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Ssr analysis of Phylogenetic Relationship and Genetic Diversity for


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密级: 论文编号:

中国农业科学院


学位论文
苹果属种质资源亲缘关系和遗传多样性的SSR分析

SSR Analysis of Phylogenetic Relationship and Genetic Diversity for Malus Mill. Germplasm Resources

硕士研究生:高 源

指 导 教 师:刘凤之

申请学位类别:农学硕士

专     业:果树学

研 究 方 向:苹果种质资源

培 养 单 位:研究生院

果树研究所

提交日期 2007年6月



Secrecy: No.


Chinese Academy of Agricultural Sciences

Master Dissertation

SSR Analysis of Phylogenetic Relationship and Genetic Diversity for Malus Mill. Germplasm Resources


Ms. Candidate:Gao Yuan

Advisor: Liu Fengzhi

Major: Pomology

Specialty:Apple Germplasm Resources

Chinese Academy of Agricultural Sciences
June 2007

独 创 性 声 明

本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得中国农业科学院或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

研究生签名: 时间: 年 月 日


关于论文使用授权的声明

本人完全了解中国农业科学院有关保留、使用学位论文的规定,即:中国农业科学院有权保留送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业科学院可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。

(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)

论文作者签名: 时间: 年 月 日

导师签名: 时间: 年 月 日

中国农业科学院

硕士学位论文评阅人、答辩委员会名单表



论文题目

苹果属种质资源亲缘关系和遗传多样性的SSR分析

论文作者

高 源

专 业

果树学

研究方向

果树种质资源

指导教师

刘凤之

培养单位(研究所)

果树研究所

姓名

职称

硕(博)导师

单 位

专 业

签 名





刘孟军

教 授

硕导□

博导√



河北农业大学

果树学




曹玉芬

研究员

硕导√

博导□


博导□

中国农业科学院

果树研究所


果树学




答辩

主席


张新忠

研究员

硕导□

博导√


河北省农林科学院

昌黎果树研究所


果树学









张新忠

研究员

硕导□

博导√


河北省农林科学院

昌黎果树研究所


果树学




李天忠

教 授

硕导□

博导√


中国农业大学

果树学




张志宏

教 授

硕导□

博导√


沈阳农业大学

果树学




丛佩华

研究员

硕导□

博导√


中国农业科学院

果树研究所


果树学




曹玉芬

研究员

硕导√

博导□


中国农业科学院

果树研究所


果树学










硕导□

博导□

















硕导□

博导□











会议记录(秘书)




论文答辩时间地点

辽宁省兴城市中国农业科学院果树研究所 2007年6月11日

摘 要
中国是苹果属(Malus Mill.)植物起源中心之一,种质资源丰富,品种类型复杂多样,在研究苹果属种质资源的起源演化、亲缘关系以及遗传多样性等方面居重要的地位。但是,由于苹果属植物基因型高度杂合,种质类型或品种之间的遗传关系和演化过程等许多理论问题利用传统的分析验证方法尚未得到解决。SSR在基因组中数量丰富,具有多态性高、信息量丰富,呈共显性遗传,稳定性好,有利于遗传多样性与亲缘关系研究。

利用SSR技术,共选取包括17份栽培品种、10份新疆的野生苹果、13份地方品种和19份野生种或其变种在内的分属于苹果属19个种的59份种质资源材料,进行品种鉴定、遗传多样性和亲缘关系等方面的研究。取得的主要实验结果如下:


  1. SSR分子标记多态性好、稳定性高,可以用于苹果属种质资源的亲缘关系和遗传多样性分析。筛选出的12对SSR引物共获得176个等位基因。不同引物扩增的等位基因数10~18个不等,平均每个位点14.7个等位基因。每对引物扩增条带全部为多态性条带,位点杂合度在0.4039~0.7412之间,遗传多样性指数为0.6156。

  2. SSR方法依据不同品种或类型在不同的位点所具有特异指纹可以快速的进行品种鉴定,而且鉴定的准确率高。建立了59份苹果属种质资源材料的SSR指纹图谱,在筛选出的12对引物中,利用其中的3对引物(CH02a04、CH02g04和CH01f03b)即可区分全部供试材料,引物对CH02a04和CH04h02对供试材料的区分率分别为74.6%和71.2%。而17个栽培品种、10个新疆的野生苹果品种、13个地方品种和19个野生种或其变型分别仅用2对、1对、1对和2对SSR引物即可区分,区分率较高。

  3. 建立了59份材料的亲缘关系聚类图。59份材料的相似系数在0.7226~0.9935之间,平均值为0.8070。59份材料均能分开,在相似系数为0.803处可以分为3个类群,与起源演化相关。类群Ⅰ包括全部的野生种及其变种;类群Ⅱ包括全部供试的新疆的野生苹果和地方品种;类群Ⅲ由全部供试的同属欧亚苹果组的全部栽培品种以及两个地方品种牛妈妈海棠和崂山奈子组成的,地方品种的崂山奈子和牛妈妈海棠则可能在起源上更接近于栽培品种。

  4. 本研究用SSR的方法,从分子水平上与苹果属植物起源演化和亲缘关系的传统的研究结果进行了比较,与新的苹果属植物的分类系统基本一致。并且为朱眉海棠和变叶海棠等的归属问题提供了分子水平的证据。


关键词 苹果属;种质资源;亲缘关系;遗传多样性;SSR


Abstract
China is one of the original centers of genus Malus.It has abundant apple gemplasm resources,which plays an important role in the research of apple origination,evolution,and genetic diversity.Because of the high heterozygosity of genotype, many problems correlative to taxonomy and classification are under solution. SSRs are very suitable for the research on genetic diversity and phylogenetic relationship since they are more reliable, co-dominant in heritance, large number of alleles per locus, and abundance in genomes.

The phylogenetic relationship and genetic diversity among 59 apple accessions belong to 19 species have been analyzed by using SSRs including 17 cultivars, 10 wild apple accessions in Xinjiang Antonomous Region,13 regional cultivars and 19 wild apple accessions or their varieties. Main results of the present study are as follows:

1. SSRs are very suitable for the research on genetic diversity and phylogenetic relationship since they are more reliable, co-dominant in heritance, large number of alleles per locus, and abundance in genomes. 12 pairs of SSR primers selected from 20 pairs amplified 176 alleles, with an average of 14.7 alleles per locus. Locus heterozygosity was 0.4039 to 0.7412, and the genetic diversity index was 0.6156.

2. SSRs can identify varieties effectively and accurately based upon differential fingerprint of different species or varieties at different loci. SSR fingerprints of 59 apple accessions were constructed. Among the 12 pairs of primers, three pairs (CH02a04、CH02g04 and CH01f03b) could distinguish all of the apple accessions, and the afficiency of CH02a04 and CH04h02 is 74.6%and 71.2% respectively. And 17 cultivars, 10 wild apple accessions in Xinjiang Antonomous Region,13 regional cultivars and 19 wild apple accessions or their varieties could be distinguished by using 2 pairs,1 pair,1 pair and 2 pairs respectively.

3. The dendrogran of 59 apple accessions was constructed. Based on the SSR results, the similarity coefficient is between 0.7226~0.9935 with an average of 0.8070. The 59 apple accessions could be classified into three groups at 0.803.ClusterⅠ contains all the wild apple accessions or their varieties, cluste Ⅱ contains regional cultivars and all of the wild apple accessions in Xinjiang Antonomous Region,cluster Ⅲ contains all the cultivars belonging to European and Asian groups together with two regional varieties (Laoshannaizi and Niumamahaitang). Maybe Laoshannaizi and Niumamahaitang are close to cultivars.

4. The comparision of SSR results with previous researches on origin,genetic diversity of genus Malus was done.The result of the research is accordant to the new classification system of genus Malus,and supply molecular evidences for the adscription of Zhumeihaitang (M.zumi (Mats.) Rehd.), Bianyehaitang (M.toringoides (Rehd.)Hughes.),etc..


Key word: Malus Mill. ; Germplasm resources ; Phylogenetic relationship; Genetic diversity; SSR

目 录


英文缩略表 IV

第一章 论文综述 6

1.1苹果属种质资源亲缘关系和遗传多样性的研究进展 6

1.1.1亲缘关系和遗传多样性的形态学研究 6

1.1.2 亲缘关系和遗传多样性的孢粉学研究 6

1.1.3 亲缘关系和遗传多样性的细胞学研究 7

1.1.4 亲缘关系和遗传多样性的化学研究 7

1.1.5 亲缘关系和遗传多样性的同工酶研究 7

1.1.6 问题及展望 8

1.2 DNA分子标记及其在苹果属种质资源研究中的应用 8

1.2.1 DNA分子标记技术的分类 8

1.2.2 分子标记技术在苹果属种质资源研究中的应用 8

1.2.3 SSR标记与其他分子标记比较分析 10

1.2.4 结语 10

1.3 本研究的目的和意义 10

第二章 材料与方法 12

2.1 材料 12

2.1.1 植物材料 12

2.1.2 供试试剂及配制 14

2.2 方法 15

2.2.1 基因组DNA的提取 15

2.2.2 基因组DNA浓度与纯度检测 15

2.2.3 SSR反应技术体系 15

2.2.4 结果统计与分析方法 16

第三章 结果与分析 18

3.1 提取基因组DNA的质量 18

3.2 SSR引物的筛选与多态性 18

3.2.1 SSR引物的筛选 18

3.2.2 筛选出的SSR引物扩增条件的优化 19

3.2.3 SSR引物的多态性 19

3.3 SSR指纹图谱和品种鉴定 20

3.4 聚类分析 21

3.4.1 栽培品种的亲缘关系和遗传多样性分析 22

3.4.2 新疆的野生苹果与地方品种的亲缘关系和遗传多样性分析 22

3.4.3 野生种或其变型的亲缘关系和遗传多样性分析 23

第四章 讨论 24

4.1 SSR指纹图谱分析和品种鉴定 24

4.2 栽培品种的亲缘关系和遗传多样性 24

4.3 新疆的野生苹果与地方品种亲缘关系和遗传多样性 24

4.4 野生苹果的亲缘关系和遗传多样性 25

4.4.1 山荆子组亲缘关系和遗传多样性 25

4.4.2 花楸苹果组亲缘关系和遗传多样性 25

4.4.3 变叶海棠的分类归属 25

4.4.4 苹果属植物栽培种的亲缘关系和遗传多样性 25

第五章 结论 27

参考文献 28


附 录 1 34

致 谢 41


作 者 简 历 42


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