【摘要】：牛角瓜(Calotropis)屬包含兩個物種,白花牛角瓜(C.procera)和牛角瓜(C.gigantea)。該屬植物能用作觀賞、醫(yī)藥、飼料、工業(yè)纖維、生物能源,因而受到很多關(guān)注。然而,牛角瓜屬仍然沒有被人工馴化,科學(xué)界對牛角瓜在原產(chǎn)地中國和孟加拉國的遺傳多樣性和居群遺傳結(jié)構(gòu)仍然缺少了解,其遺傳和基因組信息仍然缺失。比較牛角瓜屬植物和夾竹桃科(Apocynaceae)其它物種的葉綠體基因組序列有助于該屬植物的開發(fā)利用與保護(hù)。1.牛角瓜的遺傳多樣性和居群遺傳結(jié)構(gòu)本篇論文首先從牛角瓜的兩個主要原產(chǎn)地中國和孟加拉國采集了 21個居群,379個個體,使用了 9對微衛(wèi)星引物進(jìn)行了遺傳多樣性分析。在所有379個個體中,微衛(wèi)星引物揭示出較高的遺傳多樣性(PIC=0.695),一共檢測到151對等位基因。孟加拉國居群比中國居群具有更高的居群遺傳多樣性(r=0.287,P=0.001)。在中國居群內(nèi),大陸居群和島嶼居群(海南島)沒有顯著的遺傳多樣性差異。所有個體存在中等強(qiáng)度的遺傳多樣性(Na=3.73,HE=0.466),且大部分的遺傳變異在居群內(nèi)部(65.49%)。非加權(quán)組平均法聚類分析(UPGMA)和主坐標(biāo)分析(PCoA)將所有居群分成了三個遺傳池,遺傳池間的遷徙較高而且穩(wěn)定,有些居群可能在最近經(jīng)歷了種群瓶頸。2.牛角瓜屬葉綠體基因組的比較分析通過對基因組DNA進(jìn)行高通量測序、基因組組裝,獲得了牛角瓜和白花牛角瓜的葉綠體全基因組序列。將這兩個物種的葉綠體基因組和夾竹桃科另外4個物種(Asclepias syriaca、Cynanchum auriculatum、Nerium oleander、Carissa macrocarpa)進(jìn)行了比較。白花牛角瓜的葉綠體基因組最大(166,010 bp),其次是牛角瓜(165,928 bp),其它物種則相對較小(154,903-160,840 bp)。牛角瓜和白花牛角瓜葉綠體基因組均有114個基因,包含80個編碼蛋白的基因,30個編碼轉(zhuǎn)運(yùn)RNA的基因,4個編碼核糖體RNA的基因。所有6個物種均存在單核苷酸微衛(wèi)星序列,且有50-60個RNA編輯位點(diǎn)。6個物種中,牛角瓜的乙酰輔酶 A 羧化酶基因(accD)最長(4,332 bp),Plumeria cubensis的acc 基因最短(1,458 bp)。夾竹桃科三個亞科的accD長度是蘿呮亞科夾竹桃亞科蘿芙木亞科。夾竹桃科一共檢查到37(R1-R37)種不同的重復(fù)序列。分子進(jìn)化分析表明,大部分編碼蛋白的基因受到了清除選擇。然而,編碼核糖體蛋白的rps3、rps7、rps19受到了正選擇壓力。本篇論文探討了牛角瓜的遺傳多樣性,為該物種的馴化和保護(hù)提供了理論依據(jù)。基因組比較分析有助于理解夾竹桃科Calotropis屬的系統(tǒng)發(fā)育、多樣化和祖先狀態(tài)。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院武漢植物園)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S567.19


本文編號：2729547