放牧对伊犁绢蒿种群表型及遗传多样性的影响

摘要

伊犁绢蒿(Seriphidium transiliense)是菊科绢蒿属的植物，分布在俄罗斯及中国大陆的新疆等地，具有明显的旱生结构，是新疆干旱草地中饲用价值较高的植物。近年来，由于长期受放牧压力的影响，以伊犁绢蒿为建群种的荒漠草地已经形成了明显不同的退化状态，同时草地植物也会逐渐形成各自的适应机制来减少放牧产生的伤害。草地植物对放牧的适应不仅体现在表型的可塑性，而且与遗传学紧密相关。本研究以位于新疆天山北坡的伊犁绢蒿为对象，通过对不同放牧强度（对照、轻牧、中牧和重牧）下单株表型特征、叶片解剖结构特征及分子水平遗传多样性的研究，探讨其对放牧的响应机制。主要研究结论如下:
　　(1)放牧使伊犁绢蒿株高、冠幅、短轴长、长轴长、根颈直径、茎干重、地上生物量呈降低趋势;放牧与株高、冠幅、短轴长、长轴长、根长、根颈直径、一级分枝、二级分枝、三级分枝呈极显著负相关;各表型性状平均变异系数范围在20.26％-134.24％之间。
　　(2)放牧使伊犁绢蒿叶厚、叶宽、主脉厚度、上表皮细胞角质层厚、下表皮细胞角质层厚、上表皮栅栏组织厚、下表皮栅栏组织厚、主脉维管束直径、侧脉维管束直径呈降低趋势，降幅为10.41％-34.59％;变异分析和相关性分析表明，叶厚、叶宽、主脉厚、上表皮细胞角质层厚、栅栏组织、侧脉维管束直径对载畜率的响应较为敏感;扫描电镜结果显示，与对照比，放牧后伊犁绢蒿叶表皮蛛丝状绒毛呈狭长型增加，叶表皮外壁脊状凸起不规则，条状纹饰长短不一，分布不均匀，且重牧下凸起间的沟壑较轻牧和中牧深。
　　(3)伊犁绢蒿SPAR-PCR的20μl优化反应体系包括1.0mmol/L Mg2+、0.3mmol/L dNTP、0.75U Taq聚合酶、0.45μmol/L引物和30ng模板DNA;19对引物的SRAP扩增共检测出195条清晰条带，其中171条为多态性条带，多态位点百分率为87.69％;与对照相比，放牧使伊犁绢蒿种群Nei's遗传多样性指数、Shannon信息指数降低，且中度放牧下遗传多样性最低;4个放牧强度上伊犁绢蒿种群总遗传多样度(Ht)为0.2528，种群内遗传多样性(Hs)为0.2201;不同放牧强度种群间基因分化系数(Gst)为0.1040，表明伊犁绢蒿种群内10.40％的总基因多样度来自种群间的基因差异，89.60％的遗传变异来自种群内;种群基因流(Nm)为11.3715，表明种群间有基因交流;遗传距离构建的UPGMA聚类发现，轻牧与重牧先聚为一类，然后与中牧聚为一类，最后4个种群聚在一起。

目录

声明

论文说明

摘要

第一章 引言

1．1 研究目的和意义

1．2 研究问题的提出

第二章 国内外研究进展

2．1 放牧对植物表型特征的影响

2．1．1 放牧对植物形态结构的影响

2．1．2 放牧对植物叶片解剖结构的影响

2．1．3 放牧对植物表皮微形态的影响

2．2 放牧条件下植物遗传多样性的研究

2．3 伊犁绢蒿适应性研究现状

2．3．1 伊犁绢蒿表型适应研究

2．3．2 伊犁绢蒿生理适应研究

第三章 研究区概况与试验设计

3．1 研究区自然概况

3．2 研究内容

3．2．1 放牧对伊犁绢蒿表型的影响

3．2．2 放牧对伊犁绢蒿叶片解剖结构的影响

3．2．3 放牧对伊犁绢蒿分子水平遗传多样性的影响

3．3 研究方案

3．3．1 研究思路及技术路线

3．3．2 野外试验设计

第四章 放牧干扰对伊犁绢蒿种群表型特征的影响

4．1 材料与方法

4．1．1 材料采集

4．1．2 测定方法

4．2 数据处理

4．3 结果与分析

4．3．1 放牧对伊犁绢蒿株高和根颈破碎度的影响

4．3．2 放牧对伊犁绢蒿冠幅的影响

4．3．3 放牧对伊犁绢蒿分枝数的影响

4．3．4 放牧对伊犁绢蒿根长、根颈长和根颈直径的影响

4．3．5 放牧对伊犁绢蒿茎、叶及地上生物量的影响

4．3．6 放牧对伊犁绢蒿表型性状的变异分析

4．3．7 放牧率与各形态指标及指标间的相关性分析

4．4 讨论

4．5 小结

第五章 放牧干扰对伊犁绢蒿小裂叶解剖结构及微形态特征的影响

5．1 材料与方法

5．1．1 样品采集

5．1．2 研究方法

5．2 数据分析

5．3 结果与分析

5．3．1 伊犁绢蒿小裂叶叶片解剖结构的形态特征

5．3．2 放牧对叶片解密l结构的影响

5．3．3 放牧对叶解剖结构各指标的变异分析

5．3．4 放牧强度与叶片解剖结构指标的相关分析

5．3．5 放牧对叶上表皮微形态的影响

5．4 讨论

5．4．1 放牧对伊犁绢蒿叶片解剖结构的影响

5．4．2 放牧对伊犁绢蒿叶片表皮微形态的影响

5．5 小结

第六章 放牧对伊犁绢蒿种群遗传多样性的影响

6．1 实验所用材料及仪器

6．1．1 实验所用引物

6．1．2 主要仪器及试剂

6．1．3 材料采集

6．2 实验方法

6．2．1 DNA提取

6．2．2 SRAP反应体系的优化

6．2．3 SRAP引物的筛选

6．2．4 扩增产物的分离和检测

6．2．5 SRAP反应体系的验证

6．3 数据分析

6．4 结果与分析

6．4．1 DNA提取

6．4．2 SRAP反应体系的优化及验证结果

6．4．3 SRAP产物的多态位点分析

6．4．4 基因位点变化

6．4．5 Shannon’s信息指数和Nei’s指数估计的遗传变异

6．4．6 种群间的遗传距离和遗传一致度

6．5 讨论

6．5．1 SRAP-PCR反应体系的优化

6．5．2 伊犁绢蒿的遗传多样性水平

6．5．3 放牧对遗传多样性的影响

6．6 小结

第七章 结论与讨论

参考文献

附录

致谢

作者简介