非洲睡莲属植物的分子鉴定

论文摘要

睡莲属植物是重要的多年生水生草本植物,具有较高的观赏价值、文化价值和经济价值。睡莲属为被子植物的基部类群之一,对研究开花植物的起源和演化也具有重要意义。非洲为睡莲属植物的重要分布区,但在非洲,对该属植物的分类鉴定仍十分有限,相关的物种鉴定仍十分混乱。基于形态学的物种鉴定具有局限性,需要结合分子生物学信息。DNA条形码是一种有效的物种鉴定工具。本研究旨在探讨DNA条形码技术在热带非洲睡莲属物种鉴定中的应用。本研究对非洲大陆多个国家和地区进行了大量的野外睡莲属植物的调查,收集了大量的睡莲属植物的分子材料并统计了其形态特征,采用核编码内转录间隔区（ITS）、叶绿体非编码区trnT-trnF和编码区rpl16作为分子标记开展了该属植物的分子鉴定工作,利用序列相似性比较（Blastn）和构建系统发育树的方法（极大似然树和邻接树）分别评估了这三个条码区域的有效性。为了提高物种鉴别能力,我们提出了一种将序列相似性方法与从形态学、文献、其他分子标记和物种地理分布中获得的先验和后验数据相结合的整合法。该方法能用于纠正采用trnT-trnF和rpl16条形码中较高的错误发生率,同时该方法能正确识别缺乏测序数据的非洲睡莲属物种。对于单个条形码:ITS,trnT-trnF和rp11各自分别鉴定了 7个、5个和5个物种,三个条形码连合序列从所采集的样品中鉴定了 7个物种,而上述整合法鉴定了 10个物种。而且,在对先前两种无分子信息的非洲珍稀黄花睡莲进行鉴定中,也验证了该整合法的可行性。这些结果与前人的研究结果一致,证实西非的guineensis Schum.Nymphaea&Thonn.与东非的N.minuta K.C.Landon,R.A.Edwards&Nozaic 的存在密切关系。此外,该鉴定方法证实了Nymphaea petersiana Klotzsch属于Lotos亚属,而非Brachyceras亚属。除了以上三个条形码之外,连合序列未能区分乌干达地区的Nymphaea nouchali Burm.f.两个相似变种。对于本研究所鉴定出的广泛分布的Nymphaea micrantha Guill.&Perr,Nymphaea lotus L.,Nymphaea capensis Thunb.,Nymphaea caerulea Savigny和特定分布的Nymphaea heudelotii Planch.,Nymphaea nouchali Burm.f.,和Nymphaea sulphurea Gilg.,为今后揭示非洲水生植物尤其是睡莲属植物的扩散、迁移模式提供了很好的材料。与三种独立条形码及连合序列相比整合法对未知样本的鉴别能力提高了 1.43倍。因此,本研究证实,整合法是睡莲属植物分类学研究中有力工具,在研究睡莲属物种地理分布格局和解决属、种分类问题有重要的应用价值,此外,本研究大大扩展了非洲睡莲属植物的DNA条形码数据库。

论文目录

• 摘要
• abstract
• Chapter 1 Introduction
•   1.1 Background information
•   1.2 Problem statement
•   1.3 Justification of the study
•   1.4 Research objectives and hypotheses
•     1.4.1 General objective
•     1.4.2 Specific objectives
•     1.4.3 Research hypotheses
•     1.4.4 Experimental design
•   1.5 Literature Review
•     1.5.1 The evolution in the order Nymphaeales
•     1.5.2 Distribution and diversity of Nymphaea
• Chapter 2 Materials and Methods
•   2.1 Samples collection and identification
•   2.2 DNA Extraction
•   2.3 PCR Amplification & sequencing
•   2.4 Sequence editing,alignment and data analysis
•   2.5 The selection of an out group
•   2.6 Data analysis
•     2.6.1 Calculation of barcode gap
•     2.6.2 BLAST species determination
•     2.6.3 Construction of phylogenetic trees
•     2.6.4 Integrative approach for species identification
• Chapter 3 Results
•   3.1 Morphological diversity of Nymphaea in Africa
•   3.2 Amplification and sequencing success
•   3.3 Sequence quality and alignment
•   3.4 Phylogenetic signal and Barcoding gap
•   3.5 Tree obtained from Internal Transcribed Spacer
•   3.6 Tree inferred from Combined ITS and GenBank sequences
•   3.7 Tree constructed from concatenated sequences
• Chapter 4 Discussion
•   4.1 Morphological diversity of Nymphaea in Africa
• Chapter 5 Conclusion and Prospects
• References
• Appendices
• Acknowledgements
• Author Profile

文章来源

类型: 硕士论文

作者: Justus Mulinge Munywoki

导师: 陈进明

关键词: 条形码,睡莲,综合方法,非洲

来源: 中国科学院大学(中国科学院武汉植物园)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 中国科学院大学(中国科学院武汉植物园)

分类号: Q949

DOI: 10.27603/d.cnki.gkhzs.2019.000021

总页数: 81

文件大小: 5055K

下载量: 69