葉籽銀杏matK和ITS序列分析及系統(tǒng)發(fā)育研究.pdf

1、銀杏(Ginkgo biloba L.)系第四紀冰川之后惟一在中國保存下來的一孑遺種子植物。在其漫長的演化歷程中,銀杏的種子和葉片發(fā)生了明顯的形態(tài)變異。1891年,Shirai在日本發(fā)現(xiàn)了世界上第一株葉籽銀杏(GinkgDbiloba L.vat.epiphylla Mak.)。作為銀杏家族中的特異種質,葉籽銀杏具有重要的觀賞價值和科研價值。然而,目前對葉籽銀杏的研究主要集中在形態(tài)的簡單觀察和描述,國內外學者對葉籽銀杏的分類地位及系統(tǒng)進

2、化尚無定論。因此,迫切需要利用分子生物技術探討葉籽銀杏的變異機制。 本研究以2株銀杏和來自中國和日本的27株葉籽銀杏為試材,對其葉綠體matK基因序列和ITS序列進行了分析,并構建了matK基因序列系統(tǒng)發(fā)育樹。主要研究結果如下： (1) 利用改良的CTAB法提取了葉籽銀杏基因組DNA。經(jīng)電泳檢測,片段大小在23kb左右,DNA帶整齊清晰,沒有明顯拖尾,表明該法可以獲得高純度的DNA。 (2) 克隆測得的27個葉籽

3、銀杏樣品的matK基因序列全長為1539bp。序列分析結果表明,序列T堿基含量最高,其中‘牛山2?！?NS2)最大,‘洞口’(DK)最??；T、C、A、G四種堿基的平均含量分別為33.84％、18.75％、28.7％、18.73％。葉籽銀杏cpDNA matK基因序列富含A/T。 葉籽銀杏matK基因密碼子3個位點的T堿基含量均最高,平均分別為30.17％、31.37％和39.97％；3個位點中,第1位點的G和C含量最高,第3位點

4、G和C含量最低,主要是因為其T含量較高。 葉籽銀杏matK基因序列密碼子第1、2和3位的變異比為1.24:1.07：1,3個位點沒有嚴重的偏離,其變異位點主要分布在序列的5'端。該基因共編碼512個氨基酸,氨基酸變異位點也主要發(fā)生在5'端?；蚋鳂悠返腉C含量與密碼子3個位上的GC含量線性相關斜率接近于0,說明3個位點受到的突變壓作用相同。 基于matK基因序列各樣品間K2p遺傳距離為0～0.0079。matK基因序列構

5、建的系統(tǒng)發(fā)育樹,樹長為1064步,一致性指數(shù)(C1)為0.9803,保持性指數(shù)(RI)為0.7640。來自不同地域的葉籽銀杏樣品均處于同一分支,表明葉籽銀杏為同一起源；與銀杏相比,葉籽銀杏樣品處于系統(tǒng)發(fā)育樹的基部,反映出葉籽銀杏的原始性。 (3) 測得的27個葉籽銀杏樣品的ITS序列全長均為1224bp。序列分析結果表明,序列G堿基含量最高,其中‘洞口’(DK)最大,‘YZ6’最小；T、C、A、G四種堿基的平均含量分別為18.6

6、％、33.7％、13.6％和34.2％。葉籽銀杏ITS序列富含G/C。 葉籽銀杏ITS序列包括ITS1、5.8S rDNA和ITS23個區(qū)段,其長度分別為822bp、161bp和241bp。ITS1序列G堿基含量最高,其中‘牛山1＃’(NS1)最大,‘YZ7’最??；ITS2序列堿基C含量最高,其中‘牛山2?！?NS2)最大,‘YZ6’和‘廣西3?！?GC3)最小。葉籽銀杏ITS1和ITS2序列各堿基含量存在較大差異。 葉

7、籽銀杏ITS序列變異位點主要分布在ITS1區(qū),5.8S rDNA和ITS2區(qū)較為保守。 基于ITS序列各樣品間K2遺傳距離為0～0.0099。銀杏和葉籽銀杏ITS序列共含有57個變異位點,但僅有2個信息位點,如此少的信息位點使它不能提供足夠的信息進行系統(tǒng)發(fā)育樹的構建。 本文對葉籽銀杏的分類地位、系統(tǒng)發(fā)育和發(fā)生機理進行了探討。該研究對葉籽銀杏和裸子植物系統(tǒng)發(fā)育及分子進化的理解及葉籽銀杏這一觀賞資源的保護、利用和開發(fā)具有重要