基于功能基因MADS1、MOC1和TB1的竹類植物分子系統(tǒng)學研究.pdf

1、竹類植物是重要的經(jīng)濟作物，屬禾本科竹亞科，主要分布在亞洲、拉丁美洲和非洲的熱帶、亞熱帶地區(qū)，少數(shù)分布于溫帶至亞寒帶地區(qū)。亞洲(尤其是中國)是世界竹類植物的分布中心，無論是種屬數(shù)量、分布面積還是產(chǎn)值都是世界上最多的。竹子在我國國民經(jīng)濟中具有重要的地位。但是由于受物種的特殊性限制，自今對竹類植物的系統(tǒng)進化與分類研究仍存在較多分歧和困惑的問題。 本研究采用PCR擴增的方法從16屬42種竹類植物中擴增到了MADS1、MOC1(MONOC

2、ULM1)和TB1(teosinte branchedl)部分基因序列，并對這些序列進行了詳盡的序列分析與分子進化分析，著重探討了它們在竹類植物系統(tǒng)進化與分類中的應(yīng)用。通過分析，得出以下主要結(jié)論： 1．對竹類植物MADS1、MOC1和TB1基因的序列特征進行了詳細分析，認為這些基因都是竹類植物中正常表達的功能基因，可能在竹類植物開花誘導和分枝等的形成過程中發(fā)揮作用。G+C含量與不同同義密碼子位置的G+C含量分析表明，MOC1基因

3、的G+C含量是最高的，為72％左右；TB1基因次之，為64％左右；MADS1編碼區(qū)最低，為48％左右。這些編碼基因的G+C含量與密碼子偏性成正相關(guān)，但可能與其系統(tǒng)進化沒有直接關(guān)系。 2．對竹類植物MADS1、MOC1和TB1基因的系統(tǒng)進化分析表明，可以明顯地將竹類植物劃分為3個不同的單源群，但并不與現(xiàn)有竹類植物分類系統(tǒng)中叢生、散生和混生這3種類型一一對應(yīng)，而是散生竹與混生竹混雜排列，叢生竹則明顯地形成一個單源群。對現(xiàn)有分類系統(tǒng)的

4、觀點有支持的地方，也有不同的地方。進一步對不同基因(MADS1、MOC1和TB1)的系統(tǒng)進化作了比較，發(fā)現(xiàn)MOC1基因的系統(tǒng)進化分析結(jié)果對現(xiàn)有分類體系的支持最多，MADS1基因次之，而TB1基因可能不適用于竹類植物的系統(tǒng)進化與分類分析。對同一基因的不同區(qū)域(MADS1基因的編碼區(qū)與內(nèi)含子Ⅶ)的對比分析表明，基于MADS1基因的編碼區(qū)構(gòu)建的系統(tǒng)進化樹與不考慮長度變異的內(nèi)含子Ⅶ的系統(tǒng)進化分析結(jié)果是相似的。我們試圖將分子進化的結(jié)果與竹類植物形

5、態(tài)結(jié)構(gòu)特征的聯(lián)系，但發(fā)現(xiàn)兩者之間并不顯著相關(guān)。 3．對竹類植物MADS1基因的內(nèi)含子Ⅶ的長度多態(tài)性進行了詳細分析并據(jù)此對MADS1基因和竹類植物的系統(tǒng)進化作出推斷，將所取竹類植物樣品依據(jù)其內(nèi)含子Ⅶ長度的不同分成了7組，并對每種長度的內(nèi)含子Ⅶ的系統(tǒng)進化關(guān)系進行了推斷，與內(nèi)含子Ⅶ系統(tǒng)進化分析的結(jié)果進行比較，認為內(nèi)含子長度變異分析對竹類植物系統(tǒng)進化研究是非常有效的。將內(nèi)含子Ⅶ長度變異結(jié)果與系統(tǒng)樹進行對比分析，將有助于解決目前困擾竹子系

6、統(tǒng)進化與分類研究的難題。 4．根據(jù)上面的分析結(jié)果，對竹類植物的系統(tǒng)進化提出了新的看法：(1)竹類植物是單系起源的植物類群；(2)叢生(合軸或稱粗型)竹不一定是竹類植物中最原始的類群；(3)青籬竹屬復合屬是多起源的。(4)現(xiàn)分類系統(tǒng)中剛竹屬竹種可能是多起源。 5．同時對竹類植物分類系統(tǒng)提出新的看法：(1)在目前生殖體特征仍不完全的情況下，以地下莖為基礎(chǔ)建立竹子分類系統(tǒng)或?qū)ΜF(xiàn)有分類系統(tǒng)進行修訂是合理的，需要對地下莖進行更為詳