重楼属的基因多样性与基因芯片鉴别研究

刘军

【摘要】：药用植物基因多样性即遗传多样性,是指蕴藏在植物个体基因里的所有遗传信息的总和,包括一个群体内不同个体或种内不同群体之间的遗传变异。全面准确地了解药用植物基因多样性,将能探明其进化的历史,有助于资源开发、物种保护及种资源保护。传统中药多是复方制剂,成分多样且作用机制复杂,这给药物研究带来很大的困难。而基因芯片技术具有大规模、高通量、平行检测等优势,是从基因层面来鉴别植物,不会受植物不同取样部位、不同取样时间以及不同前处理过程与方式的影响,结果稳定,重复性好。重楼属植物是极具药用价值的植物,但长期以来其野生资源被过度采集,在许多地区已濒临灭绝,因此开展其物种分子水平的研究很有必要。本研究测定了壶瓶山8种重楼属样品rbcL基因、atpB基因和18SrDNA基因序列,比较了该3个基因的差异,构建了基于这3个基因序列的遗传进化树,分析它们的同源性关系,对其属下分类及亲缘关系进行了描述,探讨重楼属植物的基因多样性。利用现有药用植物基因资源筛选其特异性片段制作探针。然后用接触式点样法构建用于药用植物分析的基因芯片,优化了芯片杂交的关键技术,探索最优杂交温度为55℃。用基因芯片检测了10种药用植物：长春花、银杏、青蒿、文县黄耆、杜仲、黄连、野薄荷、红豆杉、华中雪莲、黄芩。长春花的功能基因最丰富,进而富含大量的次生代谢产物如黄酮、生物碱、萜类等。最后将植物群落基因组芯片鉴别了凌云重楼和壶瓶山重楼,结果表明凌云重楼比壶瓶山重楼功能基因丰富,有效成分含量更高,更具有药用价值。

【关键词】：重楼属 rbcL atpB和18SrDNA 基因芯片 药用植物
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S567.239;R282.5
【目录】：

摘要4-5
ABSTRACT5-9
第一章绪论9-21
1.1 药用植物基因多样性研究9-15
1.1.1 研究药用植物基因多样性的意义9-10
1.1.2 研究药用植物基因多样性的进展10-11
1.1.3 重楼的分子系统分类和基因多样性研究进展11-15
1.2 基因芯片技术的应用15-18
1.2.1 基因芯片技术的简介15-16
1.2.2 基因芯片技术的应用16-17
1.2.3 基因芯片技术在中医药研究的应用17-18
1.3 本论文的研究目的、内容及意义18-19
1.3.1 本论文的研究目的和意义18-19
1.3.2 本论文的研究内容19
1.3.3 本论文课题资助情况19
1.4 小结19-21
第二章重楼属植物的基因多样性21-35
2.1 引言21
2.2 实验材料21-22
2.2.1 主要试剂和仪器21-22
2.2.2 样品来源22
2.3 实验方法22-24
2.3.1 DNA的提取22-23
2.3.2 测定DNA纯度与浓度23
2.3.3 rbcL、atpB、和18SrDNA的PCR扩增与测序23-24
2.4 结果与讨论24-33
2.4.1 分析DNA浓度与纯度24-25
2.4.2 rbcL、atpB和18SrDNA的PCR扩增条件25-27
2.4.3 rbcL、atpB、18SrDNA的序列分析及结果27-33
2.5 小结33-35
第三章基因芯片鉴别药用植物35-44
3.1 引言35
3.2 实验材料35-36
3.2.1 主要试剂和仪器35
3.2.2 样品来源35-36
3.3 实验方法36-38
3.3.1 提取与纯化植物总DNA36-37
3.3.2 设计探针和构建芯片37
3.3.3 DNA的荧光标记37-38
3.3.4 芯片杂交38
3.3.5 图像处理和数据分析38
3.4 结果与讨论38-43
3.4.1 探针设计38-40
3.4.2 评估基因芯片的特异性40
3.4.3 10种药用植物的芯片检测40-43
3.5 小结43-44
第四章基于生物信息学和基因芯片的重楼基因差异分析44-54
4.1 引言44
4.2 基于Restriction Difference壶瓶山重楼与凌云重楼的差异分析44-49
4.3 基于Structure的壶瓶山重楼与凌云重楼的差异分析49-51
4.4 基于基因芯片的凌云重楼和壶瓶山重楼差异性分析51-52
4.5 小结52-54
第五章结论54-55
参考文献55-60
致谢60-61
攻读学位期间主要研究成果61

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