野生樱桃种质资源的遗传分析及其栽培品种的DNA指纹鉴定

摘要

野生樱桃种质资源的遗传分析及其栽培品种的DNA指纹鉴定蔡宇良指导教师：赵桂仿教授(西北大学生命科学学院，陕西西安，710069)摘要我国特别是云、贵、川、陕一带分布着丰富的野生樱桃种质资源，但对野生樱桃自然居群遗传结构和遗传多样性研究较少，影响了对珍贵樱桃资源的保护与利用。另外，由于栽培的不同樱桃无性系和突变种在形态上很相似，生产上存在同物异名和同名异物现象，品种混乱问题对樱桃生产造成很大的损失；在樱桃育种方面，优良杂交亲本优良性状的预选及鉴定周期过长，如何从DNA水平上进行遗传标记和快速鉴定尚无有效的方法。樱桃果实具有重要经济利用价值，因此，对于优良樱桃品种的果实品质如何进行评价也需要进行研究，以提出樱桃新品种的综合品质评价标准。根据以上存在的主要问题，本文开展了一些研究与探索，主要研究结果如下： 1.利用DNA扩增片段序列对樱桃种质资源的遗传分析从130个任意寡核苷酸引物中筛选出48个，对8个樱桃种及2个种间杂交种的总DNA进行PCR扩增，产生的多态性用于遗传分析。利用两种距离法进行系统发育分析，并构建出种问及品种间亲缘关系的聚类图。结果表明，扩增位点总数为840个；23个甜樱桃品种及4个酸樱桃品种各自聚为一类，多态位点数分别为569和247个，多态位点百分率分别为67.74％和29.40％。毛樱桃、草原樱桃(变种)与欧李聚为单一组群；中国樱桃与寇尔特亲缘关系较近，聚为另一单一组；甜樱桃、酸樱桃等其他种在亲缘关系上分歧较大；樱桃种群间的遗传距离范围在0.0623-0.2719之间，并且从分子水平上可以鉴别。拓扑树聚类分析结果总体上与分类标准相一致。8个樱桃种及2个种间杂交种均扩增出了1个以上的特有RAPD标记，据此可以进行不同樱桃种间鉴定或杂种优良性状预选。 2.野生中国樱桃居群遗传结构和遗传多样性分析利用RAPD标记技术对云、贵、川、陕分布的野生中国樱桃居群的遗传多样性和遗传分化进行了研究。从130个任意寡核苷酸引物中筛选出21个，对8个野生中国樱桃居群的49个个体进行扩增，共检测到246个多态位点。居群间多态位点比率在24.6％-61.7％范围，总多态位点比率(PPB)为99.19％，显示野生中国樱桃具有较高水平的遗传多样性。Shannon多样性指数(0.3808)、Nei基因多样性指数(0.2437)和基因分化系数值(GST=0.4181)说明，大多数遗传变异存在于居群内，居群间已产生相对较高的遗传分化。AMOVA分析结果显示，野生中国樱桃居群内遗传变异占总遗传变异量的71.51％，居群间遗传变异占总变异量的28.49％，进一步支持了上述结果。野生中国樱桃居群间的基因流Nm=0.6958，Nm＜1，居群间基因交流较低。居群间遗传距离与地理隔离的相关性分析结果显示，野生中国樱桃居群间遗传距离与地理隔离不存在显著的相关性(r=0.1621，P＞0.05)。聚类分析结果显示出各聚类群与地理分布相一致的趋势。 3.欧洲甜樱桃品种及其砧木的选育和DNA指纹分析利用RAPD(随机扩增多态DNA)技术，从130个任意寡核苷酸引物中筛选出46个，对欧洲甜樱桃、欧洲酸樱桃、马哈利樱桃和野生中国樱桃4个类型樱桃种以及1个欧洲甜樱桃和中国樱桃的种间杂交种共15个品种的基因组遗传变异进行了DNA指纹分析。结果表明，从46个随机引物均得到了稳定可重复的RAPD图谱，扩增出的DNA指纹分子大小在100～2625bp之间，多态性位点数517个，多态性位点百分率为98.85％，每个随机引物扩增出的多态性DNA条带数在4～23之间。品种间Nei遗传距离在0.166～0.479之间，平均遗传距离0.329；甜樱桃新品种“秦樱1号”与新选育砧木-“CDR-1”及其他9个樱桃砧木之间的遗传距离在0.248～0.376之间，并且根据遗传距离可以相互区分。15个分析的樱桃基因组均扩增出了特有的DNA指纹标记，每个基因组特有标记数在2～17个之间，共扩增出148个特有标记，据此可以进行樱桃品种及砧木的RAPD指纹鉴定。研究结论认为利用RAPD指纹分析技术可以在分子水平上对甜樱桃品种及其砧木进行快速鉴定。利用分子标记辅助育种技术，本研究对早熟甜樱桃芽变品种“秦樱1号”进行了DNA指纹鉴定，发现了两个特有DNA指纹标记；对实生选育樱桃砧木“CDR-1”的DNA指纹鉴定结果，发现了11条特有引物，14个特有DNA指纹标记。 4.欧洲甜樱桃主要品种果实内含物测试与分析以拉宾斯、斯坦勒等7个生产上主栽的欧洲甜樱桃品种为试验材料，研究了不同品种采收后果实可溶性蛋白质、维生素C(Vc)、可溶性总糖和总酸等主要内含物含量的差异。进一步分析了各主要内含物含量与果实发育期、果实大小以及相互之间的相关性。结果表明：甜樱桃品种果实可溶性蛋白质和总糖含量与果实发育期均呈显著正相关，说明发育期短的早熟品种果实可溶性蛋白质和糖含量显著的低于果实发育期长的中、晚熟品种(P＜0.05)；甜樱桃品质标准在“中上”级别以上果实的可溶性蛋白质含量范围在1052.0-1119.3mg.100g-1FW；品质在“中上”标准以上的果实维生素C的含量范围在9.89-18.01mg.100g-1FW；7个甜樱桃品种之间果实总酸度差异显著(P＜0.05)；甜樱桃果实的糖酸比值与果实发育期和可溶性糖含量均呈显著正相关，甜樱桃果实的糖酸比值可以作为一项指标，确切的反映果实风味及品质的优劣，甜樱桃品质在“中上”标准以上的果实糖酸比范围在31.37-40.54；早、中、晚熟品种之间相比较，甜樱桃早熟品种的果实大小显著的低于中、晚熟品种(P＜0.05)。

目录

西北大学学位论文知识产权声明书及西北大学学位论文独创性声明

摘要

第一部分前言

第二部分材料与方法

第三部分结果与分析

第四部分讨论

第五部分结论与后续研究及展望

参考文献

致谢

附录