义

2 材料和方法

2.1 材料

2.2 实验方法

2.2.1 DNA的提取

2.2.2 SSR和ISSR分析

2.2.3 电泳

2.2.4 数据统计分析

3 结果与分析

3.1 ISSR和SSR在披碱草属植物分析中的标记效率研究

3.1.1 引物筛选

3.1.2 遗传多样性分析

3.1.3 ISSR和SSR标记的标记效率分析

3.1.4 ISSR和SSR标记相关性

3.2 中国境内Elymus dahuricus complex物种的遗传多样性分析

3.2.1 ISSR和SSR位点多态性与变异分布状况

3.2.1.1 SSR分析

3.2.1.2 ISSR分析

3.2.2 4个E.dahuricus complex物种的亲缘关系分析

3.3 中国境内E.sibiricus的遗传多样性分析

3.3.1 SSR引物的筛选

3.3.2 E.sibiricus的居群内遗传结构分析

3.3.3 E.sibiricus的居群的遗传分化状况研究

3.3.4 E.sibiricus在我国境内的的遗传变异分布状况

4 讨论

4.1 ISSR和SSR标记在披碱草属物种中的标记效率

4.2 中国境内E.dahuricus complex物种的遗传多样性和系统演化

4.3 中国境内E.sibiricus物种的遗传多样性

第二部分 P基因组特异重复序列的克隆

1 引言

1.1 重复序列的种类、功能、应用和分离

1.1.1 重复序列的种类与特征

1.1.1.1 串联重复序列

1.1.1.2 散布重复序列

1.1.2 重复序列的功能

1.1.3 重复序列的应用

1.1.3.1 研究物种的起源和进化

1.1.3.2 外源遗传物质鉴定

1.1.3.3 染色体分子指纹图谱绘制

1.1.3.4 遗传作图构建

1.1.4 特异重复序列的分离方法

1.1.4.1 基因文库法

1.1.4.2 回收酶切产物中的特异DNA片断

1.1.4.3 回收Relic DNA

1.1.4.4 基因组探针法

1.1.4.5 基因组减法杂交法

1.1.4.6 回收特异RAPD片断法

1.1.4.7 带反馈控制的PCR增效减法杂交

1.2 小麦族重复序列研究概况

1.2.1 小麦属

1.2.2 黑麦属

1.2.3 大麦属

1.2.4 山羊草属

1.2.5 小麦族其它植物

1.3 P基因组重复序列研究现状

1.4 本研究的目的意义

2 材料与方法

2.1 试验材料

2.2 试验设计

2.3 实验方法

2.3.1 基因组总DNA的提取

2.3.2 RAPD分析

2.3.3 ISSR分析

2.3.4 基因组特异片段的回收、克隆

2.3.4.1 琼脂糖凝胶中DNA片段的回收与纯化

2.3.4.2 聚丙烯酰胺凝胶中DNA片段的回收

2.3.4.3 PCR产物连接

2.3.4.4 大肠杆菌感受态细胞的制备

2.3.4.5 PCR产物的转化

2.3.4.6 菌液PCR检测

2.3.4.7 质粒提取

2.3.4.8 质粒酶切鉴定

2.3.5 Southern杂交

2.3.6 SCAR-PCR分析

3 结果与分析

3.1 RAPD扩增产物的特异重复序列克隆及应用

3.1.1 P基因组特异片段的RAPD筛选

3.1.2 P基因组特异片段的回收、克隆

3.1.3 特异DNA片段在基因组的分布

3.1.4 序列分析

3.1.5 SCAR标记的建立

3.2 ISSR扩增产物的特异重复序列克隆及应用

3.2.1 特异片断筛选

3.2.2 P基因组特异片断的回收、克隆

3.2.3 特异DNA片段在基因组的分布

3.2.4 序列分析

3.2.5 SCAR标记的建立

4 讨论

4.1 基因组特异重复序列分离方法比较

4.2 基因组演化关系

4.3 基因组特异重复序列的应用

第三部分 EST-SSR标记的开发和作图

1 引言

1.1 EST-SSR的优点

1.2 EST中SSR的分布特点

1.3 本研究的目的意义

2 材料与方法

2.1 小麦EST-SSR序别的查找

2.2 EST-SSR引物的设计

2.3 植物材料

2.4 PCR扩增与电泳检测

2.5 遗传图谱绘制

2.6 EST序列功能分析

2 结果与分析

2.1 EST-SSR的特点与EST-SSR引物开发

2.2.1 EST数据库中SSR的频率与分布

2.1.2 引物设计和扩增结果检测

2.2 EST-SSR的缺体—四体定位

2.2.1 染色体定位

2.2.2 共线性关系

2.3 遗传图谱绘制

2.4 EST功能分析

2.4.1 EST的功能

2.2.2 推测功能的基因(EST)的染色体定位和遗传作图

3 讨论

3.1 EST-SSR的开发与作图

3.2 EST中SSR的出现频率

3.3 EST-SSR标记的共线性关系

3.4 EST-SSR的生物学功能分析

参考文献

致谢

博士后期间主持的研究课题

博士后期间发表的研究论文

博士后期间撰写的论文

发布时间: 2007-09-18

参考文献

• [1].披碱草—内生真菌共生体生物学与生理学特性的研究[D]. 张玉平.兰州大学2007
• [2].几种小麦族禾草远缘杂交后代育性恢复研究[D]. 马艳红.内蒙古农业大学2007
• [3].几种披碱草种间杂种F1遗传特性及冰草分子图谱构建研究[D]. 李小雷.内蒙古农业大学2008
• [4].西藏披碱草属牧草利用研究[D]. 曹仲华.西北农林科技大学2011
• [5].小麦族披碱草属、鹅观草属六倍体物种分子系统学研究[D]. 陈仕勇.四川农业大学2013
• [6].小麦族广义披碱草属物种（Elymus L. sensu lato）的分子系统学及细胞学研究[D]. 张春.四川农业大学2009
• [7].国产披碱草属植物的系统与进化研究[D]. 高刚.四川农业大学2015
• [8].九种披碱草属植物及其Epichloё内生真菌的系统进化[D]. 宋辉.兰州大学2015

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