中文版 | English
Arid
猪毛菜属植物不同光合型的比较进化研究
周文菲
出版年2018
学位类型硕士
学位授予单位西北农林科技大学
中文摘要C4光合是植物在高温干旱等逆境中发展进化出来的更利于存活和生长的光合途径。藜科猪毛菜属植物在中亚地区分布广泛且极其耐旱。该属拥有全部三种光合型的猪毛菜植物种类,成为研究荒漠植物光合碳同化适应性进化的理想材料。论文首先通过DNA条形码技术鉴定到7种木本类猪毛菜并分属于3个不同的光合型,并运用RNA-Seq分析技术比较西北荒漠区猪毛菜属植物3种光合型的适应性进化特征,并与形态结构和生理生化特征相互印证,从光合型转变可以提高干旱适应性的角度为荒漠植被恢复提供独特视角和理论依据。论文获得以下主要结果:(1)基于DNA条形码技术构建系统进化树,对猪毛菜属7种木本类猪毛菜(C3蒿叶猪毛菜、C3天山猪毛菜、C3-C4白枝猪毛菜、C3-C4松叶猪毛菜、C4木本猪毛菜、C4东方猪毛菜和C4准噶尔猪毛菜)进行物种鉴定和光合型分类,C4植物木本猪毛菜、东方猪毛菜和准噶尔猪毛菜种间序列差异较小,而C3植物蒿叶猪毛菜、天山猪毛菜和C3-C4植物白枝猪毛菜和松叶猪毛菜光合型间序列差异较小;五种条形码均可用于不同光合型的鉴定,其中ITS序列和psbB-psbH序列对猪毛菜属物种的鉴定十分准确,同时运用ITS序列和psbB-psbH序列可用于比对的属内序列更多,分型结果更细致。多种类的猪毛菜属植物和多样化的条形码序列是研究猪毛菜属植物光合进化分析的有力材料,这为基于条形码判断猪毛菜属植物光合型的进化提供一定的参考价值。(2)基于猪毛菜属7个木本种的比较转录组数据,组装注释结果良好,Nr、COG和GO等功能注释结果比较一致;进而对C4光合相关基因进行表达量分析和对C4光合关键酶PEPC、NADP-ME等进行功能分析,结果显示:C4光合相关基因在C4型猪毛菜中表达量较高,GDC-P基因在C3-C4型猪毛菜中表达量较高;7种猪毛菜都包含PEPC-1、PEPC-2和PEPC-4,其中PEPC-1即C4型PEPC,其第774位的氨基酸是丝氨酸而非丙氨酸,7种猪毛菜中编码641 aa左右的NADP-ME基因为C4型NADP-ME;光合关键酶PEPC和PPDK活性在向C4光合型过渡中逐渐升高;由转录组构建的进化树对不同光合型猪毛菜进行进化方向分析,C4东方猪毛菜和C4准噶尔猪毛菜构成姐妹类群,C3-C4松叶猪毛菜和C3-C4白枝猪毛菜构成姐妹类群,3种C4猪毛菜之间的序列差异度较小且光合型的进化方向是从C3到C3-C4再到C4,但选择压力分析表明单拷贝同源基因未受到正选择。(3)比较C3蒿叶猪毛菜、C3-C4松叶猪毛菜和C4东方猪毛菜的叶片解剖结构、种子外部形态和抗逆生理特征,发现与C3型蒿叶猪毛菜相比,C3-C4中间型松叶猪毛菜以及C4型东方猪毛菜叶的外部形态和解剖结构具有更加适应干旱的结构特征;C4猪毛菜因高光合能力使其具备通过可溶性糖来调节渗透能力的物质基础,从而提高抗旱能力;另外C3-C4型猪毛菜是通过提高氮/磷利用效率来增加固碳量,C4型猪毛菜是通过提高氮/磷含量来增加固碳量,相较于C3蒿叶猪毛菜,C3-C4松叶猪毛菜和C4东方猪毛菜更能适应贫瘠的环境。综上所述,本研究基于条形码验证野外采集的猪毛菜种类准确性,进一步将猪毛菜属7种木本种分为3种光合型后再将C4光合细分为NADP-ME和NAD-ME亚型;利用RNA-Seq数据验证了猪毛菜属木本种的光合相关基因表达量和功能分析以及C4进化方向;最后将形态结构与生理生化适应性与从DNA条形码和RNA-Seq角度证实的C4光合进化进行关联。
中文关键词猪毛菜属 ; 光合型 ; DNA条形码 ; 比较转录组 ; 生理适应性
语种中文
国家中国
中图法分类号Q945.11
来源机构西北农林科技大学
资源类型学位论文
条目标识符http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/355083
作者单位西北农林科技大学
推荐引用方式
GB/T 7714		 周文菲. 猪毛菜属植物不同光合型的比较进化研究[D]. 西北农林科技大学,2018.
条目包含的文件
条目无相关文件。
个性服务
推荐该条目
保存到收藏夹
导出为Endnote文件
谷歌学术
谷歌学术中相似的文章
[周文菲]的文章
百度学术
百度学术中相似的文章
[周文菲]的文章
必应学术
必应学术中相似的文章
[周文菲]的文章
相关权益政策
暂无数据
收藏/分享

除非特别说明，本系统中所有内容都受版权保护，并保留所有权利。