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滇东凤仙花属植物遗传多样性及滇水金凤AGAMOUS基因克隆分析

花匠小妙招
2024-10-30 16:28

【摘要】： 凤仙花(Impatiens L.)是凤仙花科凤仙花属植物的统称,多为一年生或多年生草本观赏花卉,花大色艳且花形奇特,花瓣具有旗瓣、翼瓣、唇瓣之分,可作盆花、切花,也可用于花坛、花境。本研究通过比较系统地收集整理滇东地区(昭通、曲靖、文山、红河及昆明该5个州市)凤仙花属30个种、2个变种的植物材料,对其地理分布及外部形态进行了分析,并采用定性分析和定量分析相结合的方法对这些植物资源进行了评价和分析。在此基础上采用ISSR、trnL-trnnF、atpB-rbcL、DEF等分子标记技术对其遗传多样性和亲缘关系进行了比较分析,对滇东地区凤仙花属植物的起源、亲缘关系及遗传多样性做了探讨;并对滇水金凤AGAMOUS基因进行分离克隆及分析;为其资源保护、可持续开发利用以及遗传育种研究提供了新的基础数据和科学依据,也为城市林业的发展提供对城市生态和经济具有实际或潜在效益的凤仙花属植物,以便进一步地研究培育及科学管理。1.通过在研究范围进行实地调查,共收集凤仙花属植物32种或变种,其主要分布于海拔1300-3500m,多生长在山间路旁、草丛、林下湿地等湿度相对较大的地方;形态特征因种差异,株高10-90cm不等;花色有黄色、紫色、白色、粉色等;叶片长度3.0~13.2 cm,宽度为1.6~3.9 cm,叶面积为3.88~25.22cm~2;种子的直径为1.04~2.81mm,千粒重为0.793-6.144gg。旗瓣多圆形,部分中肋突起;翼瓣基裂片有圆形、楔形、钝三角形等,上裂片带状或斧形;唇瓣以漏斗形和囊状为主;叶缘有圆齿与锯齿、齿间有无刚毛之分。2.通过对滇东地区凤仙花属植物观赏价值的研究,初步确定了4个评价层次(目标层、约束层、标准层、最底层)和17个评价指标(花色、花形、花序样式、花量、花期等),建立了滇东凤仙花属植物资源观赏价值可持续利用的层次分析(AHP)评价模型,并用该模型对从滇东地区收集到的凤仙花属32个种或变种进行评价。结果表明蒙自凤仙花、滇南凤仙花、那坡凤仙花等13个种观赏价值较高,本文结合特性对这些种或变种的园林用途进行了初步评价。3.采用试剂盒法提取上述源自滇东地区的32个种或变种的凤仙花属植物材料的DNA,采用23条ISSR引物进行PCR扩增,共获得多态性谱带223条,多态性比率为94.9%。其中多态性比率(ppb)达到100%的有14条引物,占60.9%;每条引物扩增出9.70条谱带。结果表明32个种或变种的遗传相似系数(GS)变化范围在0.540-0.990之间,说明其遗传多样性比较丰富。4.利用ISSR、atpB-rbcL、trnL-F、DEF基因片段对32个种或变种进行系统发育分析,发现辐射凤仙花、红纹凤仙花总状凤仙花等在4种分子标记的系统树中都聚为一支,说明其遗传相似性较高,亲缘关系更近。由ISSR、DEF、atpB-rbcL、trnL-trnF的聚类分析可以看出这些种或变种的花部形态特征,即花型大小、旗瓣形状、翼瓣形状、唇瓣形状等性状可作为该属分类的重要特征,尤其翼瓣形状特征在滇东凤仙花属植物的分类中表现更为突出。研究表明:四种标记方法中利用ISSR和DEF基因开展滇东凤仙花属植物遗传多样性研究能更好地与花部形态特征为该属植物种间划分的关键性状保持一致。5.根据Genbank中已报道11个物种AGAMOUS基因核苷酸序列设计合成一对简并引物,并且通过RT-PCR方法,分别克隆以获得滇水金凤AGAMOUS基因全长。运用相关软件对其基因序列进行比对和分析,由此发现克隆所得基因与Genbank中报道的AGAMOUS基因具有较高的相似性。对所克隆得到的AGAMOUS基因进行氨基酸序列的结构分析,发现该序列具有非常保守的MADS-box区和K区,并且对新克隆的滇水金凤AGAMOUS基因以及Genbank中报道的其他科属物种的AGAMOUS基因进行同源性比对和系统进化分析,发现克隆得到的AGAMOUS基因与凤仙花的AGAMOUS基因之间同源性较高,亲缘关系也最为接近。

【学位授予单位】：西南林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017

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