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药用植物荆半夏的细胞学及分子标记研究

作　者: 邓瑞宁
导　师: 刘焰
学　校: 华中农业大学
专　业: 特种作物育种与栽培
关键词: 荆半夏染色体有丝分裂减数分裂 SRAP分子标记
分类号: S567.239
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 37次
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内容摘要

半夏是一种沿用上千年的、药用价值较高的中草药，除传统药用价值外，现代医学研究还证明了其抗癌、抗心律不齐等功效。随着国际上对天然药物研发的重视，半夏的需求量也与日俱增，由于过度采挖及盲目引种，导致野生半夏的自然资源几近枯竭甚至濒临灭绝，品质和数量亦降低。作为平原品种的荆半夏曾是半夏中的上品，而对于荆半夏的研究鲜见报道，其细胞学和分子标记研究国内外均未见报道。本研究将采自湖北潜江的荆半夏引种于华中农业大学标本园内，就其形态特征、细胞学特征、遗传多样性等方面开展了研究，为荆半夏种植资源的分类、鉴定、选育、保存及开发利用提供依据。本试验主要得到以下结果：1．叶形的观察：通过广泛的野外调查和文献查阅，对不同叶形的荆半夏进行了初步分类，同时观察到其生殖方式多样，以无性繁殖为主，有性生殖为辅。2．体细胞染色体数目研究及有丝分裂过程中染色体行为的观察：作为一个自然居群，荆半夏的染色体从几十到一百多条，数目多样；同一叶形不同单株荆半夏的染色体数目存在一定变异；即使是同一植株内，染色体数目也有较大的差异。因此，从染色体数目的研究上看，将叶形作为荆半夏分类依据是不够充分的。荆半夏的体细胞在有丝分裂中，观察到落后染色体、染色体桥和核物质不均等分离等染色体异常行为，从中可以看出：荆半夏的体细胞内染色体存在不同的运动周期，其染色体组由不同来源的染色体组成，这可能是导致其体细胞染色体数目存在较大差异的原因；并且可以从中看出荆半夏与其他报道过的半夏同样存在符合多倍现象。3．花粉母细胞减数分裂过程中染色体行为的观察荆半夏的花粉母细胞在减数分裂终变期和中期Ⅰ细胞中同源染色体多数能配对成二价体，但总有部分染色体呈单价体或多价体，其后的各个时期都观察到大量的染色体结构变异和数量变异；此外，减数分裂中还观察到花粉母细胞的胞质分裂与核分裂的异常周期。由此表明：减数分裂中染色体异常行为，是荆半夏形成以无性繁殖为主，有性生殖为辅的生殖特点的主要原因。4．小孢子发育和花粉粒的育性研究荆半夏小孢子都能通过两次有丝分裂并形成大小均匀的三核花粉粒，表明荆半夏是三核花粉植物。在三核期之前，小孢子败育不明显；三核期后，绝大多数花粉粒细胞质减少。经醋酸洋红染色后98％的花粉粒呈淡粉色，表现败育，三核期是荆半夏(P. ternata)小孢子败育的主要时期。从荆半夏的细胞学研究结果可以看出：荆半夏是具有染色体结构变异的多倍复合体，其两个或者两个以上亲本的基因组远未在群体内趋同或者能够保持原亲本种基因组的特征，由于亲本基因组来源不同，不同的亲本存在不同的生长节律；细胞质的异常分离则明显表明母本与父本之间的差异，故而荆半夏形成了以无性繁殖为主，有性生殖为辅的生殖特点。无性生殖是在种质未纯化之前荆半夏保持自己居群稳定的方式，居于次要位置但仍存在的有性生殖则是荆半夏在进化路途中不断趋同，进行基因筛选，最终达到稳定的自然方式。从荆半夏的细胞学研究可以对异源多倍体植物的进化窥见一斑。5．SRAP分子标记的研究：利用SRAP技术对10种不同叶形荆半夏的遗传多样性及亲缘关系进行了分析。40对SRAP引物中有39对表现多态性，共获得632条多态性带，平均每个引物产生16.2个多态性条带。根据SRAP标记的结果，采用UPGMA法进行聚类分析，遗传相似系数为0.105～0.978，将10种不同叶形荆半夏划分为5类：聚类结果很明显地将三叶荆半夏和五叶荆半夏区分为两大类；三叶半夏大类中又可分为4个亚类：Ⅰ类：无缺刻的耳叶形荆半夏、尖叶形荆半夏、圆叶形荆半夏、叠叶形荆半夏、窄芍药形荆半夏和芍药形荆半夏；Ⅱ类：耳叶形荆半夏(缺刻)；Ⅲ类：宽狭叶形荆半夏；Ⅳ类：狭叶形荆半夏。该研究为半夏属植物的鉴定和遗传研究提供了新的DNA分子标记技术手段，并从分子水平上揭示荆半夏的遗传背景、亲缘关系。

全文目录

目录  4-7
摘要  7-9
Abstract  9-11
第一章半夏研究文献综述  11-30
  1. 半夏研究进展  11-17
    1.1 药材的道地性  11-12
    1.2 半夏生态及在我国的分布  12-13
    1.3 生药学研究进展  13
    1.4 半夏生物学特性研究  13-15
    1.5 半夏化学成分和药理作用研究  15-16
      1.5.1 半夏的化学成分  15
      1.5.2 药理作用  15-16
    1.6 半夏遗传多样性的研究  16-17
  2. 药用植物遗传多态性的研究  17-28
    2.1 形态学研究方法  19
    2.2 细胞学研究方法  19-21
    2.3 DNA分子标记研究方法  21-28
      2.3.1 DNA分子标记的发展  21
      2.3.2 DNA分子标记的类型  21-22
      2.3.3 主要分子标记的原理及特点  22-24
      2.3.4 最新发展的分子标记及其应用  24-26
      2.3.5 DNA分子标记在药用植物研究中的应用  26-28
  3. 本文研究的目的和意义  28-30
第二章不同叶形荆半夏形态观察  30-34
  1. 材料来源  31
  2. 田间试验设计  31-32
  3. 观察结果及结论  32-34
第三章荆半夏的体细胞染色体研究  34-38
  1. 染色体计数  34-36
    1.1 试验材料  34
    1.2 试验方法(压片法)  34-35
      1.2.1 试剂  34
      1.2.2 取材  34-35
    1.3 试验结果与分析  35-36
  2. 有丝分裂观察  36-38
    2.1 试验材料  36
    2.2 试验方法(压片法)  36
      2.2.1 药品  36
      2.2.2 取材  36
    2.3 试验结果与分析  36-38
第四章荆半夏的减数分裂观察  38-41
  1. 减数分裂观察  38
    1.1 试验材料  38
    1.2 试验方法(压片法)  38
      1.2.1 药品  38
      1.2.2 取材  38
  2. 试验结果与分析  38-41
第五章荆半夏小孢子发育和花粉粒的育性研究  41-45
  1. 小孢子发育和花粉拉的育性鉴定  41
    1.1 试验材料  41
    1.2 试验方法(涂片法)  41
      1.2.1 药品  41
      1.2.2 取材  41
  2. 试验结果与分析讨论  41-45
    2.1 荆半夏花粉母细胞减数分裂异常情况分析  42-43
    2.2 荆半夏染色体数目与组成分析  43
    2.3 荆半夏细胞学与生殖特点分析  43-45
第六章荆半夏的SRAP标记  45-50
  1. 材料与方法  45-46
    1.1 材料  45
    1.2 试验方法  45-46
      1.2.1 DNA提取的方法  45
      1.2.2 SRAP分析  45
      1.2.3 数据处理  45
      1.2.4 数据处理  45-46
  2. 结果与分析  46-48
    2.1 荆半夏分子标记的多态性  46-47
    2.2 聚类分析  47-48
  3. SRAP标记的讨论  48-50
第七章结论  50-52
参考文献  52-63
致谢  63-64
附录I  64-69
附录II  69

药用植物荆半夏的细胞学及分子标记研究

内容摘要

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