收藏本站
《中国林业科学研究院》 2009年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于生物芯片标记技术的五种濒危冷杉保护遗传学研究

饶龙兵  
【摘要】: 冷杉属(Abies)是松科中的第二大属,全世界约有50种,是组成寒温性暗针叶林和亚高山暗针叶林的建群树种,它们组成了高山地区独特的森林景观,在涵养水源、保护河川上游水资源方面起着重要作用,是各分布区高山造林和森林更新的重要树种;由于该属树种耐寒、耐荫性强,喜气候凉润,主要分布于北半球的高海拔或高纬度地区,在我国的东南部很难见到。1976年以来相继在我国浙江、广西、湖南、贵州和江西五省区发现5种冷杉新种,百山祖冷杉(A.besganzuensis)(吴鸣翔定名发表)、元宝山冷杉(A.yuanpaoshanensis)(吕庸浚和傅立国定名发表)、资源冷杉(A.ziyuanensis)(傅立国和莫新礼定名发表)、梵净山冷杉(A.fanjinshanensis)(黄威廉定名发表)和大院冷杉(A.dayuanensis)(刘起衔定名发表)。这5种冷杉植物的发现否定了以往亚热带的低、中山无冷杉分布的观点,被认为是植物地理学和植物学上的一大发现。这几种冷杉野生群体数量稀少,全部被列为国家一级重点保护植物。目前这几种冷杉分类存在争议,保护策略缺乏科学依据,而且部分材料野生植株极其稀少,如百山祖冷杉野生群体只剩3株。在样本很少情况下,要开展物种分类和保护遗传学研究只能寻求能大幅度提高检测位点数的方法才能提高实验可信度。生物芯片技术具有高通量、高效率的特点,可以达到此目的。本论文利用生物芯片技术的手段,开展了遗传标记生物芯片的制作与检测研究,并将该技术应用于5种濒危冷杉的保护遗传学研究,分析了5种冷杉的分子亲源关系和群体遗传分化,探讨了它们的濒危原因和保护策略,并对冷杉的水培繁殖作了研究,主要结论如下: 1生物芯片技术对模板DNA的质量要求较高,而冷杉叶片中含有大量的多糖、蛋白质、多酚和色素类等次生代谢物质。本试验采用改良的CTAB法提取了冷杉基因组DNA,有效地去除了各种影响实验结果的杂质。检测结果表明,提取的DNA样品的D260 nm/D280 nm比值都为1.9左右,均为白色絮状沉淀,溶液清亮,无黏稠感,纯度较好。在芯片工作缓冲液中检测表明,提取的DNA样品孔均不发亮,且DNA主带清晰,无弥散带,能适应生物芯片的工作缓冲液环境,完全满足生物芯片技术对DNA质量的要求。 2实验以小麦、云杉、为对照,研究了冷杉基因组DNA复杂性,将三种材料基因组DNA酶切后,采用不同的选择性碱基的引物扩增。结果表明冷杉基因组DNA复杂性高于小麦和云杉,提示冷杉基因组DNA复杂性降低须采取更有效措施;采用PstⅠ和TaqⅠ两种酶切组合得到的片段数过多,提示应采用更多种的酶切组合或选择性碱基引物扩增可降低冷杉基因组DNA复杂性;冷杉基因组含C、G碱基数可能多于含A、T碱基数,提示应选用相对富含CG多的限制性内切酶可能有利于酶切效果。 3实验采用7种不同的限制性内切酶组合酶切冷杉基因组DNA后,采用有无选择性碱基的PstⅠ引物扩增酶切片段,探讨适合冷杉基因组DNA复杂性降低的方法。结果表明酶切组合PstⅠ+TaqⅠ+MseⅠ酶切片段在无选择性碱基引物扩增时片段分布在750bp左右,分子量比较大的片段相对较少,分布比较均匀集中,从该酶切组合的+3碱基引物扩增时显示没有明显的条带,说明该酶切组合效果最好;酶切组合PstⅠ+BstNⅠ、PstⅠ+TaqⅠ效果次之,其它几种酶切组合不甚理想。 4实验采用PstⅠ+TaqⅠ+MseⅠ酶切组合酶切冷杉基因组DNA样品构建基因组DNA文库,并用所得文库点制冷杉基因组DNA芯片,再用同样酶切方法进行样品处理后与芯片杂交,检测各芯片质量参数。检测结果表明芯片样点基本比率、中值比率和均数比率相关系数均大于0.9,参考通道信噪比为79.017-92.024,杂交后检测通道信噪比为20.786-32.827,说明采用该方法得到的芯片质量比较好,可以用于构建冷杉基因组DNA芯片。 5实验利用6种冷杉的基因组DNA为建库材料,研究了冷杉基因组DNA芯片的制作方法,芯片质量参数和有效标记参数的选取,以及不同文库构建方法和不同样品处理方法对有效标记得率的影响,研究结果表明:综合分析后认为实验应选取重复性100%,召回率大于85%标记点比较合适,此时得到的平均有效标记得率为18%左右,不同方法制作的芯片文库具有一定通用性,有效标记得率具有一定偏好性,芯片文库构建方法和样品处理方法相同时有效标记产率最高。 6实验采用PstⅠ、TaqⅠ和MseⅠ3种限制性内切酶混合酶切5种冷杉基因组DNA,并用酶切后的DNA片段制作遗传多样性检测的芯片检测并分析了5钟冷杉群体内遗传多样性,分析的遗传多样性参数有多态位点百分率、观察等位基因数、有效等位基因数、Nei基因杂合度、Shannon多样性指数等,并对结果做了差异显著性分析和多重比较,结果显示,5种冷杉的遗传多样性排序顺序为:资源冷杉﹥元宝山冷杉﹥梵净山冷杉﹥大院冷杉﹥百山祖冷杉5种冷杉,资源冷杉和元宝山冷杉差异不显著,大院冷杉和百山祖冷杉差异不显著,元宝山冷杉和梵净山冷杉差异不显著,其它两两间差异极显著。(具体参数值见第7章列表) 7实验采用PstⅠ、TaqⅠ和MseⅠ3种限制性内切酶混合酶切5种冷杉基因组DNA,并用酶切后的DNA片段制作遗传多样性检测的芯片检测并分析了5钟冷杉群体间遗传分化,并计算了群体间遗传距离,利用遗传距离估算了群体分化时间,结果显示,5种冷杉群体209个位点平均的总基因多样度Ht=0.2608±0.0004,平均的群体内基因多样度Hs=0.1653±0.0004;群体间基因分化系数Gst=0.3664;群体间基因流Nm=0.8647。5种冷杉中资源冷杉、元宝山冷杉、大院冷杉三种冷杉间亲源关系最接近,这三种冷杉和百山祖冷杉关系比较接近,梵净山冷杉与以上4种冷杉关系最远。资源冷杉、元宝山冷杉、大院冷杉相互间分化时间最短,在4.5千年-9.9千年之间。分化时间最长的是梵净山冷杉和百山祖冷杉之间,为54千年。 8试验采用了水培方式研究了在水培条件下生根调节剂和营养液对冷杉水培生根过程中愈伤诱导、生根率、最长根长、平均根长等参数的影响。结果表明生根调节剂(ABT和IAA)对诱导百山祖冷杉水培愈伤诱导、生根率、生根数有明显作用,两者都适合在百山祖冷杉水培繁殖中应用。但激素处理对最长根长和平均根长无规律性影响。营养处理对百山祖冷杉水培繁殖前期各项均无影响,但在出根后会影响根的生长。冷杉水培试验研究冷杉繁育提供了新的思路,有望使冷杉脱离濒危现状,使该物种作为水培盆景进入寻常百姓的生活,对于物种多样性保护,具有重要的意义。 9末次冰期以来气候变暖使南方冷杉分布区极度缩小是冷杉濒危的直接原因;人为砍伐和对冷杉生境的破坏是冷杉濒危的重要原因;工业废气对环境的污染间接影响冷杉生境;冷杉的遗传多样性降低,存在近亲交配,导致冷杉适应性降低是冷杉濒危的遗传学原因。必须要制定有力的保护政策,加强管理;可采取就地保护和迁地保存措施,并进行人工繁育,归化自然。
【学位授予单位】:中国林业科学研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:S791

手机知网App
【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 刘招辉;资源冷杉大院种群遗传结构研究[D];广西师范大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 闫路娜,张德兴;种群微卫星DNA分析中样本量对各种遗传多样性度量指标的影响[J];动物学报;2004年02期
2 王玲玲,宋林生,李红蕾,胥炜,李俊强,常亚青;AFLP和RAPD标记技术在栉孔扇贝遗传多样性研究中的应用比较[J];动物学杂志;2003年04期
3 刘增力,朴世龙,方精云;中国冷杉、云杉和落叶松属植物的地理分布[J];地理学报;2002年05期
4 孙湘君,罗运利;用花粉记录探索古植被——答“关于华南地区末次冰盛期植被类型的讨论”[J];第四纪研究;2004年02期
5 唐巍,欧阳藩;松柏类植物组织培养形态发生研究述评[J];大自然探索;1997年02期
6 于革,张恩楼;全球大陆末次盛冰期气候和植被研究进展[J];湖泊科学;1999年01期
7 向巧萍;中国的几种珍稀濒危冷杉属植物及其地理分布成因的探讨[J];广西植物;2001年02期
8 苏何玲,唐绍清;濒危植物资源冷杉遗传多样性研究[J];广西植物;2004年05期
9 宁世江,唐润琴;广西银竹老山资源冷杉种群退化机制初探[J];广西植物;2005年04期
10 黄威廉;梵净山冷杉林的发现及其科学意义(英文)[J];贵州科学;2001年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张晗;高永超;沙伟;李汝玉;戴双;;紫萼藓科植物DNA提取及遗传多样性的分析[J];山东农业科学;2006年01期
2 董艳敏;卢金东;刘栓桃;;分子标记技术在葫芦科瓜类作物中的应用进展[J];山东农业科学;2008年02期
3 陈静;胡晓辉;苗华荣;张建成;禹山林;;花生SRAP-PCR技术体系的优化[J];山东农业科学;2008年05期
4 丁照华;吴洪飞;刘治先;汪黎明;孟昭东;杨菲;张发军;;山东省主要审(认)定玉米杂交种种质分析[J];山东农业科学;2008年06期
5 王际振;刘亚琼;杨兵;王献;;ISSR分子标记及其在园林植物遗传育种中的应用[J];山东农业科学;2008年08期
6 刘天文;王翠花;于占东;徐文玲;牟晋华;杨晓红;;大白菜RAPD反应条件的优化[J];山东农业科学;2008年09期
7 周洪旭;;灰巴蜗牛在三叶草田的空间格局及理论抽样数[J];山东农业科学;2010年12期
8 葛方兰;周小奎;;紫茉莉不同花色植株遗传变异的ISSR分析[J];安徽大学学报(自然科学版);2009年03期
9 黄俊;;马尾松种源加密实生种子园子代测定的初步研究[J];安徽林业科技;2011年04期
10 章云斐;郑永利;谢以泽;马祺;;豆荚螟空间分布型与抽样技术研究[J];安徽农学通报;2006年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张路;张启翔;潘会堂;;灰岩皱叶报春引种与利用研究进展[A];中国观赏园艺研究进展2011[C];2011年
2 张林;成海钟;周玉珍;娄晓鸣;吕文涛;张文婧;;62个朱顶红品种ISSR遗传多样性分析[A];中国球根花卉研究进展2011[C];2011年
3 王晓灵;张帆;;东亚小花蝽对西花蓟马控制能力的生命表方法评价[A];“回眸六十年,再创新局面”——北京昆虫学会成立60周年纪念刊[C];2010年
4 王元东;陈绍江;段民孝;张春原;郭景伦;赵久然;;利用P群自交系实现我国温带玉米种质的创新[A];2004全国玉米种质扩增、改良、创新与分子育种学术会议论文集[C];2004年
5 魏昕;潘光堂;;墨白964群体5轮混合选择遗传变异的分子生物学研究[A];2004全国玉米种质扩增、改良、创新与分子育种学术会议论文集[C];2004年
6 张仁和;薛吉全;毛建昌;马国胜;杨引福;;DNA分子标记与玉米种质研究[A];2004全国玉米种质扩增、改良、创新与分子育种学术会议论文集[C];2004年
7 白建明;徐春霞;李心文;;蓖麻杂交种的RAPD分析[A];中国作物学会2005年学术年会论文集[C];2005年
8 刘炜;李自超;史延丽;王坚;马洪文;张洪亮;;利用SSR标记进行粳稻品种的遗传多样性研究[A];2005年全国作物遗传育种学术研讨会暨中国作物学会分子育种分会成立大会论文集(二)[C];2005年
9 刘晨临;何培青;胡晓颖;黄晓航;;分子遗传标记技术在海岸带生物入侵鉴别中的应用[A];中国海洋学会海洋生物工程专业委员会2005年学术年会论文集[C];2005年
10 肖祥希;刘星辉;杨宗武;陈立松;;植物铝毒害研究进展[A];中国园艺学会第五届青年学术讨论会论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 孙庆华;我国葡萄根瘤蚜遗传分化研究及翅型分化相关基因的筛选[D];山东农业大学;2009年
2 刘亚梅;人工倾斜树干应力木形成机理的研究[D];安徽农业大学;2010年
3 李永芹;养殖鱼类病原菌检测芯片技术的建立[D];中国海洋大学;2010年
4 白洁;太平洋牡蛎分子标记的开发与应用研究[D];中国海洋大学;2010年
5 方克艳;近400年来西北地区气候变化的树轮记录研究[D];兰州大学;2010年
6 许光辉;基于基因芯片技术的刺五加改善果蝇睡眠作用的机制研究[D];黑龙江中医药大学;2010年
7 王发明;柚(citrus grandis Osbeck)单染色体AFLP分子标记体系及文库的建立[D];福建农林大学;2010年
8 魏初奖;松突圆蚧在中国的适生性与风险性研究[D];福建农林大学;2010年
9 秦伟;新疆野苹果繁育特性及种质资源亲缘关系研究[D];新疆农业大学;2010年
10 侯钰荣;伊犁绢蒿生理生态适应性的研究[D];新疆农业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张月兴;利用基因芯片解析金柑和纽荷尔应答溃疡病的转录差异[D];华中农业大学;2010年
2 刘冉冉;枫香遗传转化体系的优化及转化PaFT基因的研究[D];华中农业大学;2010年
3 郑瑜;银杏核心种质构建初探[D];华中农业大学;2010年
4 李霞;人工合成甘蓝型黄籽油菜粒色基因的精细定位[D];华中农业大学;2009年
5 王利平;瑞氏钝绥螨人工饲养及其对朱砂叶螨的捕食作用[D];华中农业大学;2010年
6 高伟;四倍体棉种的遗传多样性分析[D];华中农业大学;2010年
7 杨勇;青藏高原一年生野生大麦的农艺性状及品质性状分析[D];华中农业大学;2010年
8 刁百灵;湖北省粗梗水蕨种群、群落结构研究与保护建议[D];华中农业大学;2010年
9 卢小三;两个杨树无性系再生体系的建立及抗虫基因Cry1C+9C转化的初步研究[D];华中农业大学;2010年
10 宋晓娣;笋用竹的组织培养研究[D];中南林业科技大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 聂一农;胡绍燕;;用过氧化物酶同工酶酶谱鉴定芦笋(Asparagus officinalis L.)植株性别的研究初报[J];北京农学院学报;1988年03期
2 汤飞燕;李守淳;陈媛媛;李作洲;;极濒危植物中华水韭安徽居群遗传结构的空间自相关分析[J];江西师范大学学报(自然科学版);2009年04期
3 杨光伟,冯丽春,敬成俊,余茂德,向仲怀;桑树种群遗传结构变异分析[J];蚕业科学;2003年04期
4 史小华;刘毅;彭佳龙;张文辉;;秦岭冷杉和巴山冷杉种群年龄结构及动态的比较分析[J];东北林业大学学报;2009年01期
5 吉成均,方精云,谢长富;我国南部5种冷杉植物木材的比较解剖学研究[J];西北植物学报;2003年07期
6 张文辉,许晓波,周建云,谢宗强;濒危植物秦岭冷杉种群空间分布格局及动态[J];西北植物学报;2005年09期
7 张光富;高邦权;;江浙莼菜遗传多样性和遗传结构的ISSR分析[J];湖泊科学;2008年05期
8 代文娟;唐绍清;刘燕华;;叶绿体微卫星分析濒危植物资源冷杉的遗传多样性[J];广西科学;2006年02期
9 向巧萍;中国的几种珍稀濒危冷杉属植物及其地理分布成因的探讨[J];广西植物;2001年02期
10 苏何玲,唐绍清;濒危植物资源冷杉遗传多样性研究[J];广西植物;2004年05期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 何天明;陈学森;许正;高疆生;林培钧;刘文;梁青;孟和巴图;;利用SSR标记对伊犁河谷野杏种群遗传结构的分析[A];中国园艺学会第十届会员代表大会暨学术讨论会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 刘军;毛红椿天然居群遗传结构研究[D];中国林业科学研究院;2007年
2 杨娟;金钱槭属植物居群遗传结构及谱系地理研究(续)[D];西北大学;2008年
3 刘美华;长柄水青冈种群遗传结构和系统地理学研究[D];华东师范大学;2008年
4 马啸;老芒麦野生种质资源的遗传多样性及群体遗传结构研究[D];四川农业大学;2008年
5 张春雨;新疆野苹果(Malus sieversii)群体遗传结构与核心种质构建方法[D];山东农业大学;2008年
6 陈长卿;中国小麦条锈菌分子群体遗传结构研究[D];西北农林科技大学;2008年
7 张玉荣;资源冷杉的濒危机制与种群保育研究[D];北京林业大学;2009年
8 赵茹;野生大豆保护遗传学基础研究[D];复旦大学;2007年
9 马玉敏;中国野生板栗(Castanea mollissim Blume)群体遗传结构和核心种质构建方法[D];山东农业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 代文娟;资源冷杉的保护遗传学研究[D];广西师范大学;2006年
2 覃永贤;濒危植物元宝山冷杉的保护遗传学研究[D];广西师范大学;2007年
3 张广荣;梵净山冷杉的保护遗传学研究[D];广西师范大学;2008年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李晓笑;中国5种冷杉属植物生态濒危机制研究[D];北京林业大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王曼华;我国东北平原晚更新世晚期植物群与古气候指标初探[J];冰川冻土;1987年03期
2 汪永庆,张知彬,王玉山,徐来祥,王福生,曹小平;大仓鼠种群遗传多样性的季节性变化[J];动物学报;2002年06期
3 宋丽华,曹兵,秦娟;几种观叶植物的水培繁殖试验[J];北方园艺;2003年03期
4 汪永庆,徐来祥,张知彬;RAPD技术的标准化问题[J];动物学杂志;2000年04期
5 张敩方,李懋学;三种松属(Pinus)植物的核型研究[J];东北林学院学报;1984年S1期
6 张含国,高士新,张敏莉,周显昌,潘本立,原秀玲;长白落叶松天然群体遗传结构的研究[J];东北林业大学学报;1995年06期
7 刘铁燕,刘昀,赵彩凤,郑易之;东北红豆杉愈伤组织诱导及组织培养研究[J];东北师大学报(自然科学版);2002年02期
8 刘牧灵;东北地区晚白垩世—第三纪孢粉组合序列[J];地层学杂志;1990年04期
9 于振江 ,黄多成;淮北平原上第三系划分和孢粉序列[J];地层学杂志;1993年03期
10 孔昭宸;杜乃秋;;三江平原末次冰期的植物化石和孢粉组合[J];地理科学;1984年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张履勤;百山祖生物多样性特征与保护[J];浙江林业科技;2003年01期
2 丁炳扬,程秋波;浙江百山祖斋郎村古树[J];植物杂志;1997年06期
3 吴鸿,徐一忠,陈德良,余久华,马海泉;浙江百山祖自然保护区昆虫区系研究[J];浙江林学院学报;1997年03期
4 胡建金;百山祖又闻虎啸声——华南虎踪迹发现始末[J];中国林业;2000年04期
5 蔡章元;浙南林海明珠:凤阳山—百山祖[J];植物杂志;1995年02期
6 ;浙江凤阳山——百山祖国家级自然保护区百山祖管理处[J];浙江林业;2008年11期
7 吴鸿,陈德良,余久华;浙江百山祖自然保护区昆虫群落生态研究[J];浙江林学院学报;1997年01期
8 ;浙江省庆元野山笋“走”出大山[J];新农村;2009年04期
9 吴棣飞;;高原奇葩:冰清玉洁的水晶兰[J];中国花卉盆景;2008年07期
10 姚丰平,马海泉,范良敏,林藶;百山祖自然保护区生态旅游开发初论[J];华东森林经理;2002年01期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 徐敏;骆争荣;于明坚;丁炳扬;吴友贵;陈小荣;;百山祖北坡中山常绿阔叶林的物种组成和群落结构[A];浙江省第三届生物多样性保护与可持续发展研讨会会议论文摘要集[C];2006年
2 陈谅闻;;凤阳九龙仙都景 宝剑青瓷石雕光——论丽水市的旅游资源和生态旅游[A];徐霞客在浙江·续三——徐霞客与丽水旅游文化研讨会论文集[C];2005年
3 陈良富;;丽水地质遗迹概况与旅游资源开发刍议[A];徐霞客在浙江·续三——徐霞客与丽水旅游文化研讨会论文集[C];2005年
4 李子渝;;关于丽水旅游资源和旅游形象的几点思考[A];徐霞客在浙江·续三——徐霞客与丽水旅游文化研讨会论文集[C];2005年
5 周业宇;;创设青少年科普平台 提高青少年科学素养[A];第三届浙江中西部科技论坛论文集(第一卷)[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 胡兴旺 陈栋;百山祖乡推行“拼盘会议”转变会风[N];丽水日报;2009年
2 记者 张建平 通讯员 沈亮;“神兽”苏门羚造访百山祖保护区[N];丽水日报;2009年
3 姚德延;百山祖乡利用农村闲置房“种文化”[N];丽水日报;2007年
4 通讯员  姚德延 吴万桥;百山祖乡建立困难农户“家情卡”[N];丽水日报;2006年
5 记者  邓其锋 张建平 通讯员  林小楚;百山祖乡服务“三农”出实招[N];丽水日报;2006年
6 通讯员 姚德延叶爱英 吴万桥;百山祖乡农村基层党建走出新路子[N];丽水日报;2007年
7 吴陈子;庆元推出《百山祖风光》明信片[N];中国邮政报;2000年
8 姚德延吴美华;百山祖实现避灾场所全覆盖[N];丽水日报;2008年
9 记者 胡兴旺 陈栋;百山祖乡力助低收入农户走出返贫怪圈[N];丽水日报;2009年
10 记者  李建波;凤阳山百山祖及周边地区拟申报世界双遗产[N];丽水日报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 骆争荣;百山祖亚热带常绿阔叶林群落密度制约的作用[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 徐敏;百山祖北坡中山常绿阔叶林群落特征研究[D];浙江大学;2006年
2 宋艳;基于昆虫群落多样性为指标评价和监测森林环境质量的研究[D];浙江农林大学;2013年
3 张超;浙江省植被覆盖动态监测与森林景观更新技术研究[D];浙江农林大学;2011年
4 王伟;百山祖常绿阔叶林凋落物和种子雨的组成及时间动态[D];浙江大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026