苹果属15个种的叶绿体DNA变异与遗传分化

【目的】利用叶绿体基因(cpDNA)标记,对近十年间在我国苹果属植物的主要密集分布区收集的15种苹果属植物的叶绿体DNA进行序列变异分析,开展其遗传分化和遗传结构研究。【方法】利用4对叶绿体DNA引物扩增722份种质的4个非编码区trn H-psb A、trn S-trn G spacer+intron、trn T-5’trn L和5’trn L-trn F,对每个基因间区正反向测序获得的序列进行人工校对后,使用MEGA 7.0进行序列拼接和比对,使用Dna SP ver5.10.01计算叶绿体DNA的遗传多样性参数,利用Arlequin v3.5分析标准分子变异(AMOVA),运用Net Work ver4.6.1.2构建种内居群间的叶绿体DNA单倍型邻接网络关联图。【结果】4个cp DNA区域经测序、拼接、比对和合并之后的片段长度为4 120 bp,共有579个多态性变异位点,单倍型为100个,核苷酸多样性(Pi)和单倍型多样性(H_d)分别为0.008 52和0.879。Tajima’s D检验中,15种苹果属植物的4个cp DNA区域合并后遵循中性模型。AMOVA分析表明,遗传变异主要存在于种群内,但种群间遗传变异也占较大比重。【结论】中国原产苹果属植物在叶绿体DNA水平具有较高的遗传多样性,苹果属植物不同种具有不同的演化路线,各个种间以及种内起源演化关系错综复杂。山荆子和新疆野苹果的部分种质占据较为古老的单倍型,并在发展演化过程中经历过种群扩张。苹果属栽培种中国苹果、花红、楸子和八棱海棠的部分单倍型晚于部分新疆野苹果的单倍型。     

基于叶绿体DNA分析的辽宁省梨属种质遗传多样性研究

从32 对叶绿体DNA 通用引物中筛选出8 对引物用于评价辽宁省梨属种质的遗传多样性,其中4 对引物所扩增的叶绿体DNA 片段存在突变位点。合并后的叶绿体基因片段（3 688 bp）含有单一突变位点9 个、简约信息性位点3 个以及插入/缺失（INDEL）2 个。在37 个样品中,trnL-trnF-487 区域、trnL-trnF-413 区域、rbcL 区域和trnS-psbC 区域的单倍型分别为2 个、4 个、2 个和3 个,合并之后的叶绿体基因片段的单倍型为4 个。非编码区trnL-trnF-413 多态性最高,具有最高的单倍型数、最高的单倍型（基因）多样性、最高的核苷酸多样性、最高的单倍型多样性方差和最高的单倍型多样性标准差。辽宁省37 份梨种质的单倍型（基因）多样性（Hd）、核苷酸多样性（Pi）分别为0.577、0.00055。Tajima’s D检验中除了rbcL 区域的D 值在P < 0.05 水平上显著外,其余区域的D 值未达显著水平,表明自然选择对rbcL 区域的突变位点产生了作用。秋子梨和白梨种质共有单倍型HAP_1、HAP_2 和HAP_3,显示出一定的亲缘关系;西洋梨则单独共享HAP_5。运用中介邻接网络（Median-Joining network,MJ）算法绘制的中介网络图显示HAP_1 与HAP_2、HAP_3 的亲缘关系较远,而HAP_5 则与上述3 个单倍型的亲缘关系较远。     

中国山荆子和楸子种质资源遗传多样性和遗传结构的荧光SSR分析

采用荧光SSR分子标记对来源于中国9个省的苹果属山荆子8个种群和楸子9个种群共288份种质的遗传多样性和种群遗传结构进行了研究。结果显示:19对SSR引物对288份种质共扩增出416个多态性等位基因,平均每个位点等位基因21.895个,多态性位点百分率(PPB)为100%。山荆子和楸子共计17个种群总体的遗传多样性较高,有效等位基因数(N_e)为9.284,平均期望杂合度(H_e)为0.862,Shannon’s多样性指数(I)为2.432;种群水平上,楸子的遗传多样性水平(H_e=0.870,I=2.412,N_e=9.019)高于山荆子(H_e=0.848,I=2.350,N_e=8.652)。分子方差分析(AMOVA)表明,遗传变异主要来自种群内(95%)。种群间的遗传分化系数(F_(st))为0.278,基因流(N_m)为5.031,表明楸子和山荆子均为异交的混交类群,各个种群在过去的某个时间都可能相互发生过基因交流,抵制了由于基因漂变而导致的种群间遗传分化。通过NJ聚类和Structure分组划分类群,种群间遗传距离和类群归属与地理位置不完全相关。     

福建省梨地方品种的遗传多样性研究

利用叶绿体DNA非编码区序列acc D-psa I和17对SSR引物对原产于福建省的49个梨地方品种的遗传多样性进行分析,旨在为育种利用提供参考。获得49份福建地方品种的acc D-psa I序列,并检测到4个多态性位点,包含5个叶绿体单倍型(Hap1~Hap5),其中核苷酸多态性(Pi)为0.00139,单倍型多样性(Hd)为0.660。TCS网络图显示Hap5是最古老的单倍型,其仅在两个样品中检测到。17个SSR位点共检测到211个等位基因位点,有效等位基因数(A)为5~23个,平均值为12.41;观察杂合度(Ho)和期望杂合度(He)的平均值分别为0.5802和0.7549;17个SSR位点的Shannon’s信息指数(I)值为0.5830~2.7683,平均值为1.8661,表现出较高的遗传多样性。基于Nei和Li的遗传距离的邻接法(Neighbor-Joining,NJ)将49份样品聚为9个组,其中大部分聚类结果与单倍型类型表现的亲缘关系较为一致。叶绿体单倍型和SSR多态性位点信息证实福建地方品种具有较为丰富的遗传多样性。     

珙桐遗传多样性的AFLP 分析

 采用7对AFLP引物对中国珍稀濒危植物珙桐（Davidia involucrata Baill.）的6个天然居群和2个人工居群的229份材料进行扩增,共检测到100 ~ 500 bp的位点506个,其中多态性位点488个,多态性位点百分率96.44%;各居群多态位点百分率为52.77% ~ 79.25%,平均为67.00%。在物种水平上,珙桐的Nei’s基因多样性H_s = 0.3429,Shannon’s遗传多样性信息指数I = 0.5107。而居群水平上,各居群的Nei’s基因多样性介于0.2229 ~ 0.3389,各居群的平均Nei’s基因多样性H_s = 0.2748,各居群Shannon’s遗传多样性信息指数（I）介于0.3219 ~ 0.4877,平均Shannon’s遗传多样性信息指数I = 0.3995。居群间基因间分化度（G_st）为21.60%,基因流N_m为1.8。说明珙桐的遗传多样性较高,这8个居群间存在一定的遗传分化和基因流动,但遗传分化主要存在于居群内。在珙桐与其变种光叶珙桐之间未找到差异标记。     

西番莲DNA条形码遗传多样性分析

对4个国家(地区)的13份西番莲种质用ITS、trnL-F、trnH-psbA等3种DNA条形码进行遗传多样性分析。结果表明,trnH-psbA条形码扩增出来的DNA序列的GC含量最低(27%),ITS条形码的DNA序列GC含量最高(63%);而trnL-F条形码扩增的DNA序列GC含量在不同种质间差异最大,在52.6%~62.3%之间。将3种DNA条形码序列在GeneBank中进行Blast比对,ITS和trnL-F序列基本与已登录种序列一致,达到77%以上,而trnH-psbA条形码序列与已登录种不一致。ITS条形码在序列间基因进化多样性分析显示,两两序列之间都具有差异;trnLF条形码序列的两两比较发现T1,T10,T11,T12,T13条形码序列之间无差异;trnH-psbA条形码序列的两两比较分析的差异最小,而H4与其他的序列差异较大,在13.3以上。从系统进化树来看,trnH-psbA条形码序列除了H4之外,其他样品聚为一类;trnL-F条形码序列中有5个不存在遗传差异;ITS条形码序列聚类的结果显示,每种西番莲均存在一定的遗传距离,这与基因多样化分析的结果一致。表明ITS在不同种质之间具有较高的多样性,可考虑应用于种质鉴定。     

基于叶绿体DNA信息的南方梨属种质的遗传多样性和演化分析

选取5个叶绿体DNA非编码区trnL-trnF-1、trnL-trnF-2、trnS-psbC、accD-psaI、rps16-trnQ和1个基因区域rbcL,对中国秦岭淮河以南地区的梨（Pyrus L.）资源进行遗传多样性和演化分析。将188份梨资源的测序结果整合得到长度为5 612 bp（包含缺失片段）,共检测出13个单倍型、4个单一突变位点、16个简约性信息位点和14个插入/缺失片段（InDels）,单倍型多样性Hd为0.7178,核苷酸多样性为0.35 × 10-3。accD-psaI区域的分析结果显示该区域的Hd值最高,为0.7177;rbcL区域的Hd值最低,为0.0317。其中162份梨资源检测出12个单倍型,Hd为0.713,核苷酸多样性为0.29 × 10-3;梨的不同地理群体中湖南省的10个梨地方品种的Hd最高,为0.889;来自贵州省的8个品种的Hd最低,为0。138份砂梨地方品种共检测出8个叶绿体单倍型,其中单倍型H2、H4和H5在130份砂梨和37份白梨品种中检测到,单倍型H6、H10、H11、H12和H13在8份砂梨地方品种‘青皮钟’、‘甜宵梨’、‘细花红梨’、‘惠阳红梨’、‘麝香梨’、‘塘湖青’、‘红粉’和‘横县浸泡梨’中检测到。Median-joining Network图显示单倍型H6和H11为古老单倍型,H1、H4和H5为较进化的单倍型。根据叶绿体DNA序列变异信息可推测秦岭淮河以南地区的砂梨和白梨亲缘关系较近,同时来自湖南地区的砂梨种质资源具有丰富的遗传多样性。     

不同居群艾种质遗传多样性和遗传结构分析

以12个艾居群和22条SCoT引物为试材,采用NTSYS-pc2.1、Popegen 1.32等分析方法对12个居群的遗传多样性和群体结构特征进行研究,以期为艾新品种选育提供参考依据。结果表明：22条SCoT引物共检测出87个主要等位基因变异,平均每条引物3.95个;多态性信息含量PIC值、Shannon′s多样性指数I值和Nei′s基因多样性指数H平均值分别为0.690、0.483和0.317,表现出较高的遗传多样性。居群每个位点平均等位基因数(Na)、每个位点平均有效等位基因数(Ne)、I和期望杂合度(He)平均值分别为1.444、1.419、0.349、0.238,以安阳汤阴县艾居群Na、I、H值最高。居群遗传相似系数和遗传距离范围为0.795～0.975和0.025～0.229,平均值为0.909和0.097。其中,济源艾居群和黄冈蕲春艾居群的遗传相似系数最高、遗传距离最近。SCoT遗传分化系数(Gst)为0.293,表明群体间的遗传多样性水平较低,9%遗传差异源自群体间。居群间基因流水平(Nm)值为2.022,表明居群间存在一定的基因流,导致居群间的遗传差异小。12个艾居群在...     

利用SRAP和EST-SSR分析香椿资源的遗传多样性

利用SRAP和EST-SSR标记技术对中国9省10个香椿居群的遗传多样性和亲缘关系进行了分析,试图为香椿种质资源的保护和开发利用奠定基础。结果表明,33对SRAP标记共扩增出167个多态性位点,平均每对引物产生5.06个多态性位点;45对EST-SSR引物共检测到221个多态性位点,平均每对引物检测到4.9个多态位点;所选香椿居群的等位基因数和期望杂合度（EST-SSR,Na = 2.3506,He = 0.4632）及Shannon’s信息指数（SRAP,I = 0.6140;EST-SSR,I = 0.6752）较高,表明中国香椿资源具有较高的遗传多样性;居群间的遗传分化系数（SRAP,Gst = 0.3124;EST-SSR,Fst = 0.2462）表明所研究的香椿资源分化程度较高;聚类结果显示,10个香椿居群可分成3类,其中衡水、泰安和太和居群为一类,成都、昆明、武汉和汝阳居群为一类,德州和泉州居群聚为一类,南京居群的结果因两类引物略有不同;香椿居群间的遗传距离与实际的地理距离相关性不显著。     

不同坡向映山红种群遗传多样性的ISSR研究

以黄狮寨3个不同坡向的杜鹃花居群为试材,采用10个ISSR分子标记,研究了坡向对杜鹃花遗传多样性的影响。结果表明:采用的ISSR标记共扩增出38个位点,其中多态性位点36个,多态性比率94.74%,各位点扩增条带为3~5个。"南坡居群"多态性位点、Nei′s基因多样性指数(h)、Shannon信息指数(I)均最高,最低的是"西坡居群"。南坡的地理环境和伴生物种对野生杜鹃花遗传多样性影响较大。黄狮寨杜鹃花居群总的遗传变异Ht为0.268 9,仅6.01%的遗传变异发生在居群间,发生在居群内的遗传变异高达93.99%。3个居群间遗传一致度最高的居群是"西坡居群"和"北坡居群";遗传距离最大的是"北坡居群"和"南坡居群"。为杜鹃花的生物保护、可持续开发利用等研究提供了参考依据。     

苹果属植物种质多样性的SLAF-seq分析

利用简化基因组测序技术—特异性位点扩增片段测序技术（Specific-locus amplified fragment sequencing，SLAF-seq）对509份苹果属植物种质进行测序，获得586 454个SLAF标签，其中多态性SLAF标签463 612个；经过序列比对，根据完整度 > 0.94、次要等位基因频率（MAF）> 0.05，过滤筛选得到46 460个多态性单核苷酸（SNP）位点；基于这些SNP位点构建苹果属植物不同种的系统发生树并分析主成分。结果表明，通过SLAF-seq技术能够在全基因组范围内快速开发高通量的SNP标记，并直接用于苹果属植物种质资源遗传多样性研究中。34种509份苹果属植物的多样性水平较高（He = 0.318，I = 0.488，Ae = 1.520），在多于1份试材的种群中，变叶海棠的遗传多样性水平最高，中国苹果的遗传多样性水平最低。综合聚类分析和主成分分析结果表明，供试苹果属植物分为5个基本的类群，Ⅰ山荆子类群，Ⅱ苹果属植物野生种类群，Ⅲ苹果栽培品种类群，Ⅳ以中国苹果、八棱海棠、花红、楸子和海棠花为主的类群，Ⅴ新疆野苹果类群。野生种丽江山荆子、山楂海棠、陇东海棠、变叶海棠、花叶海棠、滇池海棠和沧江海棠聚类比较紧密，栽培种之间的亲缘关系相对较近，栽培品种与东方苹果和森林苹果等野生种聚在一起，新疆野苹果与中国原产苹果属栽培种的亲缘与起源演化关系有待于进一步考究。     

基于ITS序列的中国樱桃、欧洲甜樱桃和毛樱桃种内遗传多样性及种间关系分析

对中国樱桃[Cerasus pseudocerasus(Lindl.)G.Don](地方种质35份,野生资源35份),欧洲甜樱桃[C.avium(L.)Moench](18份)和毛樱桃[C.tomentosa(Thunb.)Wall.](7份)共95份材料的核糖体内转录间隔区(ITS,internal transcribed spacer)序列进行了测定和分析,以期从ITS的DNA序列变异角度揭示种内遗传多样性及种间遗传关系。结果表明:(1)96条ITS序列比对后长度为712 bp,G+C含量为58.1%,检测到71个变异位点(9.97%),共定义了37个单倍型;中国樱桃、欧洲甜樱桃和毛樱桃的单倍型多样性和核酸多样性分别为0.840和0.00466、0.928和0.00396、0.905和0.00564,中国樱桃中栽培种质遗传多样性明显低于其野生资源;(2)种间遗传关系显示,中国樱桃与欧洲甜樱桃之间的遗传距离较近(0.019),而与毛樱桃遗传距离较远(0.048);(3)邻接聚类和单倍型网络分析显示3个种分别聚为3个分支,种间具有较大的遗传分化。同时,选择3个种的代表单倍型进行其ITS序列的二级结构预测分析,3个种之间ITS1区、ITS2区的二级结构差异较大,最小自由能差异显著,进一步揭示了3个种间的遗传关系较远。综合分析认为,3个樱桃种内均具有较高的遗传多样性,种间具有较大的遗传分化,遗传关系较远,其中毛樱桃与中国樱桃和欧洲甜樱桃的遗传关系均较远。     

锰胁迫对不同砧木苹果幼树锰吸收分配及抗氧化系统的影响

 研究山荆子、八棱海棠和辽砧2号/山荆子3种砧木富士苹果在400 mg · kg^-1锰胁迫条件下树体的生理响应和锰积累特征。结果表明,400 mg · kg^-1锰胁迫下,3种砧木的富士苹果幼树叶片先后出现中毒症状,其中山荆子砧的幼树中毒最重,辽砧2号/山荆子砧次之,八棱海棠砧的最轻。400 mg · kg^-1锰显著抑制了山荆子和辽砧2号/山荆子砧富士苹果幼树的生长,增加了锰在地上部的积累,却促进了八棱海棠富士苹果幼树地下生物量增加和锰在地下部的积累。过量锰导致山荆子和辽砧2号/山荆子苹果叶片自由基和丙二醛含量大量增加,超氧化物歧化酶活性和抗坏血酸含量增加较小,抗氧化物酶活性变化不明显。八棱海棠砧富士苹果幼树受锰胁迫后叶片抗氧化酶超氧化物歧化酶、抗氧化物酶、过氧化氢酶和抗氧化物质AsA活性显著提高,与锰胁迫前相比叶片自由基含量没有显著差异,丙二醛含量增加幅度较小。     

大花君子兰叶绿体基因组及其特征

采用Illumina MiSeq测序平台对大花君子兰（Clivia miniata）叶片总DNA进行测序，通过组装获得了其叶绿体基因组（cpDNA）全长序列（158 114 bp）。对其cpDNA注释得到135个基因，包含87个蛋白编码基因、40个tRNA基因和8个rRNA基因。采用生物信息学方法对获得的cpDNA进行简单序列重复（SSR）分析和密码子偏好性分析。结果显示：①大花君子兰cpDNA中共有61个SSR位点，其中单核苷酸、二核苷酸、三核苷酸、四核苷酸、五核苷酸和六核苷酸重复数分别为38、9、2、8、3和1个，多数SSR分布在基因间隔区；②大花君子兰cpDNA密码子偏爱以A或U（T）结尾，亮氨酸使用频率最高，半胱氨酸使用频率最低。基于24种植物的cpDNA全长和23种植物的叶绿体ycf2基因序列进行系统发育分析，结果显示大花君子兰与石蒜科植物在同一分支，显示最近的亲缘关系，支持大花君子兰属于石蒜科。基于叶绿体ycf2的系统发育分析结果与基于cpDNA全长的系统发育分析研究结果大部分相同，支持ycf2基因可以代替cpDNA全长用于植物系统发育分析。     

野生桂花的遗传多样性和遗传结构研究

 利用细胞核微卫星（nuclear microsatellite,nSSR）标记对中国4 个省的7 个野生桂花[Osmanthus fragrans（Thunb.）Lour.]群体139 个个体的遗传多样性和遗传结构进行了研究。11 个微卫星位点揭示了 野生桂花等位基因多样性（A）平均为6.039,有效等位基因数（Ne）平均为3.769,平均预期杂合度（He） 为0.673。所有群体均显著偏离哈温平衡,近交系数FIS 介于0.313 ~ 0.580 之间。群体间遗传分化系数FST = 0.143,AMOVA 分析表明群体间遗传分化占总遗传变异的12.69%,群体内的遗传变异为87.31%。Mantel 检验表明野生桂花群体间遗传距离与地理距离不存在相关性（r =–0.277,P = 0.214）。STRUCTURE 聚类 分析显示,所有个体被划分为3 个理论群体,庐山群体和浏阳群体中谱系较为单纯,而其他群体则存在 一定程度的遗传混杂。瓶颈效应分析显示,除浏阳群体外所有群体经历了种群衰退。     

贵州威宁红花油茶的叶绿体基因组特征分析

对威宁红花油茶（Camellia weiningensis）的叶片高通量测序数据进行叶绿体全基因组的组装和注释分析。其叶绿体全基因组长为156 490 bp，包含典型的四分体结构，序列已登录GenBank（MK820035）。叶绿体全基因组比较分析表明，与其他山茶属物种一样，其结构与基因排序均保守，但在基因组的反向重复区边界处表现出明显区别。简单重复序列（SSR）分析表明，全基因组仅包含51个单核苷酸重复的SSR，且仅为A/T重复类型。系统发育分析表明，威宁红花油茶与腾冲红花油茶亲缘关系最近，但其所处分支包含的4个山茶属物种的分组与传统分类不一致。