野生玫瑰(Rosa rugosa)是溫帶沙質(zhì)海岸灌叢植被的建群種,也是油用和觀賞玫瑰育種的重要種質(zhì)資源。上世紀90年代以來,中國野生玫瑰分布區(qū)持續(xù)縮小和破碎化,被列入中國二級瀕危保護植物名錄。然而,從東亞引種至歐洲的玫瑰在18世紀初逃逸到野生環(huán)境后陸續(xù)被北海和波羅的海周邊國家列為入侵物種�；谵D(zhuǎn)錄組測序,研究同地栽培條件下不同種源玫瑰群體的形態(tài)和遺傳分化,有助于剔除表型可塑性的影響,揭示玫瑰基因組和功能基因的適應性演化格局及其驅(qū)動因子,為玫瑰的野外管理和基因挖掘提供理論基礎。本文以在山東魯中山區(qū)栽培3年以上的不同種源的玫瑰群體為材料,以山刺玫為外類群,研究了來自4個中國野生種群(中國野生群體組CWR)、3個歐洲野生種群(歐洲野生群體組EWR)和6個中國栽培品種(中國栽培群體組CCR)共計3組13個種源玫瑰群體的遺傳分化格局。應用巢式方差分析、多重比較、相關性分析、聚類分析等方法研究了群體間的表型變異格局;應用轉(zhuǎn)錄組二代測序技術,研究了不同種源玫瑰群體間功能基因變異和表達差異的適應性遺傳分化格局;進而進行了差異表達基因功能顯著性富集分析,并挖掘了玫瑰耐寒候選基因。表型分析表明,玫瑰表型在群體組內(nèi)變異度較高,且多數(shù)表型性狀在不同玫瑰群體和群體分組間差異顯著。中國野生、歐洲野生和中國栽培玫瑰三個群體組間表型平均分化系數(shù)為40.6%,組內(nèi)平均表型分化系數(shù)為59.4%。22個表型性狀變異系數(shù)的平均值為24.0%,其中,花表型變異系數(shù)為15.8%,遠小于葉、果表型變異系數(shù)。歐洲野生玫瑰群體組平均變異系數(shù)為28.2%,遠大于其他兩個組。野生玫瑰群體多個葉片表型性狀與原產(chǎn)地無霜期時間、7月份平均高溫等生態(tài)因子呈顯著相關(p0.05),這些因子相關的熱量條件可能是影響玫瑰葉性狀變異的主導因素之一。玫瑰轉(zhuǎn)錄組De novo測序組裝并去冗余后共獲得101.083條Unigene,共有81.20%基因獲得注釋。其中在任意兩個群體組間存在差異表達的差異表達基因共有53,717條,占53.14%。統(tǒng)觀表型性狀聚類圖以及基于Unigene的轉(zhuǎn)錄組進化樹,發(fā)現(xiàn)13個玫瑰群體間的分化格局錯綜復雜,歐洲野生玫瑰群體與中國野生玫瑰群體和中國栽培玫瑰群體均有關聯(lián)。歐洲野生玫瑰群體組中瑞典的斯科訥玫瑰群體(SKA)與榮成(RON)群體在表型與轉(zhuǎn)錄組序列上相似程度較高,表現(xiàn)出相似的表型和遺傳適應特征。德國蘭格奧格玫瑰群體(LAN)與部分中國栽培玫瑰群體組CCR中的群體在表型及轉(zhuǎn)錄組序列上相似程度較高,親緣關系可能較近�，q春(HCH)群體與其他玫瑰群體相似程度較低,親緣關系可能較遠。在13個玫瑰群體的差異表達基因中光合作用-天線蛋白通路顯著富集(Qvalue0.05);野生玫瑰CWR及EWR組中核糖體組成成分顯著富集(Qvalue0.05)。在緯度差異較大的瑞典(SKA)群體和牟平(MUP)群體中,組成葉綠體基質(zhì)和葉綠體被膜的細胞組分及卟啉和葉綠素代謝通路顯著富集上調(diào)(Qvalue0.05),蔗糖合成酶活性及蔗糖代謝過程顯著富集下調(diào)(Qvalue0.05)。從對與耐寒性密切相關的冷和干旱調(diào)節(jié)蛋白相關基因中共篩選出12條表達量與緯度相關的備選基因。其中四條基因表達量與原產(chǎn)地部分生態(tài)因子顯著相關(p0.05),反映出不同野生玫瑰群體對溫度適應的地理格局。溫度尤其是低溫可能通過影響玫瑰光合作用、糖代謝過程及冷和干旱調(diào)節(jié)蛋白的相關基因的表達,進而影響玫瑰群體的適應性進化格局�？傮w來看,不同種源玫瑰群體組內(nèi)和組間均存在高度變異性,歐洲野生和中國野生玫瑰群體表現(xiàn)出與原產(chǎn)地緯度和熱量因子相關的地理適應格局,部分耐寒候選基因表達量可能受到年平均氣溫和7月份平均高溫等因子的影響,有待于進一步驗證研究。
【學位單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S685.12
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號說明
第一章 前言
    1.1 轉(zhuǎn)錄組測序的研究進展
        1.1.1 轉(zhuǎn)錄組測序技術的現(xiàn)狀
        1.1.2 高通量測序技術在種群遺傳研究中的應用
    1.2 玫瑰背景介紹
        1.2.1 玫瑰生物學特性
        1.2.2 中國野生玫瑰種群現(xiàn)狀
        1.2.3 歐洲入侵種玫瑰種群現(xiàn)狀及研究進展
        1.2.4 中國栽培玫瑰品種及研究進展
    1.3 玫瑰研究熱點
        1.3.1 群體遺傳分化與遺傳多樣性
        1.3.2 功能基因挖掘
    1.4 選題意義和研究目的
第二章 研究方法
    2.1 采樣群體
    2.2 樣品采集方法、保存和處理
    2.3 表型觀測
        2.3.1 玫瑰表型觀測
        2.3.2 葉片氮含量測定
        2.3.3 葉片磷含量測定
    2.4 玫瑰群體轉(zhuǎn)錄組測序及組裝
    2.5 數(shù)據(jù)處理
    2.6 技術路線
第三章 玫瑰群體的表型差異與分化格局
    3.1 玫瑰群體表型性狀多重比較
    3.2 玫瑰群體表型性狀變異分析
    3.3 野生玫瑰群體表型性狀與原產(chǎn)地生態(tài)因子相關性分析
    3.4 玫瑰群體表型性狀聚類分析
    3.5 小結
第四章 玫瑰群體的轉(zhuǎn)錄組分化格局
    4.1 測序產(chǎn)量、組裝質(zhì)量統(tǒng)計及功能注釋
    4.2 玫瑰群體轉(zhuǎn)錄組的遺傳分化研究
    4.3 玫瑰群體轉(zhuǎn)錄組差異表達基因DEG分析
        4.3.1 差異表達基因GO及Pathway顯著性富集分析
        4.3.2 野生玫瑰種源差異表達基因顯著性富集分析
    4.4 影響玫瑰群體遺傳分化因素的初步分析
        4.4.1 玫瑰群體遺傳分化差異初步研究
        4.4.2 耐寒相關候選基因篩選
    4.5 小結
第五章 討論
    5.1 玫瑰群體的表型差異
    5.2 玫瑰群體的分化格局
    5.3 影響玫瑰群體遺傳分化的因素與可能途徑
第六章 結論與建議
    6.1 結論
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 建議
附錄
參考文獻
致謝
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本文編號：2868320