斑皮桉及其近缘树种CCR基因分子克隆及变异分析

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:UFO_2113
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桂酰辅酶A还原酶基因(CCR)控制木质素含量和组成,而且与桉属木材强度特性有密切关联,因此CCR与造纸和实木利用紧密相关。伞房属(Corymbia),包括红木桉(Bloodwoods)和鬼胶桉(Ghost gums),曾经被认为是桉属中的一个亚属,已被确认为独立的一个属,因此,现在桉树包括桉属(Eucalyptus)、杯果木属(Angophora)和伞房属3个属。斑皮桉群体(伞房属中的Politaria组)被认为是林业中最重要一类。本试验共选择有代表性的Politaria,Rufaria,Ocharia,Blakearia和Cadagaria 5个组,共20个树种进行测序,桉属加柠桉(Eucalyptus gunnii)或杯果木属做为外属,进行遗传进化关系的研究和分析。试验使用Qiagen产品的DNeasyTM 96 Plant Kit试剂盒,加入PVP以防止酚类对酶活性的抑制作用,这是一种高效DNA提取方法。首先借助E.gunnii CCR基因,然后根据获得的样本7782 CCR序列进行设计引物扩增伞房属CCR基因。对PCR条件进行优化,筛选出特异引物对CCR0420F和CCR1678R,CCR1610F(自行设计)和CCR3198R、CCRAF(自行设计)和CCR-3198R,以及CCRBF(自行设计)和CCRER(自行设计)。从琼脂糖凝胶切下目的片段进行纯化并直接测序或克隆后测序。对测序反应进行改进以至能获得长达1 kb的单个片段序列。改进的测序反应纯化为:在12μl测序反应产物中加入40μl去离子水、5μl 3 M乙酸钠、125μl分析纯乙醇,省略了EDTA。首先用软件Sequencher 4.5对16个CCR基因进行校正和拼接,用ClustalW自动对比并加以手工操作。这16个CCR基因序列与GenBank发表的其它植物CCR基因进行BLAST比较,发现与20种植物CCR基因有很高相似性,最高达97%,为同源序列。本研究用软件MEGA 3.1对伞房属20个树种或个体CCR序列差异区域和分布做了分析,尤其是斑皮桉(8个)(伞房属Politaria组)以及后来克隆的4个CCV个体。而伞房属其它4个组:Rufaria,Blakearia,Ochraria和Cadagaria也进行测序,并对伞房属各组潜在的基因座进行研究以构建系统发育树。用基因做系统进化分析在国外已经普遍存在。以加柠桉为外属或不以加柠桉为外属构建的进化树,伞房属各组形成单系,亲缘关系可以明显区分开来,但以没外属的更加合理。2种进化树种间进化关系不容易区分,这种关系可能与基因进化速度、碱基替代、插入/缺失、SSR、基因内重组等有关系。虽然杯果木属CCR与伞房属亲缘关系比较接近,但用杯果木属为外属构建的进化树,有4个组形成多系,进化关系不容易区分。试验分析得到伞房属变异位点292个,其中简约信息位点171个;Politaria组变异位点65个,其中简约信息位点38个;CCV变异位点37个,其中简约信息位点9个。内含子变化位点比外显子多,尤其是内含子4变化位点多、这些位点能为斑皮桉群体及其近缘树种木材特性提供相关的分子信息。这些位点最有可能与木材微纤角(mfa)以及木质素组成(S/G)和含量有关。为今后斑皮桉尤其是CCV与木材特性的关联研究提供基础遗传数据。对CCV样本7790 CCR基因克隆测序后证实,7790是个多拷贝。分析表明:7790 CCV可能有3个拷贝。在国内外首次发现伞房属部分树种CCR具有多拷贝,而桉属CCR只有单拷贝,本试验所得杯果木属CCR也只有单拷贝。本研究首次公布伞房属和杯果木属CCR基因。试验所得到伞房属16个样本CCR已经登录GenBank,另外12个序列已获登录号。这些CCR基因,遗传进化分析以及外显子和内含子变异分析能为今后伞房属,尤其是斑皮桉CCR基因进一步研究以及植物CCR转基因和杂交育种研究提供了基础遗传学依据。
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