【摘要】：桑樹作為一種重要的木本經(jīng)濟(jì)植物,具有上千年的栽培歷史。我國是桑樹的重要起源中心,擁有豐富的種質(zhì)資源。上千年的人工栽培和自然雜交導(dǎo)致出現(xiàn)了較多的桑樹變種或亞種,這些桑樹資源有的在形態(tài)學(xué)極為相似卻有不同的命名。其中白桑(Morus alba)則是分布最廣泛的桑種,白桑種數(shù)量龐大且命名存在很大爭議,為此,本研究旨在尋找一種合適的分子標(biāo)記對白桑種內(nèi)資源進(jìn)行分類。核轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)(internal transcribed spacer,ITS)具有串聯(lián)重復(fù)、拷貝數(shù)高、易于擴(kuò)增以及分辨率高的優(yōu)點,已經(jīng)在物種鑒定以及系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系等研究中得到了廣泛的應(yīng)用。葉綠體非編碼區(qū)具有相對較高的突變率,歷來被學(xué)者選為研究種內(nèi)系統(tǒng)發(fā)育分析重要的工具。因此我們嘗試借助核轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)和葉綠體DNA序列的非編碼區(qū)來揭示白桑種內(nèi)的分類與親緣關(guān)系。本研究的具體研究內(nèi)容如下:1.40種桑樹資源的ITS序列的分析通過對40種桑樹資源的ITS測序比對分析,發(fā)現(xiàn)16種桑樹資源中有ITS多態(tài)性,存在致同進(jìn)化不完全現(xiàn)象。我們從GC含量統(tǒng)計、二級結(jié)構(gòu)最小自由能以及5.8S區(qū)是否有3種保守基序這三種因素來分析多態(tài)性ITS,發(fā)現(xiàn)其中13種桑樹資源的ITS-β拷貝是假基因,水桑和云6、柬埔寨分別是將要完成致同進(jìn)化和處于剛開始致同進(jìn)化的時期。為了研究ITS-β是否具有進(jìn)化上的意義,結(jié)合假基因重建桑樹ITS系統(tǒng)發(fā)生樹,ITS-β與B族桑樹并列,并且云6母本的ITS-β1拷貝與云6、柬埔寨的ITS-β聚成一個小支,與其他ITS-β明顯區(qū)分,因此我們認(rèn)為云6母本可能是區(qū)別于ABCD四族之外的一個分支,將其命名為E。結(jié)合ITS-β拷貝的統(tǒng)計和在進(jìn)化樹中的位置,我們認(rèn)為這16種桑樹資源正在進(jìn)行致同進(jìn)化。因白桑具有很強(qiáng)的生態(tài)勢,其進(jìn)化的方向可能是白桑。為此,我們對桑樹的致同進(jìn)化過程做出如下推測:假設(shè)E族桑樹與B族桑樹雜交,雜交后代包含來自父母雙方的兩種ITS類型,但是由于白桑(B族桑樹)具有很強(qiáng)的生態(tài)勢,E族的ITS會發(fā)生功能性退化,首先表現(xiàn)在E族ITS拷貝數(shù)的減少,然后發(fā)生截短,最后逐漸進(jìn)化成B族ITS。2.基于葉綠體DNA序列的桑樹系統(tǒng)發(fā)育分析對六種桑樹葉綠體基因組進(jìn)行共線性分析,我們共選取了以下葉綠體DNA序列用做分子系統(tǒng)發(fā)生分析:基因間隔區(qū)trnL-trnF、trnT-trnL、trnD-trnT和psbE-petG。通過對四條序列的分析我們發(fā)現(xiàn)trnD-trnT和psbE-petG序列不適合用于系統(tǒng)發(fā)育分析,而trnL-F和trnT-L序列是桑樹葉綠體基因組的高突變區(qū),能夠比較全面的反映桑樹品種之間的親緣關(guān)系,因此我們構(gòu)建了trnL-F和trnT-L聯(lián)合的系統(tǒng)發(fā)生樹。進(jìn)化樹首先肯定了川桑滇桑在進(jìn)化上古老的位置,其次,29種桑樹資源以100%的支持率分化成兩個類群:板橋6號、巴塞羅那、火桑、吉蒙桑、山西甜桑、懷30-2、華桑、蒙桑、伊達(dá)赤木、烏皮桑、新一之瀨、石棉桑和斯里蘭卡為一支;保靖7號、珍珠白、日本改良10字、云6、柬埔寨、皮桑2號、貴23、倫教109、韓國大白珍珠、新加坡四季果桑、水桑、臺灣超長果、藥桑、云7、阿根廷和樂山大紅皮為另一支。但是由于信息位點少,兩大群內(nèi)部形成許多小的分支后驗概率偏低,內(nèi)部的系統(tǒng)發(fā)生關(guān)系仍沒有得到解決。通過核ITS和cpDNA對桑樹進(jìn)化關(guān)系的分析存在差異,ITS進(jìn)化樹中的B族桑樹和存在ITS多態(tài)性的桑樹在cpDNA進(jìn)化樹中沒有明顯的分化,推測是桑樹中頻繁的雜交造成的。通過核ITS的序列分析,證實了在桑樹中存在致同進(jìn)化不完全現(xiàn)象,并發(fā)現(xiàn)云6母本是區(qū)別于ABCD四族桑樹之外的另一個種;通過cpDNA的序列分析,篩選到了trnL-F和trnT-L作為白桑資源種內(nèi)分類的分子標(biāo)記;通過核ITS和cpDNA序列的聯(lián)合分析,我們認(rèn)為B族桑樹可能有兩個亞種。本研究對于桑樹的起源和進(jìn)化有重要意義,并能為桑樹的資源選擇和雜交育種提供依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S888.2
【圖文】：

西南大學(xué)碩士學(xué)位論文植物的核基因組龐大，遠(yuǎn)大于葉綠體基因組和線粒體基因組，并且存在大量的重復(fù)序列，其進(jìn)化速率比較快。植物中經(jīng)常用于分子系統(tǒng)發(fā)生分析的是編碼核糖體RNA 的基因（nrDNA）及其間隔區(qū)。nrDNA 是中等重復(fù)的基因家族，由轉(zhuǎn)錄區(qū)和非轉(zhuǎn)錄區(qū)構(gòu)成，其中 18S、5.8S 和26S 形成多拷貝的串聯(lián)重復(fù)序列，而 5S rDNA 則單獨形成一個多拷貝的重復(fù)序列，而轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)（internal transcribed spacer,ITS）是位于 18S 和 26S rDNA 之間的轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)，中間被 5.8SrDNA 分成 ITS1 和 ITS2（圖 1.1）。

4圖 1.2 印度桑 K2 的葉綠體基因組圖譜[35]Fig. 1.2 Gene map of the chloroplast genome of Morus indica cv. K21.2.2.1 植物 DNA 條形碼及物種鑒定DNA 條形碼技術(shù)最早是在 2003 年 Hebert 等人提出的，他認(rèn)為可將 DNA 序列作為物種分類的條形碼，即 DNA 條形碼技術(shù)(DNA barcoding)[37]，動物的 DNA 條形碼是線粒體細(xì)胞色素C 氧化酶基因 CO1，具有引物通用性高和進(jìn)化速率快等優(yōu)點，但是植物的線粒體基因進(jìn)化速

西南大學(xué)碩士學(xué)位論文在貝葉斯安裝目錄下。3.3 結(jié)果和分析3.3.1 ITS 序列特征分析3.3.1.1 ITS 序列長度統(tǒng)計40 種桑樹資源中，ITS 序列長度的變化范圍在 611~626bp 間，其中 24 種桑樹資源片段長度是 611bp，不存在 ITS 多態(tài)性，并且分為序列一致的兩類，分別以華桑和懷 30-2 為代表。華桑類包括：華桑、板橋 6 號、烏皮桑、珍珠白、臺灣超長果、巴塞羅那、新加坡四季果桑、伊達(dá)赤木、蒙桑、吉蒙桑、日本改良十字、樂山大紅皮、斯里蘭卡、云 2、云 3、云 5 和云 9；懷 30-2 類包括懷 30-2、貴 14、貴 23、云 7 母本、云 14、云 15 和云 19。華桑類和懷 30-2 類的 ITS 僅在 82bp（A/G）和 597bp（T/G）兩處存在差異（圖 3.1）。

【參考文獻(xiàn)】

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5 郭長虹,寺地_

本文編號：2755914