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题目:秦巴山区丹参居群分子遗传与表观遗传多样性及其遗传结构研究

关键词:丹参,遗传多样性,基因流,遗传距离,DNA甲基化,AFLP,MSAP,MISP,MSP

  摘要


丹参(Salvia miltiorrhiza)为唇形科鼠尾草属多年生草本植物,以干燥根和茎入药,对冠心病、心血管病、早期肝硬化等疾病具有良好的治疗效果,是我国最早规模种植和外销出口创汇的著名优质道地药材。长期以来丹参大多数为人工分散采收、加工,且不同地区生态环境、采用种子种苗和栽培技术、采收年限和季节也存在差异,导致不同地区丹参的药用成分差别很大、药材质量参差不齐严重影响丹参的药材品质和质量稳定性。
因此从分子水平上揭示丹参种质资源的群体遗传多样性,开展丹参居群遗传结构和遗传多样性、丹参居群表观遗传多样性研究,对科学评价和合理利用丹参种质资源,指导优良种质选育,推进丹参的中药现代化进程具有重要意义。本研究以陕西省五个野生丹参居群为材料,采用AFLP分子标记方法对丹参居群的遗传结构、遗传多样性、基因流以及遗传距离等进行研究,采用MSAP分子标记方法对丹参居群的表观遗传多样性进行分析,并检测两种分子标记的相关性。得到的主要结论如下:
1.采用改良的CTAB法可提取到高质量的丹参基因组DNA,该基因组适于进行AFLP和MSAP分析。
2.5对AFLP引物在99个丹参单株间共检测到144个位点,居群内变异水平由高到低依次为宁陕居群(NS,72.22%)﹥宁强居群(NQ,68.75%)﹥商州居群(SZ,68.06%)﹥丹凤居群(DF,55.56 %)﹥商南居群(SN,50.00%)。
3.野生丹参的遗传变异主要存在于居群内(69.90%),只有30.10%的变异存在居群间。5个野生丹参居群之间存在一定的基因流(Nm=1.1612),但基因流不大,居群间基因流最大的为商南居群和丹凤居群(Nm=3.3882),基因流最小的为商南居群和宁强居群(Nm=1.1500)。
4.根据Nei′s遗传距离和AFLP UPGMA聚类分析结果,商南居群和丹凤居群的遗传距离最小,商南居群和宁强居群的遗传距离最大,每个居群的单株都能按照所属的地理位置聚为一支。Mantel检测说明野生丹参居群间遗传距离与地理距离有较强的相关性(r=0.9214)。
5.野生丹参MSAP最佳反应体系为:25μL MSAP双酶切反应体系中加入EcoR I和MspⅠ各10U,37℃酶切8h,酶切较充分;MSAP-PCR 25μL预扩增反应体系中,连接产物2.5μL,Mg2+ (25mmol/L)1.0μL,dNTPs (2.5mmol/L) 2.0μL,Taq酶(5U/μL)0.4μL,上下游引物 (50ng/ μL)各1.0μL;25μL选择性扩增反应体系中,稀释100倍的预扩增产物1.5μL,Mg2+ (25mmol/L) 2.0μL,dNTPs(2.5mmol/L) 2.0μL,Taq 酶(5U/μL) 0.1μL,上下游引物(50ng/μL)各0.8μL。
6.DNA甲基化模式在野生丹参不同居群间具有特异性,可能与不同居群所处的生境差异有关。AMOVA分析表明野生丹参DNA甲基化变异也主要存在于居群内(66.87%)。野生丹参居群间表观遗传距离与地理距离间有一定的相关性(r= 0.7032)。

?at? MSAP, MISP, MSPof bitat.gest was between SN and NQ,
7.Mantel检测发现AFLP、MSAP、MSP和MISP相似性系数之间有相关性,其中MSAP和MISP相关性最高(r=0.99984),说明在未被拆解的MSAP数据中,MISP数据占主体地位;MSAP与AFLP的相关性系数为0.65120;AFLP与MSP的相关性最低(r=0.50499)。
8.野生丹参DNA甲基化在居群内的变异百分率比相应的遗传变异百分率高;居群间表观遗传距离与地理距离间相关性低于遗传距离与地理距离间相关性;MSAP的聚类结果与AFLP的聚类结果存在一定差异;Mantel检测显示MSAP与AFLP的相关性系数仅为0.6512。说明丹参居群DNA甲基化多态性在受到遗传变异影响的同时,还受到其他机制的调控。