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《吉林大学》 2006年
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契丹居民DNA多态性研究与生物统计学分析

张小雷  
【摘要】:本论文主要由两部分组成:一部分是契丹古代居民的线粒体多态性分析及其遗传结构的研究,另一部分是生物统计学及生物信息学相关方法在古DNA研究中的应用。 契丹是我国北方古代强大的游牧民族,曾建立起强大的帝国,对中国和北亚乃至中亚地区的政治、经济、文化、历史及周边人群的遗传结构都产生了深远的影响,至今俄语和蒙古的喀尔喀蒙古语仍称中国为“契丹”。本论文的实验部分以中国北方得到的契丹人群遗骸为研究对象,通过现代分子生物学技术手段提取DNA,来研究契丹人群的遗传结构。本论文通过DNA序列间的差异计算出样本的核苷酸多态性,并由此构建分子谱系树,进行多维度分析、主成分分析、中介网络分析、分子差异性分析、中性检验等方面的分析,来推断契丹人群的遗传结构、起源、扩张模式、历史动态、人群流向,及其契丹人群对周边民族的影响等。 生物统计学方法和系统发育分析是古DNA研究中重要的数据分析手段,它可以计算样本的核苷酸多态性,构建分子谱系树、推断群体的扩张模式、历史动态、推算群体起源、分歧的大致时间以及群体的进化速率、基因混合程度、甄别古DNA序列等,并可以给出统计学上的量化结果。系统发育分析可以从分子水平上探讨群体进化的规律,并可将这些规律以直观、形象的方式表现出来。对古DNA序列进行系统发育分析可以用来检测过去根据生物形态学和免疫学资料所建立的谱系假说。如果将古代人群数据和丰富的现代人群数据相结合,可以校正仅有现代DNA序列所建立的生物谱系的拓扑结构等等。 在分析过程中,本论文以生物统计学在古DNA数据处理中的应用和评价为主线,以分子生物学实验所得到的契丹人群古DNA数据的处理过程为实例,从12个方面来展示在古DNA研究中所用到的生物统计学的基本原理、基本方法,应用及评价。
【关键词】:契丹 古DNA 生物统计学 系统发育分析 分子系统树
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:Q987
【目录】:
  • 第一章 前言9-22
  • 1.1 进化研究的重要意义和理论基础9-11
  • 1.1.1 进化研究的重要意义9-10
  • 1.1.2 进化研究的理论基础10
  • 1.1.3 古 DNA 分析在进化研究中的重要地位10-11
  • 1.2 古 DNA 研究的重要意义及应用11-15
  • 1.2.1 个体鉴定及亲缘关系分析11-12
  • 1.2.2 群体内部遗传结构研究12
  • 1.2.3 群体间遗传结构分析12-13
  • 1.2.4 线粒体 DNA 遗传特性简介13-15
  • 1.3 生物统计学方法在古 DNA 研究中的应用及评价15-16
  • 1.4 课题研究背景16-22
  • 1.4.1 契丹族概述16
  • 1.4.2 契丹起源研究的现状及趋势16-18
  • 1.4.3 契丹族流向研究的现状及进展18-19
  • 1.4.4 契丹族人种学相关问题研究19-20
  • 1.4.5 契丹族婚俗研究20-21
  • 1.4.6 契丹人群遗传结构研究的切入点21-22
  • 第二章 实验材料及方法22-39
  • 2.1 实验试剂及耗材22
  • 2.2 实验材料22-26
  • 2.2.1 关山辽墓人群23
  • 2.2.2 商都辽墓人群23-24
  • 2.2.3 尖山辽墓人群24
  • 2.2.4 耶律羽之家族墓地人群24
  • 2.2.5 吐尔基辽墓样本24-25
  • 2.2.6 山嘴子辽墓人群25-26
  • 2.3 实验溶液的配制26-28
  • 2.3.1 凝胶电泳用溶液26-27
  • 2.3.2 凝胶回收用溶液27-28
  • 2.4 PCR 引物设计28
  • 2.5 实验方法28-35
  • 2.5.1 样本采集和处理28-30
  • 2.5.2 DNA 提取30
  • 2.5.3 DNA 扩增30-32
  • 2.5.4 凝胶回收 DNA32
  • 2.5.5 DNA 测序32-33
  • 2.5.6 RFLP 分析33-34
  • 2.5.7 污染的控制和可靠性检验34-35
  • 2.6 实验数据处理与分析35-36
  • 2.6.1 序列比对35
  • 2.6.2 核酸多样性分析35
  • 2.6.3 核苷酸不配对分析和 Tajima’s D 中性检验35
  • 2.6.4 分子差异性分析35
  • 2.6.5 遗传距离估算35-36
  • 2.6.6 分子系统树的构建36
  • 2.6.7 遗传多维尺度分析36
  • 2.6.8 主成分分析36
  • 2.6.9 中介网络分析36
  • 2.6.10 基因混合度计算36
  • 2.7 比对人群的选取36-39
  • 第三章 实验初步分析结果39-45
  • 3.1 契丹人群 DNA 序列变异情况初步分析39-40
  • 3.2 契丹人群初步 RFLP 分析结果40-42
  • 3.3 契丹人群核苷酸多样性分析42-45
  • 第四章 生物统计学在古 DNA 研究中的应用45-87
  • 4.1 研究序列的选取45-46
  • 4.2 序列比对与排序46-47
  • 4.3 遗传距离的估算47-48
  • 4.4 系统发育树的构建48-67
  • 4.4.1 系统发育树的作用48-49
  • 4.4.2 系统发育树的构建49-62
  • 4. 4.2.1 距离矩阵法构建系统树49-56
  • 4.4.2.2 最大简约法构建系统树56-60
  • 4.4.2.3 最大似然法构建系统树60-62
  • 4.4.2.4 贝叶斯法与系统发育分析62
  • 4.4.3 在古 DNA 研究中不同构树方法的评估和比较62-64
  • 4.4.4 系统发育树的检验64-67
  • 4.4.4.1 自引导法65-66
  • 4.4.4.2 带参数的自引导法66-67
  • 4.4.4.3 似然比检验67
  • 4.5 遗传多维尺度分析67-72
  • 4.6 主成分分析72-76
  • 4.7 中介网络法分析76-79
  • 4.8 分子钟测定及群体分歧时间推测79
  • 4.9 祖先序列推断79
  • 4.10 基因混合度计算79-80
  • 4.11 系统发育分析对古 DNA 序列的甄别80
  • 4.12 遗传结构动态分析80-87
  • 4.12.1 核苷酸不配对差异分析与中性检验80-83
  • 4.12.2 分子差异性分析83-87
  • 第五章 实验结果与讨论87-95
  • 5.1 契丹人群个体遗传结构分析87
  • 5.2 契丹贵族个体之间遗传结构分析与契丹贵族婚俗制度探讨87
  • 5.3 契丹人群遗传结构动态分析87-89
  • 5.3.1 契丹人群遗传结构的时空差异分析及契丹族婚俗制度的探讨87-89
  • 5.3.2 契丹人群遗传结构的历史动态分析89
  • 5.4 契丹人群群体遗传结构分析与契丹人种问题研究89-91
  • 5.5 契丹族起源问题分析91-92
  • 5.6 契丹族流向问题分析92-95
  • 第六章 结论95-100
  • 参考文献100-110
  • 中文摘要110-114
  • ABSTRACT114-119
  • 攻读硕士学位期间主要科研成果119-121
  • 致谢121

【参考文献】
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