福建柏优树子代苗期遗传变异与遗传多样性ISSR分析

摘要

福建柏又名建柏、滇柏等，属柏科福建柏属，是中国特有的单属种植物，珍稀乡土树种，已被列为国家二级保护植物。试验对24个1a生福建柏优树半同胞子代（以下简称优树子代）实生苗进行遗传变异研究与遗传多样性分析。
　　本研究主要内容包括：⑴参试福建柏子代家系间存在着丰富的遗传变异。苗高地径生长表现最好的家系为SH，分别为18.26 cm、2.83 mm，高于群体平均值21.57％、35.41%；生长表现最差的家系为MHY1，苗高地径分别为13.08 cm、1.70 mm，低于群体平均值22.92%、28.67%。⑵从福建柏各子代家系不同生物量指标来看，家系SH单株平均总鲜重、总干重、地上鲜重、地上干重、地下鲜重、地下干重均为最大，分别达到4.90 g、1.36 g、4.01 g、1.16 g、0.89 g、0.21 g，是群体平均值的159.09%、137.50%、156.64%、156.76%、174.51%、175.00%；家系MHY2的总鲜重、地上鲜重和地下鲜重最小，分别为1.43 g、1.20 g和0.05 g，为群体平均值的46.43%、46.88%和41.67%，家系HSY3的总干重和地上干重最小，分别为0.39 g和0.34 g，仅是群体平均值的45.88%、45.95%，家系YTY3的地下鲜重最小，为0.20g，仅是群体平均值的39.22%。⑶GDY8的地下鲜/地上鲜和地下干/地上干的值最大，分别为0.2789、0.2859，地上生物累积量最大；GJY1的地下鲜/地上鲜和地下干/地上干的值最小，分别为0.1584、0.1239，地下生物累积量最大；地上部分含水量最高的家系为GDY7，总干/总鲜的值最小（0.2325）；地下部分含水量最高的家系为GNY1，总干/总鲜的值最大（0.7573）。⑷福建柏子代家系各生长指标相关性分析结果表明，苗高仅与地径存在极显著相关，相关系数为0.585，地径与生物量指标间存在极显著相关，但相关系数仅在0.246~0.300之间；生物量指标间的相关性均达到极显著，相关性系数在0.65以上，相关性较强。⑸家系SH根系状况最好，YTY3最差：根长、根表面积、根体积和根尖数最大的为SH家系，根长242.77 cm，根表面积58.80 cm2，根体积1.14 cm3，根尖数146.60，平均根直径最大的家系为GNY1，达0.90 mm；最小根长（53.41 cm）来自MHY2，其余根系指标最小值均来自家系YTY3，值分别为9.48 cm2、0.54 mm、0.13 cm3、48.00；平均根直径和根尖数之间相关系数最小，为0.137，未达到显著水平，其余各指标建均达到极显著正相关，根体积与根表面积的相关系数最高，达0.985。⑹叶绿素含量最高的家系为GLY3，叶绿素a、b和总含量分别为1.76 mg·g-1、0.59 mg·g-1、2.34 mg·g-1；含量最小的家系为MHY2，叶绿素a、b和总含量分别为0.66 mg·g-1、0.24 mg·g-1、0.89 mg·g-1；叶绿素含量家系内最不平衡的家系为SY，变异系数达34.78%、32.69%、34.23%。⑺根长与叶绿素含量的地理变异模式表现为随机变异，与地理因子无显著相关；苗高与年均温、地径与年无霜期的相关性均达到显著水平，相关系数分别为0.212、0.213，表明苗高随着年均温升高而增高、地径随年无霜期的增加而增大；生物量的地理变异属于纬度渐变型，即生物量随纬度的升高而降低，其中除地上干重外，其余性状均与纬度极显著相关，相关系数分别为-0.264、-0.261、-0.267、-0.239、-0.417；根尖数与纬经度存在显著相关，相关系数分别为-0.269和-0.267，说明根尖数随着纬度和经度的增大而减少；根表面积、根平均直径和总根体积均与年均温达到极显著相关，相关系数为0.258、0.392、0.283，说明这3个性状会随着年均温的升高而增大；可溶性蛋白含量、CAT活性和MDA含量均与年无霜期显著相关，相关系数为-0.330、0.369、0.292，随着年无霜期的增长而分别降低、增强和增加；SOD活性表现出较为明显的纬度变异规律，与纬度存在极显著相关，相关系数为-0.405，随着纬度的增大，SOD活性降低。⑻运用主成分分析方法对24个福建柏优树子代家系进行综合评价，得分最高的家系为SH，得分为8.240，其次为GLY3，得分为5.337，这些家系在生长量、生物量和根系指标方面均有突出表现，可以作为良种繁育的重点研究对象；综合评价得分较低的家系分别是MHY2、YTY2和YTY3，不符合选择要求。⑼采用16条扩增效果较好引物对24个福建柏DNA样本进行扩增，共扩增出215个位点，其中有190个多态性位点，多态位点百分率达86.74%；平均每个引物扩增13.44个位点，多态位点11.88个，PPB在57%~100%之间；扩增的DNA片段分子量在250~2000 bp之间。⑽24个优树子代Na=1.8837、Ne=1.3895、h=0.2455、I=0.3853、Ht=0.2455；遗传相似系数在0.58~0.87之间，平均值为0.72；遗传距离在0.16~0.46之间，平均值为0.15。⑾福建省内3个福建柏优树群体总扩增出多态性位点131个， PPB为60.93%，多态位点在75~107个之间，平均92个，平均PPB为42.33%，3个群体内Na=1.6093，Ne=1.3592，h=0.2107，I=0.3161，Ht=0.1844，Hs=0.0985，Gst=0.4660，Nm=0.5730；种群间遗传相似度和遗传距离的变化范围分别为0.8489~0.9804、0.0960~0.1638，平均值分别为0.9016、0.1309。⑿4省福建柏优树群体共扩增出多态性位点190个，PPB为88.37%，多态位点在77~159个之间，平均92个，平均PPB为55.00%， Na=1.7395，Ne=1.4379，h=0.2526，I=0.3776，Ht=0.2385，Hs=0.1544，Gst=0.3524，Nm=0.9187；种群间遗传相似度和遗传距离的变化范围分别为0.8263~0.9577、0.0432~0.1908，平均值分别为0.1148、0.8935。⒀利用引物UBC808、UBC811、UBC836、UBC840、UBC841、UBC855、UBC873构建可以有效的鉴别24个福建柏优树家系的指纹图谱。⒁以L1为界可将供试材料分为3类：第一类包含了21个家系；第二类包含来自广西的GDY9和GJY1；来自湖南绥宁的HSY2单独聚为一类。

目录

声明

1 前 言

1.1 简介

1.1.1 生物学特性及分布

1.1.2 应用价值

1.2 遗传变异研究

1.2.1 遗传变异研究

1.2.2 其他植物遗传变异研究

1.3 分子标记概述

1.3.1 分子标记与种质资源

1.3.2 ISSR分子标记

1.4 论文研究内容

1.4.1 优树子代苗期试验

1.4.2 优树子代ISSR分子标记

2 试验地概况与研究方法

2.1 试验地概况

2.1.1 试验地概况

2.1.2 材料来源

2.2 统计与分析方法

2.2.1 遗传变异

2.2.2 遗传多样性

2.3 遗传变异各指标测定

2.3.1 生长量与生物量指标试验方法

2.3.2 根系指标试验方法

2.3.3 生理指标的测定方法

2.4 遗传多样性试验方法

2.4.1 DNA的提取与检测

2.4.2 ISSR-PCR反应体系与程序

2.4.3 引物筛选

3 结果与分析

3.1 优树子代苗期遗传变异研究

3.1.1 生长量与生物量比较分析

3.1.2 根系性状的比较分析

3.1.3 生理指标比较分析

3.1.4 地理变异规律

3.1.5 聚类分析

3.1.6 优良家系的选择

3.2 遗传多样性分析

3.2.1 引物及退火温度的筛选

3.2.2 ISSR-PCR扩增效果

3.2.3 遗传多样性分析

3.2.4 指纹图谱构建

3.2.5 聚类分析

4 结论与讨论

4.1 结论

4.1.1 遗传变异

4.1.2 遗传多样性

4.2 讨论

4.2.1 遗传变异

4.2.2 遗传多样性

参考文献

表录

图录

致谢