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基于转录组SSR分子标记的甘草属植物杂交区组成及种间基因渐渗研究

基于转录组SSR分子标记的甘草属植物杂交区组成及种间基因渐渗研究

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作者：辛倩石河子大学

学位级别：硕士

自然杂交在物种的形成和分化过程中起重要的作用。甘草属(Glycyrrhiza L.)植物的种间由于生殖隔离的机制不完善,邻域和同域分布物种,种间常常发生杂交及基因渐渗现象,对自然居群遗传结构和物种分化产生重要的影响。本研究基于胀果甘草... 详细信息

自然杂交在物种的形成和分化过程中起重要的作用。甘草属(Glycyrrhiza L.)植物的种间由于生殖隔离的机制不完善,邻域和同域分布物种,种间常常发生杂交及基因渐渗现象,对自然居群遗传结构和物种分化产生重要的影响。本研究基于胀果甘草转录组35,717条genes序列数据进行SSR的挖掘和分析;并通过筛选出的转录组SSR对不同杂交区杂交居群的遗传多样性、物种组成(亲代及子代)的遗传结构、基因渐渗程度和方向进行研究;并在此基础上,对不同杂交区土壤含水量、含盐量与物种组成、遗传多样性进行相关性分析。揭示不同杂交区的杂交物种组成和基因渐渗差异,探讨不同环境选择压力下,自然杂交对甘草属物种形成和遗传分化的影响,为甘草属植物的系统分类研究及杂交物种形成、适应进化机制研究提供依据。结果如下:1.对胀果甘草转录35,717条genes序列的SSR查找和特征结果表明:共7660条转录组序列包含10,378个SSR位点;SSR重复以三核苷酸(5,111,47.60%)重复最多,重复类型以CAA/GAA为主;其次是二核苷酸(5,102,47.51%)重复,重复类型以CT/TC(1,879,36.83%)为主。设计合成并筛选出的41对SSR引物,多态性信息含量范围在0.173-0.644之间,引物多态性扩增率83.7%,是进行甘草属自然居群遗传多样性研究的新SSR标记。2.不同杂交区的物种遗传结构、杂交组成分析结果显示,甘草属杂交区的杂交类型及其与亲本种的渐渗方向、程度的不同,与分布区物种类型和生境的差异有关:(1)阿拉尔B、吐鲁番杂交区的杂交类型为胀果甘草与光果(密腺)甘草的种间杂交种、杂交后代与亲本回交的渐渗种。其中,阿拉尔B杂交区有两种杂交类型,分别为杂交后代与2个亲本种的双向杂交渐渗种,杂交区构成主要为不同程度的回交渐渗种;吐鲁番杂交区组成主要以F1代为主,其次是与胀果甘草的回交后代,这可能与其相对封闭不受干扰的沟谷生境有关。(2)库尔勒、焉耆杂交区及甘肃分布区的杂交类型为胀果甘草与乌拉尔甘草的种间杂交种,杂交后代与亲本回交形成的渐渗种。其中,库尔勒杂交区组成主要为胀果甘草与乌拉尔甘草种间杂交F2;焉耆杂交区主要为F2,杂交后代与乌拉尔甘草单向渐渗的渐渗种,渐渗程度不同,导致形态上出现偏向胀果甘草或乌拉尔甘草的形态分化;甘肃杂交区为胀果甘草与乌拉尔甘草种间杂交F1代及其与乌拉尔甘草单向回交渐渗种。3.胀果甘草、光果甘草、乌拉尔甘草和杂交类群的种群遗传多样性差异较大(H=0.545、0.553、0.561、0.667;I=1.034、1.048、1.052、1.295),杂交类群>乌拉尔甘草>光果甘草>胀果甘草。同一物种不同分布区,遗传多样性与土壤含水量、含盐量有一定关系。胀果甘草分布区的土壤含水量越低,遗传多样性越低,干旱环境的选择压力使胀果甘草耐旱性强的基因型适应极端环境形成;土壤含水量越高,另一亲本的物种的出现,有可能促进了杂交和渐渗种的产生,导致遗传多样性升高。光果甘草分布区土壤含水量越高,遗传多样性越低,体现为越趋于较低(含水量增加)的干旱环境选择压力,其基因型越趋同,说明分布区的土壤含水量这一环境因子对甘草属的物种分布和遗传分化具有一定影响。另外,杂交区的土壤含盐量越高,杂交类型的遗传多样性越高,体现了高盐环境的选择压力使杂交类型的基因型更复杂。以上结果表明,甘草属的物种分布与土壤含水量和总盐量有一定的关系,土壤因素与遗传多样性趋势上存在一致性。环境选择压力可能在甘草属杂交物种形成与分化中起一定的作用。

关键词：转录组 SSR 甘草属遗传多样性杂交组成基因渐渗土壤含水量总盐量

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