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拟南芥自然居群的传粉机制与交配系统

作　者: 谭永耀
导　师: 汪小凡
学　校: 武汉大学
专　业: 发育生物学
关键词: 拟南芥自然居群传粉机制交配系统绿色荧光蛋白(GFP) 微卫星(SSR)
分类号: Q944.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

拟南芥作为分子生物学的模式植物,一直被认为是一种严格的自花传粉物种。本研究在对湖北、陕西、甘肃及河南、江西等省共11个县、市境内拟南芥的自然居群进行考察的基础上,对其居群的形态性状作了数值分析,检测了其风媒和虫媒传粉,运用GFP(绿色荧光蛋白)作为一种遗传标记探讨其异交潜力和基因流,采用单株定位取样和SSR(微卫星DNA)标记定量检测了自然居群的空间遗传结构和交配系统,发现该种在自然状态下存在一系列形态变异并证明其自然居群中有着一定的异交潜力。所取得的主要结果包括: 1.从湖北境内4个地点共9个拟南芥自然居群取样作出的形态分析表明,该种的株高、莲座叶数目和形状、莲座大小、花果数目等性状具有显著的变异,除了莲座叶形状等性状外,多数表现出居群间的变异。采用34个形态性状以居群为OTU所进行的聚类分析显示,大部分的相邻居群之间有一定的形态相似性,但个别地点的相邻居群之间存在极大的形态差异;对居群间的相似性系数和空间距离进行回归分析,表明二者之间不存在显著的相关性。同时,在自然居群中找到一些有进一步研究和利用价值的拟南芥变异植株。 2.拟南芥花的解剖学观察发现,在开花的早期阶段,花药在开花前就裂开但因暂时低于柱头而未完成自花授粉,这为异交结实提供了可能性。在开花的早期对野生植株人工授以转GFP拟南芥植株的花粉,有26.1%-57.1%的子代植株在叶子表皮细胞表达GFP。在自然或人工居群中实际监测到风媒花粉流并观察到

全文目录

第一章前言  13-25
  1 拟南芥及其野生系作为进化生物学和生态学研究的模式材料  13-14
  2 植物的交配系统及其群体遗传学效应  14-16
    2.1 植物的交配系统  14-15
    2.2 植物交配系统研究的历史和现状  15-16
  3 分子标记在群体遗传学中的运用  16-22
    3.1 等位酶遗传标记  16-17
    3.2 基于PCR技术的分子标记  17-19
      3.2.1 限制性片段长度多态性(RFLPs)  17
      3.2.2 随机扩增多态性DNA(RAPDs)  17-18
      3.2.3 可变数目串联重复(VNTRs)  18-19
    3.3 报告基因作为遗传标记  19-22
  4 拟南芥的繁殖生物学和群体遗传学研究基础  22
  5 本研究的目的和意义  22-25
第二章拟南芥的自然居群及其形态变异  25-37
  1 材料和方法  25-28
    1.1 材料来源  25-27
    1.2 形态分析  27
    1.3 栽培实验  27-28
  2 结果  28-33
    2.1 居群内和居群间的形态变异  28
      2.1.1 株高  28
      2.1.2 莲座直径  28
      2.1.3 花果总数  28
    2.2 居群水平的聚类分析  28-31
    2.3 各居群相似性系数与空间距离的相关分析  31-32
    2.4 变异植株  32-33
      2.4.1 超小型  32
      2.4.2 长根型  32
      2.4.3 长叶型  32
      2.4.4 大莲座植株  32
      2.4.5 基部多分枝型  32
      2.4.6 主茎多分枝型  32-33
  3 讨论  33-37
第三章拟南芥传粉机制和居群内基因流  37-47
  1 材料和方法  38-40
    1.1 实验材料  38
    1.2 拟南芥载体的构建和转化  38
    1.3 开花过程的观察  38
    1.4 监测风媒和虫媒传粉  38-39
    1.5 人工授粉  39
    1.6 在半自然居群中研究花粉流  39-40
  2 结果  40-45
    2.1 开花过程和自花传粉  40-42
    2.2 异交潜能  42-43
    2.3 自然居群中的风媒传粉  43
    2.4 居群中的访花者  43-44
    2.5 由GFP检测出的基因流  44-45
  3 讨论  45-47
    3.1 导致异交的原因  45-46
    3.2 GFP是转基因生物的一种很好的标记基因  46-47
第四章拟南芥自然居群的遗传结构和交配系统  47-61
  1 材料和方法  48-50
    1.1 实验材料  48-49
    1.2 基因组DNA的提取  49
    1.3 PCR扩增及微卫星位点的筛选  49-50
    1.4 琼脂糖凝胶电泳  50
    1.5 数据处理  50
  2 结果  50-57
    2.1 所筛选的微卫星位点  50-51
    2.2 亲代及子代SSR多态性  51-53
    2.3 亲代居群的空间遗传结构  53-56
    2.4 各居群中的异交率  56-57
  3 讨论  57-61
    3.1 居群内异交率存在的原因  57-58
    3.2 拟南芥自然居群的遗传结构与交配系统的关系  58
    3.3 影响微卫星多态性的因素  58
    3.4 微卫星技术的局限与发展  58-61
第五章总结与总讨论  61-65
  1 主要结论  61-62
    1.1 拟南芥自然居群中形态变异广泛存在  61
    1.2 拟南芥自然居群有限的基因流主要取决于虫媒传粉  61
    1.3 拟南芥的交配系统以自交为主，但异交不可忽视  61-62
  2 总讨论  62-65
    2.1 拟南芥：进化和生态方面研究的模式材料?  62
    2.2 拟南芥自然发生的变异还有待研究和开发  62-63
    2.3 拟南芥在转基因的研究中要警惕其生物安全问题  63-65
参考文献  65-71
在读期间发表论文  71-72
致谢  72

拟南芥自然居群的传粉机制与交配系统

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