论文部分内容阅读
甜瓜属内的种间关系一直是育种领域的研究热点,但是先前甜瓜属进化相关研究全部基于核基因组和叶绿体基因组,并且在确定甜瓜和黄瓜的近缘物种时产生了不同的结论。甜瓜属线粒体基因组结构复杂、序列庞大,具有丰富的遗传变异,但是至今从未应用于进化分析。同时,已有研究表明甜瓜属内黄瓜、甜瓜线粒体基因组的遗传方式为罕见的父系遗传,而细胞器基因组的遗传特点是鉴定植物界种属关系的重要依据,在核基因组与细胞器基因组间信息交流研究领域也有重要的应用,而甜瓜属内其他材料的线粒体基因组的遗传方式还未得到确定。因此,本文开展了以下两方面的研究：1、利用在拟南芥和甜菜中开发出来的线粒体非编码区35对通用引物对包括外群在内的22份葫芦科植物进行扩增,统计片段长度多态性。结果共得到97个清晰的扩增位点,UPGMA聚类分析显示外群被明显区分开来,所有甜瓜属植物被分成两类,一类包含Cucumis sativus.L、C. melo.L、C. anguria和C. spp JF1,另一类包含剩下所有的非洲野生种。同时,对线粒体基因ccb203和cox3序列进行测序,统计分析核苷酸多态性。最终拼接所得的序列包含有1217个核苷酸,根据最大似然法构建分子系统树。序列变异系统进化树显示,外群与甜瓜属植物被明显区分开,在甜瓜属内分成三个组,分别标记为CM、CS和CW,其中CM包括4个栽培甜瓜,CS包括栽培黄瓜、酸黄瓜和哈氏黄瓜(C. sativus L. var. hardwickii),剩下全部近缘野生植物被分在了CW组。同时CM与CS的亲缘关系非常相近(BS=0.064)而与CW的距离则很远(BS=0.998)。同时在此显示的进化关系与用叶绿体序列和核ITS序列分析的结果一致。2、建立甜瓜属植物Technovit 7100树脂半薄切片MTG-DAPI双染色体系,并选用每种材料适用的体系对甜瓜属属内和属外植物的贴壁期花粉和成熟期花粉进行了制片观察,用以确定DAPI压片染色中生殖核周围的细胞器DNA是来自于哪种细胞器。结果显示每一个种内的不同品种以及变种之间花粉形态及染色情况基本相同,不同种间的花粉粒结构在细胞形态、表面纹络及绒毛特性等方面均存在差异,进一步验证了花粉结构特征可以作为种属鉴定的参考。贴壁期花粉的染色结果显示所有物种的生殖核周围都存在线粒体基因和膜结构荧光位点,而成熟期花粉染色结果则只在甜瓜属植物的生殖核周围观察到了线粒体基因和膜位点,而南瓜等属外物种的生殖核周围则未观察到任何细胞器DNA。由此证明,实验中所涉及的所有甜瓜属植物均同黄瓜一样,线粒体基因信息可通过花粉进行散布和遗传。对于甜瓜属之外的物种,线粒体基因在花粉发育过程中存在一个从有到无的逐步减少过程,而甜瓜属内植物的线粒体则持续存在甚至增加,调控这两个不同过程的具体生理机制有待进一步研究确定。