利用DNA分子标记研究梨、樱桃种质资源遗传多样性

摘要

本论文采用SRAP、SSR及EST-SSR标记技术，开展了梨属和樱桃属种质资源遗传多样性研究，主要结果如下：
　　 （1）利用来自苹果的8对EST-SSR标记，对48份梨（Pyrus）种质资源进行遗传多样性研究，以分析其在梨属植物上的通用性。结果表明，8对EST-SSR引物在供试材料上均能扩增出与苹果大小相似的产物，所有引物共检测到140个基因位点，其中多态性位点129个，多态性比例为92.14％，并且可成功区分不同品种，可见苹果的EST-SSR标记在梨上具有高度的可转移性，可应用于梨属植物的资源评价及遗传关系研究。根据EST-SSR标记所揭示的多态性，采用NTSYS-pc2.01软件，以UPGMA法进行聚类分析，结果显示所检测的48份梨种质资源在相似系数0.62处可分为东方梨和西方梨两个种群，其中中国的白梨（Pyrus bretschneideri Rehd.）、砂梨（P.pyrifoliaNakai.）和秋子梨（P.ussuriensis Maxin.）相互交错在一起，没有独自成组。
　　 （2）利用 SSR分子标记技术系统研究了不同栽培种白梨（Pyrus bretschneideriRehd.）、砂梨（Pyrus pyrifolia（Burm.f.）Nakai）、秋子梨（Pyrus ussuriensis Maxim.）、西洋梨（Pyrus communis L.）、新疆梨（Pyrus sinkiangensis Yii）、种间杂交新选育品种、以及野生种（Specii salbatice）共150份资源的遗传多样性、亲缘关系以及系统分类地位。通过筛选出的25对SSR引物共检测407个等位基因，不同引物检测位点数5-25个，其中多态性位点数390个，占检测位点的95.82％，检测位点杂合度为0.4-0.7，不同品种见的遗传多样性指数为0.67-1.00。应用NTSYS-pc2.01软件，以UP-GMA法对获得的多态性位点进行聚类分析，系统聚类结果将150份梨种质分为2大类群，即东方梨和西洋梨。西洋梨类群包括了西洋梨品种及具西洋梨亲缘的种间杂交品种。东方梨类群包括了中国白梨、砂梨、秋子梨、新疆梨、野生资源以及日韩梨品种，在相似系数0.685处又分为2大组，并可细分为7个亚组。其中，中国的白梨、砂梨和秋子梨相互交错在一起，没有独自成组。中国砂梨表现出最丰富的遗传多样性；其次是中国白梨。日本梨与中国砂梨表现了高度的亲缘关系，并且没有独立成组。多数新选育品种的遗传关系表现出趋母本聚类型或趋父本聚类型。
　　 （3）应用SRAP技术对300份种质资源进行遗传多样性分析，20对SRAP引物扩增出210个等位基因，平均每个位点10.5个，其中多态性位点192个，多态性位点百分率为91.43％；该群体具有中等程度的遗传多样性，Nei's遗传多样性指数（He）为0.2788，Shannon信息指数（H0）为0.4250。20对引物可区分除部分芽变品种之外的全部供试品种。根据SRAP标记所揭示的多态性，采用NTSYS-pc2.02软件，以UPGMA法进行聚类分析，结果显示所检测的300份梨种质资源在相似系数0.66处可分为东方梨和西方梨两个种群，西洋梨类群包括了西洋梨品种及具西洋梨亲本的种间杂交品种，并可划分为5个大组。东方梨类群包括了中国白梨、砂梨、秋子梨、新疆梨、野生资源以及日韩梨品种，可分为6个大组，并可细分为11个亚组。其中，中国的白梨、砂梨和秋子梨相互交错在一起，没有独自成组。日本梨与中国砂梨表现了高度的亲缘关系，并且没有独立成组。多数新选育品种的遗传关系表现出趋母本聚类型或趋父本聚类型。
　　 （4）试验选取亲缘关系较远的3个不同基因型樱桃资源为试材，对影响SRAP标记PCR反应的模板、Mg2+、dNTPs、Taq酶及引物浓度进行了优化，建立了适合于樱桃SRAP标记的扩增体系。反应体系具体为：模板DNA75ng，dNTPs0.2 mmol.L-1，Mg2+2.5mmol.L-1，primer0.3μmol.L-1，Taq酶1.0U，反应总体积20μL。采用优化的扩增体系，对45个樱桃种质材料进行了遗传多样性分析，筛选8对扩增清晰且多态性高的引物组合，检测位点共227个，其中多态性位点192个，占84.6％。应用NTSYS-pc软件进行聚类分析（UPGMA），结果表明45个樱桃品种可分为欧洲甜樱桃和中国樱桃两大类，品种间遗传相似系数在0.52～0.98；其中中国樱桃与甜樱桃种间的相似系数最小，表明两类种质具有不同的遗传背景；而组群内的不同品种资源表现了较高的遗传相似性。SRAP分子标记的聚类分析揭示了樱桃品种间亲缘关系与地理分布以及来源相关。

目录

文摘

英文文摘

英文缩略词

前 言

第一章 文献综述

1 DNA分子标记在果树种质资源研究中的应用

1.1 DNA分子标记的原理和特点

1.2 SSR与SRAP分子标记在果树种质资源研究中的应用

2 梨种质资源的研究进展

2.1 形态学水平遗传多样性

2.2 主要农艺性状与抗性鉴定评价

2.3 孢粉学水平遗传多样性

2.4 染色体水平遗传多样性

2.5 同功酶遗传多样性

2.6 DNA水平遗传多样性

3 樱桃种质资源的研究进展

3.1 樱亚属植物形态学特征研究

3.2 樱亚属植物形态解剖研究

3.3 樱亚属植物孢粉学研究

3.4 樱亚属植物的分子生物学研究

4 本研究的目的意义

第二章 应用苹果EST-SSR标记分析梨种质资源遗传多样性

摘要

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 试验方法

2 结果与分析

2.1 EST-SSR扩增结果

2.2 EST-SSR标记的多态性分析

2.3 聚类分析

3 讨论

3.1 苹果属EST-SSR标记在梨属上的通用性和应用前景

3.2 基于苹果属EST-SSR标记的梨品种系谱关系分析

第三章 梨种质资源遗传多样性与分类关系的SSR分析

摘要

1 材料与方法

1.1 植物材料

1.2 方法

2 结果与分析

2.1 PCR扩增结果及引物筛选

2.2 SSR标记的多态性分析

2.3 基于SSR遗传多态性的梨种质资源的聚类分析

3 讨论

3.1 不同系统梨种质的分类地位

3.2 芽变品种的鉴别

3.3 身不知和库尔勒香梨的分类地位

3.4 新选育品种的遗传关系分析

第四章 梨种质资源遗传多样性的SRAP分析

摘要

1 材料和方法

1.1 材料

1.2 方法

2 结果与分析

2.1 PCR扩增结果及引物筛选

2.2 SRAP标记的多态性分析

2.3 基于SSR遗传多态性的梨种质资源的聚类分析

2.4 新选育品种及中间杂交品种的聚类关系

3 讨论

3.1 用SRAP标记分析梨种质的可靠性

3.2 不同系统梨种质的分类地位

3.3 芽变品种及原种的鉴别

3.4 种间杂交后代及野生资源的分类地位

3.5 新选育品种及种间杂交后代的遗传关系分析

3.6 SRAP和SSR标记的比较

第五章 樱桃SRAP-PCR体系优化及其遗传多样性分析

摘要

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 方法

2 结果与分析

2.1 樱桃基因组DNA的SRAP-PCR体系建立

2.2 不同品种的SRAP标记分析

3 讨论

3.1 樱桃SRAP技术体系的建立与多态性检测

3.2 SRAP标记在樱桃种质遗传多样性上的应用

全文结论及主要创新点

参考文献

附录

攻读硕士研究生期间发表及拟发表的论文

致 谢