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皂荚属植物有着较高的生态价值、药用价值和经济价值,其物种进化关系的探究和分子标记的开发可为种质资源评价奠定基础。为探究皂荚属植物在豆科中的遗传进化关系以及其在进化中经历的正选择与高度抗逆性、次生代谢的关联,本研究利用系统发育基因组学方法,通过对豆科植物构建一对一的直系同源组,进行多序列比对构建物种进化树,并对皂荚和美国皂荚正选择基因进行鉴定和功能注释。同时,为了在分子水平上揭示皂荚属种间的亲缘进化关系,选择叶绿体DNA的MatK、PsbA-trnH、TrnL-F三个片段,利用PCR扩增及测序技术,建立皂荚属的系统发育树。此外,皂荚缺乏用于遗传资源评价的分子标记,使用转录组数据对皂荚EST-SSR引物进行开发,为今后皂荚资源遗传多样性的评价提供分子手段。主要研究结果如下:1.在4种(蒺藜苜宿、光叶百脉根、大豆和菜豆)具有全基因组序列的豆科植物中,通过检测获得3278个核心直系同源组,进一步扩展到其他18种豆科植物的转录组以及作为外来群的杨树和拟南芥基因组中。在24个物种中获得98个1对1的直系同源组,分别对每个直系同源组进行多序列比对并连接,最终获得含有16326个氨基酸位置的超级比对矩阵,构建物种进化树。通过物种进化树可以看出,皂荚属与肥皂荚属表现出明显的亲缘关系,一起作为一个分支与伊利诺含羞草、美丽鹧鸪豆和毛果决明构成一个大的分支,表明两个分支在进化上具有较近的亲缘关系。同时,除了加拿大紫荆,其他的豆科植物构成了一个很大的分支,并且与皂荚、伊利诺含羞草、美丽鹧鸪豆和毛果决明构成的分支独立开来,说明皂荚属的祖先很早就已经和其他豆科植物分化开来。而加拿大紫荆独立形成一个分支,并在进化树中与其他豆科植物的祖先构成姊妹支,说明分化时间更加久远,在皂荚从其他豆科植物分化前就已经形成了物种。通过物种进化树的构建,证实了云实亚科比含羞草亚科进化时间早,与蝶形花进化时间相近。2.利用皂荚和美国皂荚转录组数据构建直系同源组,鉴定到2616个直系同源对,通过对2616个皂荚属直系同源对的功能注释,发现这些直系同源对基因主要行使“代谢过程”、“刺激反应”、“催化活性”、“高分子配合物”等GO功能,以及参与KEGG通路“次生代谢产物的生物合成”、“代谢途径”、“植物-病原体相互作用”等。基于2616个直系同源对进行正选择基因检测,有177个直系同源对基因在进化中经历了强烈的正选择,对于正选择基因的GO和KEGG功能富集分析,这些正选择基因大都和代谢、胁迫抗性有关。3.基于cpDNA的MatK、PsbA-trnH、TrnL-F三个片段序列,通过序列组合、校正比对,以肥皂荚、北美肥皂荚为外类群建立系统进化树研究皂荚属种间亲缘关系。三段序列最终比对长度为1871bp,其中变异位点285个(15.19%)。结合皂荚属在豆科中的关系和进化树,皂荚属为单系遗传,与肥皂荚属形成姊妹类群,这与国际上研究推测保持一致;同时,绒毛皂荚、滇皂荚与日本皂荚亲缘关系很近。4.通过对已公布的皂荚转录组数据进行拼接得到41003个Unigenes,总长度70.4Mb,平均长度1716 bp,N50为2533 bp。在7009个Unigenes中共检测到8494个EST-SSR位点,其中1200条Unigenes含有两个及以上的SSR位点,复合型SSRs有369个。针对所有EST-SSR位点设计得到6494条特异性引物,随机挑选60个位点进行试验验证与分析,其中44对引物可扩出特异性片段,17对具有多态性,PIC值范围0.195~0.742,均值0.501,且大部分多态性位点位于UTR区域。通过对皂荚近缘种进行跨种PCR扩增试验,结果显示在开发的44对有效引物中,9个近缘种美国皂荚、日本皂荚、绒毛皂荚、滇皂荚、华南皂荚、小果皂荚、野皂荚、肥皂荚和北美肥皂荚分别有32、31、23、24、7、40、25、18和18对引物可获得有效扩增片段,说明EST-SSR标记在皂荚近缘种之间具有良好的通用性。研究表明利用转录组数据挖掘的EST-SSR位点具有扩增稳定、多态性良好、近缘种间通用等优点,是林木物种开发分子标记的有效途径之一。