本文關(guān)鍵詞：基于反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子標(biāo)記的梨屬植物親緣關(guān)系研究

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【摘要】：梨屬(Pyrus L.)植物自然分布于歐亞大陸,根據(jù)地理分布梨屬植物可以分為東西方梨兩大種群。梨屬種間不存在生殖隔離,種內(nèi)和種間雜交情況比較普遍,給梨屬分類(lèi)帶來(lái)了一定的困難。傳統(tǒng)的AFLP、SSR、核基因和葉綠體序列并不能很好地解決梨屬植物的系統(tǒng)發(fā)育問(wèn)題。隨著梨全基因組測(cè)序的完成,基因組序列為梨屬植物系統(tǒng)發(fā)育、親緣關(guān)系和進(jìn)化研究提供了新的手段。梨基因組中42.4%為反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子,反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子具有良好的插入多態(tài)性。本研究對(duì)梨基因組中反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子進(jìn)行了預(yù)測(cè)并開(kāi)發(fā)了基于反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的多種標(biāo)記。利用這些標(biāo)記對(duì)梨屬植物進(jìn)行了親緣關(guān)系研究和進(jìn)化分析,主要結(jié)果如下： 1.使用生物信息學(xué)方法對(duì)梨的Tyl-copia和Ty3-gypsy類(lèi)型反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子進(jìn)行了預(yù)測(cè),共獲得1,836條LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子。通過(guò)聚類(lèi)分析分離出10個(gè)拷貝數(shù)豐富的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子家族。為了深入了解反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子特性,本研究對(duì)反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子中關(guān)鍵元件逆轉(zhuǎn)錄酶序列進(jìn)行了分離,共獲得345條copia類(lèi)型逆轉(zhuǎn)錄酶序列和99條gypsy類(lèi)型逆轉(zhuǎn)錄酶序列。酥梨中逆轉(zhuǎn)錄酶氨基酸序列顯示出高度異質(zhì)性。通過(guò)檢索轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)及半定量實(shí)驗(yàn)證明梨屬植物正常生長(zhǎng)的器官中逆轉(zhuǎn)錄酶是活躍的。 2.使用反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子LTR區(qū)域及其基因組側(cè)翼序列開(kāi)發(fā)RBIP(Retrotransposon-based Insertion Polymorphisms)標(biāo)記,共開(kāi)發(fā)了192對(duì)RBIP引物。使用其中的24對(duì)引物對(duì)110個(gè)梨屬植物進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示RBIP標(biāo)記具有非常好的多態(tài)性。STRUCTURE結(jié)果和聚類(lèi)樹(shù)均顯示梨屬可以分為2個(gè)種群,即為東方梨和西方梨。進(jìn)一步可以將東方梨區(qū)分為野生梨和栽培梨。但栽培種中砂梨、白梨和秋子梨品種聚類(lèi)混亂�！压侠妗汀闶幯├妗@兩個(gè)砂梨品種在聚類(lèi)圖中顯示100%的相似度,被鑒定為同物異名。 3.由于RBIP標(biāo)記提供的信息位點(diǎn)少,東方梨內(nèi)部聚類(lèi)依舊混亂�；诖吮狙芯块_(kāi)發(fā)了另一種基于反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的SSAP (Sequence-Specific Amplification Polymorphisms)標(biāo)記。使用12對(duì)SSAP標(biāo)記對(duì)亞洲梨屬植物進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示12對(duì)引物組合共擴(kuò)增得到2833個(gè)條帶,多態(tài)性條帶比例為98.8%。使用STRUCTURE軟件對(duì)亞洲梨群體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,結(jié)果顯示亞洲梨起源于5個(gè)基因庫(kù),其中4個(gè)基因庫(kù)來(lái)源于川梨、杜梨、秋子梨和砂梨,另一個(gè)基因庫(kù)來(lái)源于西方梨。在不同的梨屬種中,大部分個(gè)體由多個(gè)基因庫(kù)組成,說(shuō)明梨屬內(nèi)部雜交事件頻發(fā)�；诖�,亞洲梨屬植物可以分為4個(gè)原種,分別為川梨、杜梨、秋子梨和砂梨,其余種均為自然雜交種。豆梨可能為川梨和杜梨的自然雜交種。新疆梨為東西方梨雜交種。木梨起源比較復(fù)雜,它可能被混入了川梨、秋子梨和西洋梨的血統(tǒng)。河北梨極有可能為秋子梨和杜梨的雜交種,褐梨是砂梨或秋子梨與杜梨的雜交種,日本青梨為秋子梨和日本豆梨的雜交種。 4.SSAP標(biāo)記結(jié)果顯示東方梨系統(tǒng)內(nèi)白梨和砂梨的基因庫(kù)組成是一致的,說(shuō)明它們之間的遺傳背景相同,且在聚類(lèi)過(guò)程中2者不能單獨(dú)聚類(lèi)。所以本研究支持白梨作為砂梨的一個(gè)生態(tài)型,而非一個(gè)獨(dú)立的種的觀點(diǎn)。從亞洲梨地域分布來(lái)看,北方的白梨大多混入了秋子梨血統(tǒng),而南方的砂梨大多混入了川梨血統(tǒng)。STRUCTURE結(jié)果顯示日本梨和白梨、中國(guó)砂梨擁有類(lèi)似的基因庫(kù),但聚類(lèi)樹(shù)顯示日本梨與中國(guó)沿海部分砂梨單獨(dú)聚類(lèi)�？赡艿脑蚴巧袄�?zhèn)魅肴毡竞?由于日本與中國(guó)的地理隔離,阻斷了與原來(lái)的砂梨的遺傳交流,使其逐漸演變?yōu)橛袆e于大陸砂梨的日本梨。秋子梨品種中含有砂梨(白梨)血統(tǒng),極有可能是白梨與野生秋子梨的雜交種。這些雜交事件的發(fā)生是亞洲梨屬植物分類(lèi)混亂的主要原因。
【關(guān)鍵詞】：梨 反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子 標(biāo)記開(kāi)發(fā) 雜交起源 進(jìn)化 逆轉(zhuǎn)錄酶
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：S661.2
【目錄】：

• 致謝6-8
• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 縮略語(yǔ)表13-18
• 1 緒論18-32
• 1.1 梨屬植物系統(tǒng)發(fā)育、親緣關(guān)系與起源研究進(jìn)展18-23
• 1.1.1 梨屬植物起源和地理分布18-19
• 1.1.2 梨屬植物的基本種及形態(tài)分類(lèi)19-21
• 1.1.3 梨屬品種演化21-22
• 1.1.4 基于DNA分子標(biāo)記和序列的梨屬植物系統(tǒng)發(fā)育與親緣關(guān)系研究22-23
• 1.2 反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子研究進(jìn)展23-31
• 1.2.1 植物反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子類(lèi)型24
• 1.2.2 植物反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的結(jié)構(gòu)特征24-26
• 1.2.3 LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的活性及影響因素26-27
• 1.2.4 基于反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的標(biāo)記開(kāi)發(fā)及利用27-31
• 1.2.4.1 LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的預(yù)測(cè)27-28
• 1.2.4.2 LTR反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子標(biāo)記開(kāi)發(fā)28-30
• 1.2.4.3 RBIP標(biāo)記30
• 1.2.4.4 SSAP標(biāo)記30-31
• 1.2.4.5 IRAP和REMAP標(biāo)記31
• 1.3 立題依據(jù)與研究?jī)?nèi)容31-32
• 2 梨反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子預(yù)測(cè)及功能元件分析32-52
• 2.1 材料與方法33-35
• 2.1.1 試驗(yàn)材料33
• 2.1.2 反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子預(yù)測(cè)33
• 2.1.3 反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子插入時(shí)間分析33
• 2.1.4 反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子側(cè)翼區(qū)域基因分析33-34
• 2.1.5 梨反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)錄分析34
• 2.1.6 反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子內(nèi)部元件預(yù)測(cè)及分析34
• 2.1.7 逆轉(zhuǎn)錄酶半定量分析34-35
• 2.2 結(jié)果與分析35-48
• 2.2.1 梨反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子預(yù)測(cè)35
• 2.2.2 梨反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子的分類(lèi)35-36
• 2.2.3 梨屬植物中反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子插入時(shí)間36-37
• 2.2.4 梨屬植物中反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)錄分析37
• 2.2.5 梨屬植物中反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子側(cè)翼區(qū)域基因注釋37-38
• 2.2.6 反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子逆轉(zhuǎn)錄酶預(yù)測(cè)38-40
• 2.2.7 逆轉(zhuǎn)錄酶的系統(tǒng)進(jìn)化分析40-46
• 2.2.8 不同支系逆轉(zhuǎn)錄酶序列分析46-47
• 2.2.9 梨屬植物中逆轉(zhuǎn)錄酶PCR擴(kuò)增及半定量分析47-48
• 2.3 討論48-52
• 2.3.1 梨反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子預(yù)測(cè)48-49
• 2.3.2 梨反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子插入時(shí)間預(yù)測(cè)49
• 2.3.3 逆轉(zhuǎn)錄酶進(jìn)化分析49-50
• 2.3.4 反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)錄分析50-52
• 3 RBIP標(biāo)記開(kāi)發(fā)及其在梨屬植物親緣關(guān)系研究中的應(yīng)用52-69
• 3.1 材料與方法52-58
• 3.1.1 試驗(yàn)材料52-56
• 3.1.2 RBIP標(biāo)記開(kāi)發(fā)56-57
• 3.1.3 PCR擴(kuò)增和結(jié)果分析57
• 3.1.4 數(shù)據(jù)處理57-58
• 3.2 結(jié)果與分析58-65
• 3.2.1 梨樣品DNA提取與檢測(cè)58
• 3.2.2 RBIP標(biāo)記開(kāi)發(fā)58-61
• 3.2.3 RBIP標(biāo)記在梨屬種中擴(kuò)增61-62
• 3.2.4 梨屬親緣關(guān)系研究62-65
• 3.3 討論65-69
• 3.3.1 反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子分布和RBIP標(biāo)記特征65-66
• 3.3.2 梨屬親緣關(guān)系66-67
• 3.3.3 雜種起源67-68
• 3.3.4 梨屬同物異名鑒定68-69
• 4 SSAP標(biāo)記開(kāi)發(fā)及其在亞洲梨親緣關(guān)系及品種起源研究上的應(yīng)用69-86
• 4.1 材料與方法69-76
• 4.1.1 試驗(yàn)材料69-72
• 4.1.2 標(biāo)記開(kāi)發(fā)72-73
• 4.1.3 雙酶切反應(yīng)73-74
• 4.1.4 連接74
• 4.1.5 預(yù)擴(kuò)增74-75
• 4.1.6 選擇性擴(kuò)增75
• 4.1.7 數(shù)據(jù)處理75-76
• 4.2 結(jié)果與分析76-81
• 4.2.1 SSAP標(biāo)記多態(tài)性76-77
• 4.2.2 亞洲梨基因庫(kù)組成77-80
• 4.2.3 亞洲梨基因庫(kù)地理分布80-81
• 4.2.4 亞洲梨親緣關(guān)系81
• 4.3 討論81-86
• 4.3.1 SSAP標(biāo)記特征81-83
• 4.3.2 亞洲梨基本種83
• 4.3.3 亞洲梨種間雜交事件83-84
• 4.3.4 亞洲梨種群中的自然雜交種84-85
• 4.3.5 川梨起源與遷移85-86
• 5 結(jié)論與展望86-89
• 5.1 結(jié)論86-87
• 5.1.1 梨屬反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子86
• 5.1.2 逆轉(zhuǎn)錄酶86-87
• 5.1.3 梨屬植物親緣關(guān)系和品種分化87
• 5.2 展望87-89
• 5.2.1 梨屬植物分類(lèi)87-88
• 5.2.2 亞洲梨的起源88
• 5.2.3 梨屬反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子研究88-89
• 參考文獻(xiàn)89-100
• 附表1 梨基因組中分離得到的440條反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子100-104
• 附表2 基于反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子開(kāi)發(fā)的RBIP標(biāo)記引物104-109
• 作者簡(jiǎn)歷109

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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本文編號(hào)：1113878