菊属近缘种属植物基因组进化的研究
菊属近缘种属植物基因组进化的研究
【摘要】：多倍体化现象在植物界中十分普遍。研究表明,至少有70%的被子植物是多倍体,经历过至少一次的杂交多倍体化过程,多倍体的形成为促进植物形态的改变和适应性进化提供了一个重要手段。菊科植物倍性变异复杂、分布广泛。目前,有关菊科植物多倍体化后的基因组进化的研究还鲜有报道。属间杂交参与植物体多倍体化过程,研究首先使用AFLP技术对菊属大岛野路菊与芙蓉菊属芙蓉菊、菊属菊属脑与菊蒿属菊蒿的属间杂交后代的基因组进行了分析,结果表明,属间杂交后代存在特定父母本条带丢失和新条带的产生,约10%的父本片段杂种后代无法继承,而这一比例在母本中仅为4-5%。在杂交后,全新的条带也可能产生,但比例相对较低。说明属间杂交能够诱导快速的基因组改变,进而可能会加速后代的进化过程。为了解变异条带的具体信息,随后对菊属栽培菊属与滨菊属白晶菊进行了远缘杂交并加倍,合成异源多倍体。利用AFLP、SRAP、SCoT对多倍体化过程中引起遗传变化进行了分析。分析发现后代遗传变异主要涉及父本非编码片段的丢失和新片段的获得,且部分片段含有SSR序列,为明晰菊属与近缘种属远缘杂交引起的遗传和现象提供了证据。通过分析栽培菊属与白晶菊的多倍体化过程发现,多倍体化过程可能涉及部分SSR序列的变异,然而菊属与其近缘属缺乏SSR引物的信息。随后我们采用二代测序技术进行菊属脑转录组测序,结合NCBI中已有的7,180条序列,分别开发了1,788条和363条EST-SSR引物。在验证引物有效性和种属间转移性的基础上使用20对EST-SSR引物对24份菊属和其近缘种属材料进行了研究。结果发现SSR位点数随倍性的增加而增加。24份材料根据片段数量可分为三组,推断四倍体到六倍体和八倍体到十倍体的形成可能是相对较近的事件,而从二倍体到更高倍性则相对较久远。通过二倍体菊花脑和四倍体菊花脑的比较发现,SSR位点的变异在多倍体化后迅速发生。说明SSR可能在植物多倍体进化过程中提供了一个潜在的分子基础。
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