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蚓果芥植物资源调查鉴定及ETR1序列的进化分析

作　者: 郝海婷
导　师: 李唯
学　校: 甘肃农业大学
专　业: 作物生态生理
关键词: 蚓果芥植物资源调查 ITS序列乙烯受体 ETR1 基因克隆进化分析
分类号: Q943
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

蚓果芥是广布于我国北方干旱区的一种多年生草本植物，属十字花科，具有干旱区植物抗旱特性和适应性的特点，但有关蚓果芥的研究甚少。蚓果芥与模式植物拟南芥同科，拟南芥的研究已相对清楚，能否通过拟南芥已有的信息对蚓果芥植物进行研究与利用，是一个值得重视的问题。根据野外实际调查和前期实验室鉴定发现，蚓果芥相对拟南芥具有更强的抗旱能力，生态可塑性较高，在植物抗逆性挖掘与利用方面具有极大的研究潜力。为此，本文以荒漠植物蚓果芥为材料，对其资源分布现状和适应性做了初步调查，应用分子技术进行分析鉴定，并利用拟南芥序列信息，选择其中的一个功能基因，结合传统软件初步分析了蚓果芥的系统发育关系和适应特性，旨在为我国蚓果芥资源开发利用奠定研究基础。主要研究结果如下：1.结合对蚓果芥的研究文献、数据库等资料的运用，对蚓果芥进行了野外调查。共采集到群体样本17个。其中甘肃的8个，样本分别为景泰、老虎台、翠柳沟、兰山、交大后山、白虎山和红谷。其中兰山又分为2个群体，兰山A和兰山B；青海省9个样本，有北山A和北山B，日月山A-B、互助、甘地乡、共和、沙珠玉乡、兴海、麻黄沟等；除了这些地方，在山西省大同有零稀分布，而在陕西省榆林、内蒙的鄂尔多斯、包头没有发现分布。2.以蚓果芥为材料，通过PCR测序，获得了644bp长的ITS序列，与NCBI上已登录的ITS序列同源性达到了94%，说明已成功获得了蚓果芥ITS序列，命名为BH0087。利用已测序成功的ITS序列和下载的29条ITS序列构建系统树，显示蚓果芥与Braya humilis(21)和Neotorularia brachycarpa(1)亲缘关系最近。3.采用已报道的十字花科植物乙烯受体基因(Ethylene Receptor1, ETR1)通用引物，以蚓果芥(Braya humilis (C.A. Mey.))基因组DNA为模板，经PCR分析BhETR1的多态性，进而从分子水平上阐明蚓果芥的进化特征。结果表明，已克隆得到的14条ETR1基因序列，长度为1644~1661bp。经Bioedit软件比对，14条核苷酸序列之间相似性为93%~98%,蛋白序列相似度为87%-100%。采用DnaSP v5程序分别统计BhETR1序列多态性，发现14条BhETR1序列形成了14种单倍型。从GenBank数据库下载蚓果芥近缘物种ETR1序列进行进化分析，系统发育分析表明蚓果芥14条ETR1序列形成3大分支。根据分支进化关系，每支中分别选取克隆2(c2)、克隆29(c29)、克隆35(c35)与拟南芥(Arabidopsis thaliana (L.) Heynh) ETR1(AtETR1)序列进行比对,其一致性为80%、81%、81%；和琴叶鼠耳芥(Arabidopsis lyrata subsp.) ETR1(AlETR1)的序列进行比对，其一致性均为81％、81%、82%。说明BhETR1是一个乙烯受体类似(ETR1-like)基因，而蚓果芥自身14条序列的高度异质性表明蚓果芥的遗传背景相对复杂。

全文目录

摘要  2-4
Summary  4-6
目录  6-8
第一章文献综述  8-24
  1 干旱区植物研究进展  8-10
    1.1 研究区概况（青海省互助县北山森林公园）  8
    1.2 干旱区植物研究  8-10
  2 研究对象和研究内容  10-12
    2.1 十字花科蚓果芥概况  10
    2.2 蚓果芥的植物学特性与分布  10-11
    2.3 研究内容（野外调查、分子鉴定、核基因克隆）  11
    2.4 研究目标  11-12
  3 ITS 鉴定在植物分类学上的应用  12-13
    3.1 ITS 区序列的结构特征和应用原理  12-13
    3.2 ITS 区序列标记在植物分类鉴定中的应用  13
  4 乙烯信号转导  13-17
    4.1 乙烯  13-14
    4.2 乙烯信号转导  14-15
    4.3 乙烯受体相关研究  15-17
      4.3.1 乙烯受体家族  15
      4.3.2 乙烯受体作用的机制  15-17
  5 植物基因克隆研究进展  17-22
    5.1 植物基因克隆的方法  17-21
    5.2 信号转导相关基因研究  21-22
    5.3 植物中 ETR1 基因研究  22
  6 研究的目的和意义  22-24
第二章蚓果芥植物资源调查  24-27
  1 蚓果芥植物资源调查  24-27
第三章基于 ITS 技术对蚓果芥的鉴定  27-38
  1 材料和方法  27-30
    1.1 实验材料  27
    1.2 实验所需仪器和药品  27-28
      1.2.1 主要仪器  27
      1.2.2 实验药品  27-28
    1.3 实验方案  28-30
      1.3.1 蚓果芥基因组 DNA 的提取和检测  28
      1.3.2 检测 DNA 的质量与浓度  28-29
      1.3.3 蚓果芥 ITS 片段 PCR 扩增  29
      1.3.4 琼脂糖凝胶电泳检测 ITS 扩增片段  29-30
      1.3.5 蚓果芥 ITS 测序及比对  30
    1.4 数据分析  30
  2 结果与分析  30-35
    2.1 提取的基因组 DNA 的含量及纯度测定  30-31
    2.2 PCR 扩增产物的检测  31
    2.3 蚓果芥 ITS 序列分析  31-32
    2.4 蚓果芥 ITS 序列系统发育关系  32-35
  3 讨论  35-38
第四章蚓果芥 ETR1 基因的克隆与序列分析  38-50
  1 前言  38
  2 材料与试剂  38-39
    2.1 实验材料  38-39
    2.2 菌株及质粒  39
    2.3 酶和试剂盒  39
    2.4 实验仪器与设备  39
  3 实验方法  39-45
    3.1 植物组织总 DNA 的提取及浓度检测  39-40
      3.1.1 植物组织总 DNA 的提取  39
      3.1.2 DNA 质量与纯度检测  39-40
    3.2 目的片段的 PCR 扩增  40-41
      3.2.1 引物设计与合成  40
      3.2.2 目的片段的 PCR 扩增  40
      3.2.3 PCR 扩增产物的检测  40-41
    3.3 PCR 产物的回收、检测  41-43
    3.4 目的片段与载体连接  43
    3.5 连接产物的转化  43-44
    3.6 重组质粒的鉴定  44-45
      3.6.1 蓝白斑筛选  44-45
    3.7 序列测定及生物信息学分析  45
  4 结果与分析  45-49
    4.1 ETR1 基因同源序列的扩增和克隆  45-46
    4.2 ETR1 基因同源序列特征分析  46-47
    4.3 ETR1 基因同源序列进化分析  47-49
  5 讨论  49-50
第五章结论  50-51
参考文献  51-60
对后续研究提出几点看法  60-61
致谢  61-62
导师简介  62-63
作者简介  63-64
附录  64-67

蚓果芥植物资源调查鉴定及ETR1序列的进化分析

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