药用植物银杏、重楼的遗传多样性分析和功能基因研究
【摘要】：
遗传多样性研究是分析和利用药用植物资源的前提和基础,也是研究物种起源和演化的依据,进行全面准确地了解某物种的遗传多样性,才能采取行之有效的保护和利用措施。药用植物的药用成分的形成是其特有基因的产物,因此,最需保护的是“次生代谢物合成相关功能基因”,去探寻中药活性成分相关功能基因及表达规律,确定药用成分合成的调控机制,为中药现代化奠定基础。
利用RAPD-SCAR技术,探讨银杏两性间的基因组差异,对银杏性别进行早期鉴定,具有重要的理论意义和实用价值。本研究获得了与银杏性别相关的分子标记,并应用于未知性别的银杏样品,能够准确地鉴定出银杏的性别。
重楼属由于属内不同类群内在某些形态上存在较大变异,而不同类群间形态性状的进化速度又不同步,这给重楼的属下分类增加了困难。因此,研究重楼的遗传分化对重楼属植物的系统分类具有重要意义。本研究以matK基因和trnL_F、ITS序列为分子指标,同时利用RAPD分子标记技术,探讨重楼的遗传多样性和遗传分化。这两种分析方法获得了基本一致的结果,对属下分类、种间亲缘关系的远近进行了描述。
研究重楼中甾体皂甙生物合成途径中的功能基因对于我们了解药用植物有效成分的产生和影响因素具有重要的现实意义。通过Real-time PCR技术检测重楼属两个种三部分组织的两个功能基因表达差异。实验结果表明HMGCoA还原酶基因和鲨烯环氧酶基因在根和茎均高表达于叶,尤以根的表达量最高。这与重楼的甾体皂甙主要存在于根茎相符合,根茎比叶具有更高的药用价值。也证明了HMGCoA还原酶基因和鲨烯环氧酶基因确实与了甾体皂甙生物合成途径密切相关,HMGCoA还原酶基因和鲨烯环氧酶基因表达的高低,影响着甾体皂甙的生物合成。由于对这两个功能基因的研究较少,而甾体皂甙生物合成途径的调控机理是很复杂的,有待进一步的研究。
【关键词】：性别分子标记 RAPD 遗传多样性 Real-time PCR 【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：S567.19;S567.239
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-7
- 目录7-9
- 第一章 绪论9-28
- 1.1 药用植物遗传多样性分析9-19
- 1.1.1 药用植物遗传多样性的利用9-10
- 1.1.2 银杏性别鉴定的研究进展10-13
- 1.1.3 重楼的分子系统分类和遗传多样性分析13-19
- 1.2 药用植物功能基因研究19-22
- 1.2.1 药用植物功能基因研究的可行性19-20
- 1.2.2 药用植物功能基因研究的目前动态20
- 1.2.3 重楼属植物有效成分生物合成途径及其功能基因20-22
- 1.3 基于Real-time PCR的植物功能基因差异表达分析22-26
- 1.3.1 Real-time PCR技术23-25
- 1.3.2 Real-time PCR技术的应用25-26
- 1.4 本论文的研究目的、内容及意义26-28
- 1.4.1 本论文的研究目的和意义26
- 1.4.2 本论文的研究内容26-27
- 1.4.3 本论文课题资助情况27-28
- 第二章 基于RAPD-SCAR技术的银杏性别分子标记28-39
- 2.1 引言28-29
- 2.2 实验材料29-30
- 2.2.1 主要试剂和仪器29
- 2.2.2 样品来源29-30
- 2.3 实验方法30-33
- 2.3.1 基因组DNA的提取30
- 2.3.2 基因组DNA浓度与纯度测定30
- 2.3.3 RAPD分析30-32
- 2.3.4 将RAPD分子标记转化为SCAR分子标记32-33
- 2.4 结果与讨论33-37
- 2.4.1 基因组DNA浓度与纯度分析33-34
- 2.4.2 RAPD分析34-35
- 2.4.3 SCAR分子标记的构建35-37
- 2.4.4 SCAR分子标记的应用37
- 2.5 本章小结37-39
- 第三章 重楼属植物基于matK、trnL_F、ITS的系统发育分析和RAPD遗传多样性分析39-54
- 3.1 引言39
- 3.2 实验材料39-40
- 3.2.1 主要试剂和仪器39-40
- 3.2.2 样品来源40
- 3.3 实验方法40-42
- 3.3.1 基因组DNA的提取40
- 3.3.2 基因组DNA浓度与纯度测定40-41
- 3.3.3 matK、trnL_F、ITS的PCR扩增与测序41-42
- 3.3.4 RAPD分析42
- 3.4 结果与讨论42-53
- 3.4.1 基因组DNA浓度与纯度分析42-43
- 3.4.2 matK、trnL_F、ITS的PCR扩增条件43-46
- 3.4.3 matK、trnL_F、ITS的系统发育分析46-50
- 3.4.4 RAPD遗传多样性分析50-52
- 3.4.5 matK、trnL_F、ITS的系统发育分析和RAPD遗传多样性分析结果比较52-53
- 3.5 本章小结53-54
- 第四章 利用Real-time PCR对重楼属植物功能基因表达差异的分析54-67
- 4.1 引言54
- 4.2 实验材料54-55
- 4.2.1 主要试剂和仪器54
- 4.2.2 样品来源54-55
- 4.3 实验方法55-60
- 4.3.1 植物总RNA的提取55
- 4.3.2 RNA浓度、纯度测定及其纯化与反转录55-56
- 4.3.3 重楼属植物功能基因的PCR扩增56-58
- 4.3.4 Real-time PCR分析58-60
- 4.4 结果与讨论60-66
- 4.4.1 总RNA浓度与纯度分析60-61
- 4.4.2 cDNA质量分析61-62
- 4.4.3 重楼属植物功能基因的PCR扩增分析62-63
- 4.4.4 重楼属植物功能基因PCR产物序列分析63-64
- 4.4.5 Real-time PCR结果分析64-66
- 4.6 本章小结66-67
- 第五章 总结67-68
- 参考文献68-75
- 致谢75-77
- 攻读学位期间主要研究成果77
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