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中国松嫩草原短芒野大麦(Hordeum brevisubulatum(Trin.)Link)人工种群的分子遗传与表观遗传多样性及其种群遗传结构的研究

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文摘

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引 言

1.前言

2.短芒野大麦的生物学与生态学特征

2.1短芒野大麦的生物学特征

2.2短芒野大麦的生态学特征

2.3中国松嫩平原的地理和生态概况

3.分子生态学的相关研究进展

3.1分子生态学的形成和发展

3.2分子生态学的研究热点

3.3分子生态学常用的DNA分析技术

3.4表观遗传学与分子生态学

4.野大麦类分子生态学的相关研究进展

4.1野大麦种群遗传结构分化及遗传多样性

4.2中国野大麦分子种群遗传学研究现状

5.本论文的研究背景、目的和意义

材料方法

1.材料和方法

1.1植物材料

1.2方法

结果和分析

1.短芒野大麦基因组总DNA质量

2.引物组合筛选、比较、选择性扩增和样本量适合度检测

2.1选择性引物组合筛选

2.2选择性扩增

2.3 AFLP、SSAP和MSAP引物组合比较

2.4 AFLP、SSAP和MSAP引物组合在各种群内的Shannon信息指数

2.5样本量适合度检测

3短芒野大麦种群遗传多样性与遗传结构分析

3.1基因频率

3.2短芒野大麦人工种群遗传多样性分析

3.3短芒野大麦人工种群遗传/表观遗传结构和遗传/表观遗传分化分析

3.4短芒野大麦人工种群间遗传一致度(Identities)与遗传距离(Distances)分析

3.5分子方差分析

3.6聚类分析

讨 论

1.松嫩草原人工种植短芒野大麦种群的遗传/表观遗传多样性和遗传/表观遗传结构分析

1.1种群生态学分析中样本量的确定

1.2三种分子标记系统的比较

1.3人工种植短芒野大麦种群的遗传多样性分析

1.4人工种植短芒野大麦种群的表观遗传多样性分析

2.短芒野大麦人工种植的策略

结 论

参考文献

附表及附图

致谢

在学期间公开发表论文及著作情况

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摘要

本文采用三种分子标记技术AFLP(amplifled fragment length polymorphism),SSAP(sequence-specific amplifled polymorphism)和MSAP(methylation-sensitiVe amplifiedpolymorphism),首次较系统的研究了松嫩草原4个短芒野大麦(Hordeum brevisubulatum(Trin)Link)人工种植种群96个单株的遗传和基于DNA甲基化的表观遗传多样性及群体遗传结构分化,并对这三种分子标记进行了比较分析。 本文提出了一种改良的数据分析方法用以分析MSAP检测到的DNA甲基化多态性数据。为了检测这套分析方法的实用性,将MSAP分析结果与AFLP和SSAP的结果进行了比较,发现通过MSAP检测到的DNA甲基化数据可以有效的检测和评价短芒野大麦人工种群中基于DNA甲基化的表观遗传多样性和群体表观遗传结构变化。 由于采用了高通量的分子标记方法进行分子生态学分析,每个人工种群中选取大于12个植株的样本数量就可以代表绝大多数种群遗传信息。根据这一原则我们分析了多个多样性指标,并进行了基因流分析、遗传距离分析、聚类分析、PCA分析和AMOVA分析。所有分析结果都得到相似的结论:POP2种群的多样性水平最低,且人工种群的多样性水平明显低于天然种群。从各项指标来看,SSAP能够检测到更多的变异,更多的遗传多样性,更适合该物种种群分子遗传学分析。通过Mantel检测我们还发现,MSAP,SSAP和AFLP三个分子标记系统的分析结果有着很高的相关性(r>0.8)。这虽然与其它研究中发现DNA甲基化多态性和经典遗传多样性没有相关性的结果不一致,但这似乎在一个方面支持了一些研究者的猜测,即在特殊的生境下(例如土地盐碱化等),植物表现出的高度多样性可能是在表观遗传调控下对特殊生境适应的结果。 在分析过程中将本研究的分析结果与先前对天然短芒野大麦种群的分析结果进行了比较,发现MSAP检测到的DNA甲基化变异与AFLP和SSAP检测到的序列变异不同,在人工种植的种群中序列变异的多态性较之天然种群中有明显的降低,而DNA甲基化变异则几乎保持了与天然种群相当的多态性。这表明短芒野大麦人工种群中DNA甲基化模式的改变在与DNA序列变异有相关性的同时,也受其他调控机制的控制。

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