基于核糖体ITS和叶绿体trnL-F基因片段的蒺藜科植物分子系统学研究
【摘要】：
本文对蒺藜科植物基因组DNA的提取方法进行了优化,建立了适合蒺藜科植物PCR扩增所需的基因组DNA提取方法。首次将ITS应用于整个蒺藜科的分子系统学研究,建立了适合蒺藜科植物ITS和trnL-F的PCR方法,并优化了PCR反应条件。同时,对蒺藜科31种植物的ITS和trnL-F基因片段进行测序,用Bioedit软件完成序列比对,用Clustwal软件完成排序,用Paup软件构建系统发生树。结果表明:
1.采用改良的CTAB法成功地提取了白刺和小果白刺这两种多糖含量较高的植物基因组DNA,该方法提取的DNA纯度和质量均较高,完全可以用于蒺藜科植物ITS和trnL-F的PCR反应要求。
2.蒺藜科ITS的PCR反应优化后合适的反应体系为:20uL反应体系中含有约50ng模板DNA,1μM引物,2.0mM Mg2+,0.2mM dNTP,11.1μL的ddH2O和2U Taq酶。反应参数为:94℃预变性7min;94℃变性30sec,52℃复性45sec,72℃延伸2min,循环45次;72℃延伸7min,最后PCR产物保存在4℃中。按照优化后的条件进行重复实验,获得结果重复性好,电泳图谱清晰。
3.分别用最大简约法(MP)和非加权组平均法(UPGMA)构建的ITS分子系统树,两者的共同之处为:大翅驼蹄瓣和小叶大翅驼蹄瓣聚为一类;长果亚种驼蹄瓣和伊犁驼蹄瓣聚为一类;甘肃驼蹄瓣和蝎虎驼蹄瓣聚为一类;驼蹄瓣和短果亚种聚为一类;大叶驼蹄瓣同驼蹄瓣、短果驼蹄瓣(亚种)聚为一类;长果驼蹄瓣和石生驼蹄瓣聚为一类;白刺和罗氏白刺聚为一类;喀什霸王和霸王聚为一类;不同之处为:MP中翼果驼蹄瓣和细茎驼蹄瓣聚为一类,UPGMA中翼果驼蹄瓣和粗茎驼蹄瓣聚为一类;MP中蒺藜属、四合木属同骆驼蓬属和白刺属的分枝聚为一类后又同霸王属聚为一类,UPGMA中蒺藜属、四合木属同驼蹄瓣属和霸王属的分枝聚为一类;MP中蒺藜科驼蹄瓣属植物的分化较大,而UPGMA中蒺藜科驼蹄瓣属植物均聚在一起。
4.分别用最大似然法(ML)、邻接法(NJ)和非加权组平均法(UPGMA)构建trnL-F分子系统树,结果得出:ML树中,蒺藜属、四合木属、骆驼蓬属、白刺属和霸王属的分枝同驼蹄瓣属的关系比较远; NJ树中,蒺藜属、四合木属、骆驼蓬属、白刺属和霸王属的分枝同驼蹄瓣属的关系比较远;UPGMA树中,蒺藜属、四合木属和驼蹄瓣属和霸王属的分枝同骆驼蓬属、白刺属的关系比较远。
【关键词】：蒺藜科 ITS trnL-F 分子系统学 【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：Q943
【目录】：
- 摘要2-4
- Abstract4-9
- 第一章 文献综述9-29
- 1 蒺藜科文献综述9-20
- 1.1 蒺藜科植物的分布、生境、植物学特征、种类及分类史9-11
- 1.1.1 蒺藜科植物的分布和生境9
- 1.1.2 蒺藜科植物的植物学特征及种类9-10
- 1.1.3 蒺藜科植物的分类史10-11
- 1.2 蒺藜科植物研究进展11-20
- 1.2.1 化学成分及化学分类学研究11-13
- 1.2.2 形态学研究13
- 1.2.3 孢粉学研究13-14
- 1.2.4 解剖学研究进展14-16
- 1.2.5 胚胎学研究进展16-17
- 1.2.6 细胞学研究进展17-18
- 1.2.7 数量分类学研究进展18
- 1.2.8 分子水平研究进展18-20
- 2 植物分子系统学20-29
- 2.1 植物分子系统学概述20-21
- 2.2 叶绿体基因组(cpDNA)及其应用21
- 2.3 rbcL 基因21-23
- 2.4 matK 基因23
- 2.5 cpDNA 内含子与基因间区23-24
- 2.6 trnL-F 非编码区24-25
- 2.7 核基因组及其应用25-29
- 2.7.1 185 rDNA 基因25-26
- 2.7.2 乙醇脱氢酶基因(alcohol dehydrogenase，Adh )26-27
- 2.7.3 核糖体内转录间隔区(internal transcribed spacer，ITS )27-28
- 2.7.4 ETS(外转录间隔区)及IGS(基因间区)28-29
- 第二章 主要实验仪器及试剂29-31
- 1 主要实验仪器29
- 2 主要试剂29-31
- 第三章 材料的收集、保存及方法31-40
- 1 材料来源31-32
- 2 材料的运输与保存32
- 3 蒺藜科植物总DNA 的提取与PCR 扩增32-40
- 3.1 蒺藜科植物总DNA 的提取32-35
- 3.1.1 SDS 法32-33
- 3.1.2 高盐低pH 法33-34
- 3.1.3 二步抽提法34
- 3.1.4 CTAB 法34-35
- 3.2 细胞核基因组ITS 和叶绿体trnL-F 基因片段的PCR 扩增35-38
- 3.2.1 细胞核基因组ITS 的PCR 扩增35-37
- 3.2.2 叶绿体trnL-F 基因片段的PCR 扩增37-38
- 3.3 ITS 序列和trnL-F 序列的排序38-39
- 3.4 ITS 序列和trnL-F 序列的系统学分析39-40
- 第四章 结果与分析40-56
- 1 总DNA 提取40-44
- 1.1 CTAB 法的改进和优化40
- 1.2 四种提取方法比较40-42
- 1.3 DNA 样品的纯度和产量42-44
- 2 PCR 扩增44-47
- 2.1 PCR 产物电泳结果44-47
- 2.1.1 ITS PCR 产物电泳检测44-46
- 2.1.2 TrnL-F PCR 产物电泳检测46-47
- 3 ITS 系统树的分析47-51
- 3.1 ITS 两种系统树的单独分析47-51
- 3.1.1 最大简约树的分析48-49
- 3.1.2 ITS 非加权平均树的分析49-50
- 3.1.3 ITS 两种系统树的比较分析50-51
- 4 trnL-F 系统树的分析51-55
- 4.1 trnL-F 三种系统树的单独分析51-54
- 4.1.1 trnL-F 最大似然树的分析51-52
- 4.1.2 trnL-F 邻接树的分析52-53
- 4.1.3 trnL-F 非加权平均树的分析53-54
- 4.2 trnL-F 三种系统树的比较分析54-55
- 5 ITS 系统树与trnL-F 系统树之间的比较55-56
- 第五章 讨论56-59
- 1 DNA 的提取56-57
- 2 PCR 反应57
- 3 本文ITS 系统树和相关文献研究结果的比较57-59
- 4.1 ITS 系统树与经典分类学的比较57-58
- 4.2 trnL-F 系统树与经典分类学的比较58-59
- 参考文献59-66
- 致谢66-67
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