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仲彬草属及其近缘属植物的Acc-1和Pgk-1基因的系统分析

仲彬草属及其近缘属植物的Acc-1和Pgk-1基因的系统分析

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作者：张智琼四川农业大学

学位级别：硕士

仲彬草属(Kengyilia Yen et ***)、冰草属(Agropyron Gaertn.)、鹅观草属(Roegneria ***)、拟鹅观草属(Pseudoroegneria L(Nevski)A.L(o|¨)ve)和杜威草属(Douglasdeweya ***,*** et ***)是禾本科(Poaceae)小麦族(Triticeae)五个重要的多年生属。这五属植物的多数物种为草原和草甸的组成成分,许多种类是优良的牧草;有些种类还具有抗病、抗虫和抗逆等优良特性,是麦类作物育种非常宝贵的种质资源。然而在这五个属的分类地位、系统亲缘关系和物种划分上存在着极大的分歧,一直是禾草学家争论的焦点。本研究通过对仲彬草属5个物种(StYP)、杜威草属2个物种(StP)、鹅观草属4个四倍体物种(StY)、冰草属2个二倍体物种(P)和拟鹅观草属4个二倍体物种(St)的两个基因(Acc-1和Pgk-1)的序列分析,构建系统发育树,探讨了这几个属之间的亲缘关系及组成这几个属的染色体组的关系,主要结果如下: 1.仲彬草属、鹅观草属、杜威草属的两种基因的不同基因序列分别和拟鹅观草属和冰草属序列聚在一起形成St支和P支,表明仲彬草属、鹅观草属、杜威草属和拟鹅观草属及冰草属亲缘关系密切,支持仲彬草属、鹅观草属和杜威草属的St染色体组来源于拟鹅观草属植物,而P染色体组起源于冰草属植物;2.在Acc-1基因系统树和Pgk-1基因系统树的St支和P支中,仲彬草属植物直接和鹅观草属植物聚在一起,表明鹅观草属与仲彬草属具有密切的亲缘关系;而杜威草属植物没有直接与鹅观草属植物和仲彬草属植物聚在一起,可以推测杜威草属物种可能没有参与仲彬草属植物的物种形成;3.在Acc-1基因系统树和Pgk-1基因系统树中,四个拟鹅观草属植物(***、***、***和***)没有形成单系组,表明拟鹅观草属植物的St染色体组存在系统分化,它们在起源上为多系起源。不同的拟鹅观草属植物可能参与了不同鹅观草属、仲彬草属和杜威草属植物的多倍化物种形成;4.在基于Acc-1基因序列所得到的聚类图中,St染色体组先与Y染色体组聚在一起,再与P染色体组聚在一起,表明St染色体组与Y染色体组的亲缘关系比St染色体组与P染色体组的关系更近;5.在Acc-1基因系统树和Pgk-1基因系统树中,来自中亚的***、***和***具有较近的系统关系,它们没有和来自青藏高原的***和***聚在一起,表明来自中亚的仲彬草属物种可能已经和来自青藏高原的物种发生了较大的遗传分化;6.在基于两种基因构建的系统树的P分支中,中亚地区和青藏高原地区的仲彬草属物种分别和中亚地区和青藏高原的冰草属物种聚在一起,而St染色体组和Y染色体组没有发现这种分化,表明仲彬草属的地理分化与冰草属的地理分化有关,冰草属不同物种参与了仲彬草属不同物种的形成。 7.本研究通过Acc-1和Pgk-1基因序列构建系统发育树,探讨了仲彬草属、冰草属、鹅观草属、拟鹅观草属和杜威草属的系统关系,结果与细胞遗传学,形态学一致,表明Acc-1和Pgk-1基因可以用于进行系统分析。同时,基于Acc-1和Pgk-1基因构建的系统发育树,将St、Y、P三个染色体组明显区分开,表明用该种方法可以对含St、Y、P染色体组的物种的染色体组组成进行验证。

关键词：小麦族仲彬草属冰草属鹅观草属拟鹅观草属杜威草属 Acc-1基因 Pgk-1基因染色体组系统分析

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CHS在小麦族中含P基因组物种中的系统发育与进化式样研究

CHS在小麦族中含P基因组物种中的系统发育与进化式样研究

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作者：陈小红四川农业大学

学位级别：硕士

小麦族(Triticeae Dumortier)是禾本科(Poaceae)植物中最重要的一个类群之一,大约有500个种,不仅包括重要的粮食作物如小麦(Triticum aestivum L.)、黑麦(Secale cereal L.)和大麦(Hordeum vulgare L.),还包括许多具有经济价值的牧草,... 详细信息

小麦族(Triticeae Dumortier)是禾本科(Poaceae)植物中最重要的一个类群之一,大约有500个种,不仅包括重要的粮食作物如小麦(Triticum aestivum L.)、黑麦(Secale cereal L.)和大麦(Hordeum vulgare L.),还包括许多具有经济价值的牧草,如：冰草(Agropyron cristatum (L.) Gaerton)、仲彬草属(Kengyilia Yen et J.L Yang)等。不仅包括一年生物种,还包括许多多年生物种。因此,研究小麦族的进化历史,可以为麦类作物的改良和牧草品质的提升提供遗传资源。小麦族植物包括许多二倍体植物和多倍体植物,其中70-75%的多倍体都是由不同的二倍体通过各种天然杂交组合的方式形成。目前得到广泛认可的分类方式是分类学家通过基因组的分类系统进行划分,现今得到认可的二倍体属主要有澳冰草属(Australopyrum)、冰草属(Agropyron)、簇毛麦属(Dasypyrum)、异形花属(Heteranthelium)、大麦属(Hordeum)、新麦草属(Psathyrostachys)、拟鹅观草属(Pseudoroegneria)等,多倍体属有仲彬草属(Kengyilia)、杜威草属(Douglasdeweya)、赖草属(Leymus)等。其中,冰草属(Agropyron)、仲彬草属(Kengyilia)、杜威草属(Douglasdeweya)都是含有P基因组的同源或异源多倍体物种。本研究对含P基因组的12个仲彬草属物种(14份材料)、2个冰草属物种(70份材料)、1个杜威草属物种(3份材料)及10个二倍体属物种(10份材料)186条CHS基因序列分析,构建系统发育树,探讨了CHS在P基因组物种中的系统发育和进化式样,研究主要结果及结论如下：1.结合系统发育、多态性、遗传距离及遗传分化系数进行分析,结果表明中亚、青藏高原、东亚和欧洲冰草四个居群间存在明显的遗传分化,中亚可能是冰草的多样性分布中心;2.冰草各居群dn/ds数据表明青藏高原冰草居群经历种群历史扩张保留较多的祖先遗传印记,有助于CHS为了更好的适应青藏高原的高海拔、高紫外照射等环境作出应答反应;3.中亚居群和青藏高原居群的仲彬草分别与当地的冰草属物种聚在一起,表明仲彬草属物种青藏高原和中亚种群可能是两个独立的起源,且CHS基因在这两个种群中存在不同进化潜能：青藏高原的仲彬草属物种受多倍化遗传瓶颈效应的影响,而中亚的仲彬草属物种可能通过重复杂交获得更多的冰草遗传物质;4.系统发育树的聚类结果表明,杜威草属物种和仲彬草属物种亲缘关系较近,D. deweyi的P基因组供体可能起源于中亚地区的***

关键词：小麦族 P基因组系统进化冰草属仲彬草属杜威草属 CHS基因

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