菠萝蜜种质遗传多样性分析及核心种质的初步构建

摘要

为便于菠萝蜜(Artocarpus heterophyllus Lam.)资源的挖掘，优良单株的筛选和评价，本研究利用ISSR(简单重复序列区间扩增多态DNA，inter-simple sequence repeatDNA)标记和26个果实性状对主要来自雷州半岛的114份菠萝蜜种质，进行了遗传多样性分析；在ISSR分析的基础上，采用逐步聚类的方法对76份菠萝蜜种质进行了核心种质库的尝试性构建。主要研究结果如下： 1.试验得出菠萝蜜ISSR最佳反应体系为：在20μL反应体系中DNA模板量为1.6ng/μL，Taq DNA聚合酶为1.25U，引物的浓度为0.241μmol/L，dNTPs的浓度为0.2 mmol/L，Mg2+浓度为2 mmol/L，10×PCR缓冲液2.0μL。PCR扩增反应程序是：94℃预变性4min；94℃变性1min，退火50s(退火温度因引物而定)，72℃延伸1min，35个循环；72℃延伸10min。 2.从60条ISSR引物中筛选出了效果较好的24条引物用于菠萝蜜ISSR分析。 3.在用于ISSR分析的76份种质中，24条ISSR引物共扩增出477条带，其中多态性条带数427条，多态性位点百分率89.52％；扩增条带最多的引物为U857，共扩增出35条；最少的为U856，仅为7条；多态性百分率最高的为U810、U825、U851和U857，均达100％，最低的为U848，为66.67％。 4.477个扩增位点的平均PIC(多态信息含量，polyrnorphism information content)为0.23，其中PIC值为0.45～0.50的位点最多，为84个，占了17.61％；而PIC为0.40～0.45的位点最少，为18个，占3.77％；引物U851的平均PIC值最高，为0.3412；引物U856的平均PIC值最低，为0.0938。 5.各种质之间的遗传相似系数在0.5023～0.9447之间，平均相似性系数为0.7666，雷州半岛菠萝蜜种质与其它各地区菠萝蜜种质的亲缘关系较近。 6.根据ISSR扩增结果进行UPGMA聚类显示，在遗传距离系数为0.752处，76份种质可以分为4组，但不能区分干、湿包种质。外地种质与雷州半岛种质分开聚类，说明它们之间在DNA水平上存在一定的差异。 7.对76份菠萝蜜种质果实的26个性状进行了测定和统计分析，各性状均存在不同程度的差异，变异系数最大的为果包总数，达67.73％，最少的是种子形状指数，为11.13％。 8.根据果实性状进行UPGMA聚类显示，在欧氏距离系数为7.88处，76份种质可以分为3组。干、湿包不能单独聚类。各种质聚类模式与地区分布无关，说明地区间的差异对菠萝蜜果实性状没有明显的影响。 9.分别利用ISSR数据和果实形态数据对38份菠萝蜜种质进行UPGMA聚类分析，结果表明，两种数据获得的聚类图存在明显不同，这可能与分子标记和形态标记属于不同性质的标记有关。 10.通过因子分析，筛选出了17个影响较大的果实性状，分别为果实纵径、单果重、果轴重、果肉总重、果包总重、种子总重、果皮重、单果包重、单籽重，果形指数、包刺长、可食率、果皮厚，果皮颜色、果包颜色、果包厚、包刺密度。 11.利用ISSR分析获得的数据，采用逐步聚类的方法从76份菠萝蜜种质中筛选出了19份核心种质，其保留了初始种质25.00％的样品，基因位点数、多态性位点数、多态性位点百分率、观测位点数、有效等位基因数、Nei's遗传多样性指数和Shannon's信息指数的保留率分别为94.76％、90.40％、95.40％、97.83％、105.46％、118.07％、114.84％，可见核心种质能很好的代表初始种质。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 引言

2文献综述

2.1菠萝蜜研究进展

2.1.1菠萝蜜种质资源研究进展

2.1.2菠萝蜜的利用价值

2.2 ISSR分子标记及其在果树遗传育种上的应用

2.2.1 ISSR标记的技术原理及特点

2.2.2 ISSR标记技术在果树遗传育种中的应用

2.3形态标记及其在果树遗传育种上的应用

2.4植物核心种质构建的研究进展

2.4.1核心种质的概念

2.4.2核心种质的构建方法

2.4.3 DNA分子标记在核心种质构建上的研究

3材料与方法

3.1材料

3.1.1菠萝蜜种质材料

3.1.2主要仪器与试剂

3.2方法

3.2.1 DNA的提取

3.2.2 DNA质量的检测

3.2.3 ISSR反应体系的优化

3.2.4 PCR产物银染与检测

3.2.5引物筛选

3.2.6果实形态性状分析的方法

3.2.7 遗传多样性分析

3.2.8核心种质库构建方法

4结果与分析

4.1 DNA纯度分析

4.2 ISSR反应体系优化与引物筛选

4.2.1 ISSR反应体系的优化和建立

4.2.2引物筛选和退火温度的确定

4.3基于ISSR数据的遗传多样性分析

4.3.1 引物扩增多态性分析

4.3.2遗传相似性分析

4.3.3聚类分析

4.4基于果实形态性状的遗传多样性分析

4.4.1果实性状的差异分析

4.4.2基于果实性状的聚类分析

4.5 ISSR数据与果实形态数据聚类结果的比较

4.6果实性状的因子分析

4.7菠萝蜜核心种质库的初步构建

4.7.1 菠萝蜜核心种质构建方法

4.7.2核心种质库构建方法的评价

4.7.3菠萝蜜核心种质的确定

5讨论

5.1不同遗传标记对菠萝蜜遗传多样性分析结果的差异比较

5.2菠萝蜜种质的遗传多样性

5.3菠萝蜜种质的亲缘关系

5.4干包和湿包种质问的差异比较

5.5菠萝蜜ISSR标记和形态标记的差异

5.6菠萝蜜核心种质构建方法的探讨

参考文献

致谢

附录

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