鹽芥居群遺傳多樣性及分子進(jìn)化研究.pdf

1、鹽芥(Thellungiella salsuginea)是十字花科鹽芥屬(Thellungiella)一年生草本植物。較低的鹽濃度(50～150mM NaCl)能使鹽芥的鮮重、干重和光合速率增長，更高的鹽濃度則會抑制其生長，50％存活率時的耐鹽閾值為300mM NaCl。鹽芥具有植株矮小、生長期短、種子多、自花授粉、可得到純系和保持變異、基因組小(n=7)等特點；且與遺傳模式植物擬南芥具有較近的親緣關(guān)系，因此鹽芥作為模式鹽生植物越來越引

2、起科學(xué)家的關(guān)注。 本實驗的主要內(nèi)容包括：對中國的鹽芥居群進(jìn)行全面收集，并對采自中國七個不同地區(qū)及北美一個地區(qū)的鹽芥居群形態(tài)學(xué)和微形態(tài)學(xué)進(jìn)行研究，揭示居群間的形態(tài)學(xué)差異，研究居群的分化；對不同居群鹽芥遺傳多樣性進(jìn)行研究，通過RAPD和SSR分子標(biāo)記揭示鹽芥居群遺傳豐富度，為鹽芥遺傳圖譜的構(gòu)建做好前期工作；用葉綠體基因及線粒體基因探討鹽芥的分子系統(tǒng)進(jìn)化過程。 主要研究結(jié)果如下： 1 鹽芥形態(tài)學(xué)和微形態(tài)學(xué)研究證明，八個

3、居群鹽芥的葉形指數(shù)、氣孔的密度、形態(tài)等特征都存在一定的差異；鹽芥種子種皮細(xì)胞輪廓為六邊形或不規(guī)則多邊形，種皮細(xì)胞突起形成許多網(wǎng)脊和網(wǎng)眼，各個居群間存在一定的差異；鹽芥花粉赤道面觀為長球形或近長球形，各個居群間也存在一定的差異。 綜合鹽芥的形態(tài)學(xué)結(jié)果，鹽芥居群產(chǎn)生了一定的分化，其中北美居群、新疆居群和河南居群與江蘇居群、河南居群、河北居群、東營居群及齊河居群等五個居群間的分化最為顯著，但后五個居群之間的差異不大。 2 采用

4、RAPD技術(shù)分析了鹽芥的遺傳多樣性，從400余個隨機引物中篩選出了23個擴增性強、重復(fù)性好、帶型明顯、多態(tài)性高的引物對鹽芥居群進(jìn)行分析。擴增結(jié)果顯示鹽芥居群間具有豐富的多態(tài)性，共擴增出138條帶。其中，多態(tài)性帶有108條，占總帶數(shù)的78.26％(P=78.26％)，每個引物擴增的DNA帶數(shù)在4～13條之間，平均為6條，擴增出的DNA帶大小在220～2020bp之間。利用POPGENE1.31軟件分析數(shù)據(jù)，結(jié)果表明8個鹽芥居群存在著一定的

5、差異，其中東營居群的變異性最大(P=82.34％)，而北美居群的變異性最小(P=76.67％)。計算出遺傳距離矩陣并得到了聚類分析圖，東營居群和齊河居群的遺傳距離最小(0.0077)，北美居群和江蘇居群的遺傳距離最大(0.0943)。 3 對鹽芥居群進(jìn)行了SSR標(biāo)記分析，從50對引物中選出21對帶型清晰，重復(fù)性好，隱定性高，多態(tài)性高的SSR引物用于鹽芥居群的SSR分析，占篩選引物總數(shù)的42％。擴噌結(jié)果顯示鹽芥居群不同位點間，等位

6、基因數(shù)與等位基因頻率變化較大，平均等位基因數(shù)為2.62個，有效等位基因數(shù)最多的位點是nga126(3.6395)，最少的位點是nga151(1.3740)，其等位基因頻率變化幅度為0.0125～0.8375。在我們所研究的21個位點上，多態(tài)位點百分率達(dá)到了100％，這說明研究的鹽芥8個居群80個個體之間存在著較大的遺傳變異，SSR際記在鹽芥居群中有很高的遺傳多態(tài)性。利用POPGENE1.31及NTSYS-PC軟件分析得出遺傳距離矩陣和聚

7、類分析圖，東營居群和齊河居群的遺傳距離最小(0.1691)，新疆居群和江蘇居群的遺傳距離最大(0.5855)。 RAPD和SSR．兩種標(biāo)記都表明，新疆居群、北美居群與中國東部沿海地區(qū)的幾個居群之間有較大的遺傳分化。同屬山東的東營居群和齊河居群間的遺傳分化非常小，可以看作一個居群。遺傳距離大致符合地理位置的分布，這表明環(huán)境條件的異質(zhì)性是造成鹽芥居群間遺傳分化的主要原因，環(huán)境條件越相似，其居群間的遺傳關(guān)系越密切。 綜合鹽芥居

8、群的RAPD和SSR標(biāo)記分析的結(jié)果可得出如下結(jié)論：鹽芥居群具有較高的遺傳多樣性，不同的生境導(dǎo)致了鹽芥居群發(fā)生分化。 4 鹽芥居群間的幾個葉綠體基因的序列幾乎完全相同，沒有差異，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是因為葉綠體基因相對比較保守，而且葉綠體DNA有獨立的進(jìn)化路線，與核基因不是完全一致。 本論文主要創(chuàng)新點： 1 本實驗室首次收集來自中國的鹽芥居群種質(zhì)資源。 2 首次對中國和北美的8個居群鹽芥的形態(tài)學(xué)和微形態(tài)學(xué)