竹亚科青篱竹族的系统发育基因组学研究
马朋飞
学位类型博士
导师李德铢
2012-05
学位授予单位中国科学院研究生院
学位专业植物学
关键词青篱竹族 Illumina测序 叶绿体和线粒体基因组 系统发育 快速辐射进化
摘要青篱竹族(Arundinarieae)隶属于禾本科(Poaceae)竹亚科(Bambusoideae),包含20余属600多种,该族的单系得到强烈支持,但其内部划分存在着很大争议。在广泛取样和多个叶绿体分子片段的基础上,分子系统学研究将青篱竹族分成了十个主要分支。本研究是在这十个分支的基础上旨在利用叶绿体系统发育基因组学的手段来解决主要分支之间的关系。主要的研究结果如下:1. 利用Illumina测序技术测序叶绿体基因组, 利用改良的高盐低pH方法成功提取了达到测序要求的DNA,经过拼接得到了几乎完整的叶绿体基因组序列。利用Illumina测序技术测定竹类叶绿体基因组是一种行之有效的方法。2. 裂箨铁竹(Ferrocalamus rimosivaginus)线粒体基因组及禾本科线粒体基因组进化速率分析, 选取裂箨铁竹(Ferrocalamus rimosivaginus)的测序序列进行拼接,利用PCR技术以Sanger测序方法做了大量的补洞及验证工作,得到了一个较为完整的线粒体基因组。基于线粒体基因的系统关系得到了很好的解决,同基于叶绿体DNA序列的系统发育关系基本一致。利用已推测的起源分化时间,发现在禾本科分化之前线粒体基因序列进化速率约为禾本科分化之后进化速率的4倍。3. 青篱竹族的叶绿体基因组, 青篱竹族叶绿体基因组具有典型的被子植物叶绿体基因组的四分体结构,19种叶绿体基因组高度保守,同时青篱竹族叶绿体基因组具有极低的分子进化速率。4. 青篱竹族的系统发育关系,在对叶绿体基因组不同区域即大单拷贝区、小单拷贝区和反向重复序列区进行系统学分析时没有发现得到很高支持且相互冲突的系统关系。在极短内部枝长和高度异质性进化速率的情况下,全叶绿体基因组序列分析中给出了最大程度的解决,系统树拓扑结构在不同的核苷酸分子进化模型和数据partitioning条件下基本保持一致,并且排除了长枝吸引等可能的系统误差。保守的插入与缺失突变在19种温带木本竹类中的分布与基于序列所构建的系统关系基本一致。虽然叶绿体系统发育基因组学在解决温带木本竹类系统发育关系上显现出了巨大优势,但是仍有两处的系统关系没有得到解决。第一,温带木本竹类基部类群的系统关系,青篱竹族快速辐射进化过程中可能的不完全谱系分选(incomplete lineage sorting)所导致的相互冲突的系统信息应是这一关系没有得到解决的主要原因。第二,第Ⅴ分支中亚分支内部的系统关系没有解决,这一问题可能是由快速辐射进化而形成系统关系上的hard polytomy所引起的。5. 青篱竹族的起源与分化时间, 青篱竹族起源较早,但是在起源之后相当长的一段时间内并没有发生分化,各主要分支在短短的2个百万年之内便分化形成。青篱竹族的快速辐射分化可能同这一时期的全球气候变冷事件密切相关。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.kib.ac.cn/handle/151853/18716
专题昆明植物所硕博研究生毕业学位论文
推荐引用方式
GB/T 7714
马朋飞. 竹亚科青篱竹族的系统发育基因组学研究[D]. 中国科学院研究生院,2012.
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