鹅掌楸种源间多样性SNP标记的初步筛选毕业论文

 2021-04-12 11:04

摘 要

木兰科鹅掌楸属(Liriodendron)树种现存两种。一种为分布于美国东部密西西比河以东阿巴拉契山脉两侧,向北延伸至加拿大东南部五大湖区的安大略省多伦多的北美鹅掌楸(Liriodendron tulipifera Linn.);另一种为星散分布于我国长江以南及越南北部的鹅掌楸(Liriodendron chinense (Hemsl.) Sarg.)。

本研究在课题组收集的种植于湖北京山县虎爪山林场的19个鹅掌楸种源材料中,选取9个具有代表性地理分布的种源,每个种源挑选出2-3个个体,共计23个个体作为研究群体,挑选了11个真实SNP位点并进行引物合成,总计获得253个SNP标记。对这253个SNP标记的PCR扩增产物进行正反向测序,结果如下。

1)在11个真实SNP位点中,有8个SNP位点在中国鹅掌楸和北美鹅掌楸间呈现出多态性,3个SNP位点均不存在多态性,多态性位点比例为72.7%;

2)就中国鹅掌楸种源内而言,在11个SNP位点中,有4个SNP位点在种源间呈现多态性,6个SNP位点处未发现多态性存在;另有1对SNP位点由于缺少鹅掌楸种源材料的测序结果,不能做出分析结论。所以鹅掌楸多态性位点的比例为40%;

3)就鹅掌楸多态性的分布的区域特点而言,除lm_ll_11011 SNP位点不能作分析外,其余10个SNP位点中,有4个SNP位点在分布区的东南地区3个鹅掌楸种源间存在遗传多态性;多态性位点比例为40%;在鹅掌楸分布西南地区在lm_ll_10205位点上,在中国鹅掌楸的3个种源间存在多态性,其它9个SNP位点不具有多态性,多态性位点比例仅为10%。结果还表明,前期开发的SNP标记可以用于鹅掌楸种源遗传多样性的研究。种源间SNP位点的变异特征能为揭示鹅掌楸的起源、进化以及遗传变异多样性提供有用的科学数据。

关键词:北美鹅掌楸;鹅掌楸;SNP标记开发;SNP位点

Identification to the Diversity SNP markers among Liriodendron Provenience

ABSTRACT

It was only two extant tree species in the genus of Liriodendron, Magnoliaceae. One is the species Liriodendron tulipifera Linn., which distributed along with the Appalachian mountain in the USA, north head to the Great Lakes region of Canada (Toronto region, Ontario, CA). And the other species is Liriodendron chinense (Hemsl.) Sarg., which scattered in the Southern China in island pattern and against the Yangtze River, extends to the Northern Vietnam.

There were 19 Liriodendron provenance materials were collected from the ‘Huzhuashan’ Forest Farm, Jingshan County in Hubei. Nine provenience was chosen as the representative of geographical samples. And there were 2-3 individuals, selected from each provenance. Twenty three individual trees were involved in the sampling.to develop SNP. Based on the eleven real SNPs loci and primer synthesis, we have received 253 SNPs markers in this study. Then, these PCR products of 253 SNPs markers were to be sequenced in pros and cons., The results were as follows.

1), there were 8 SNPs loci out of the 11 real SNP loci.to show polymorphism between the Liriodendron chinense (Hemsl.) Sarg. and the Liriodendron tulipifera Linn.. The proportion of polymorphic loci was 72.7%;

2) In terms of Liriodendron chinense (Hemsl.) Sarg., in the 11 SNPs loci, there were 4 SNPs loci existed in polymorphism, but the other 6 SNPs loci were not having polymorphism(one of them was no products during sequencing), the proportion of polymorphic loci was 40%.

(3) In part of the regional distribution characteristics, there are 4 SNPs loci having polymorphism between 3 Liriodendron chinense (Hemsl.) Sarg. in the southeast of the distribution, the rest of SNPs loci do not have polymorphism. the proportion of polymorphic loci was 40%; The other 3 Liriodendron chinense (Hemsl.) Sarg. in the Southwest of China, shown polymorphism on site lm_ll_10205. among The proportion of polymorphic loci was only 10%.

In conclusions, the SNP markers developed in the early stage of laboratory can be used for the further research on the origins and diversity of rhe Liriodendron. with SNP loci, species origin, evolution.

Key words: Liriodendron tulipifera Linn.Liriodendron chinense (Hemsl.) Sarg.;

SNP maker development;SNPs loci

目 录

1 前 言 1

1.1 鹅掌楸概述 1

1.2 DNA分子标记 1

1.2.1 第一代分子标记 2

1.2.1.1 RFLP 2

1.2.1.2 RAPD 3

1.2.1.3 AFLP 3

1.2.2 第二代分子标记 3

1.2.2.2 SRAP 4

1.2.3 第三代分子标记 5

1.2.3.1 SNP 5

1.3 RAD-seq发展 5

1.3.1 RAD-seq简介 5

1.3.2 RAD-seq的技术进展 6

1.4 遗传连锁图谱的构建 6

1.4.1 遗传连锁图谱 6

1.4.2 作图群体的选择 7

1.4.3 作图软件 7

1.5 鹅掌楸遗传连锁图谱的研究进展 8

1.6 本研究目的与意义 10

1.7 技术路线 10

2 研究材料与方法 11

2.1 实验材料 11

2.2 研究方法 12

2.2.1 基因组DNA的提取 12

2.2.3 PCR扩增 13

3 结果与分析 16

3.1 DNA质量检测 16

3.2 PCR扩增产物检测 16

3.3 SNP位点检测 17

结论与讨论 20

致 谢 22

参考文献 23

1 前 言

1.1 鹅掌楸概述

木兰科(Magnoliaceae)鹅掌楸属(Liriodendron)现仅存两个种,即鹅掌楸(Liriodendron chinense (Hemsl.) Sarg.)(又称马褂木)和北美鹅掌楸(Liriodendron tulipifera Linn.)(郑万钧,1983)。在中生代侏罗纪晚期,鹅掌楸分不到北半球纬度较高的北欧、格陵兰岛和美国的阿拉斯加等地;到了新生代第三纪,该属物种广泛分布于欧亚大陆和北美洲;经历了第四纪冰川之后仅存于中国长江流域以南,由福建、浙江和江西交界的武夷山系向西南方向,再沿南岭山脉两侧向西经江西、湖北、湖南、广西、贵州、四川南部、以及至云南与越南北部老街地区,在中国西北地区陕西汉中的汉水流域上游可见现存鹅掌楸大树分布。北美鹅掌楸目前自然分布于北美洲东南部,即美国密西西比河以东,自弗罗里达州北部开始,沿阿巴拉契山脉两侧一直向北延伸到加拿大五大湖区的安大略省多伦多地区。是典型的孑遗植物,在被子植物进化中处于古老且属内现存种仅有两种的孤单地位(方炎明,1994)。鹅掌楸与北美鹅掌楸虽具有一定的地理隔离,但其种间可配性高(王章荣,2008;李火根,施季森,2009)。叶培忠教授于20世纪60年,通过人工杂交得到的杂交鹅掌楸,在北京以南的广大地区进行了引种栽培,表现出在生长、材性和抗性等方面具有十分显著的杂种优势,适合在中国17个左右的省市栽培(王章荣 等,2005;李火根,施季森,2009);向其柏和王章荣教授于2012年撰文将杂交鹅掌楸修订正名为“亚美马褂木”(Liriodendron sino-americanum P.C. Yieh ex Shang et Z. R. Wang)(向其柏,王章荣,2012)。同时,有学者认为该属物种不仅在林业产业方面具有重要应用前景,而且也是林木遗传多样性、系统进化及杂交育种等领域理论研究的理想材料(王章荣,2005)。

由于鹅掌楸种间杂交较易,其F1代、F2代等在很多性状上可发生分离,所以大量的分离群体在F1代或F2代便可以建立。近年来,已有多位鹅掌楸研究者利用不同的杂交组合和分离群体及不同的分子标记技术构建了多种遗传连锁图谱。

1.2 DNA分子标记

地球上丰富的遗传多样性源于物种具有其独特的基因库。遗传学上主要有四种水平上的标记,即:形态学标记(Morphological Markers)、细胞学标记(Cytological Markers)、生化标记(Biochemical Markers)、分子标记(Molecular Markers)。其中DNA分子标记(Molecular Markers)是指在DNA水平上反映生物个体或群体间基因组差异的特异性片段。与其他三种遗传标记相比,DNA分子标记的优点有:(1)具有高的多态性;(2)共显性,即能够鉴别纯合子和杂合子;(3)数量多,在基因组中分布均匀;(4)不受外界环境影响;(5)不受组织类型、发育阶段等影响;(6)快速,高效;(7)重复性高。以上诸多优点使得在遗传育种等领域中DNA分子标记技术得到了广泛的运用。

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