枣种质资源遗传多样性的分子评价及其核心种质的构建

摘要

枣是原产我国的重要果树，种质资源极其丰富，遗传背景复杂。枣种质资源的研究涉及形态学、孢粉学、生物化学、分子生物学等领域，经历了从形态多样性到DNA多样性的发展过程。由于缺乏系统研究，对枣种质资源的亲缘演化关系目前仍不很清楚，尤其在核心种质构建方面的研究几乎为空白。本研究应用AFLP和SRAP分子标记技术对177份枣种质资源的亲缘关系、遗传多样性进行了分析，构建了枣的核心种质，为枣的分类、遗传育种和种质资源保存提供了有力证据，主要研究结果如下: 1.确定了适合AFLP分析的枣基因组DNA提取方法为改良CTAB法，在细胞核裂解之前，用CTAB-free缓冲液对叶片组织匀浆洗涤后再进行DNA提取，可有效克服多糖等次生代谢物质对提取的干扰；加大CTAB浓度，用3×CTAB作为裂解液；在用无水乙醇沉淀DNA之前，用高浓度NaCl再次分离多糖。粗提后的DNA经RNase处理去除RNA，氯仿/异戊醇抽提去除蛋白质，得到了基本无降解、无污染、高分子量的枣基因组DNA。 2.从120对AFLP引物组合中选出17对谱带清晰、多态性高的引物组合。对177份枣种质资源进行扩增分析，共扩增出577条电泳谱带，平均每对引物产生34条谱带，其中372条为多态性带，多态性比率为64.47％；其余205条谱带为所有材料共有，占35.53％。供试样品间的遗传相似系数在0.761～1.000之间。圆铃与酥圆铃之间遗传相似系数最大，为1.000；秤砣枣与酸枣1之间的遗传相似系数最小，为0.76l。 3.构建了供试材料的AFLP指纹图谱，部分供试材料具有独有的特征带，其余材料可通过二歧分类法确定各自在AFLP图谱中的差异带，根据样品的特征带或差异带可区分开所有的供试材料。 4.利用6对SRAP引物组合对177份枣种质进行扩增，共扩增出113条谱带，平均每对引物能扩增出19条谱带。其中51条带为所有材料共有，占45.13％；其余62条均为多态性带，多态性检出率为54.87％。供试样品间的遗传相似系数范围在0.727～1.000之间。圆铃与酥圆铃，无头枣与襄汾圆枣，义乌大枣与南京枣，壶瓶酸与壶瓶枣，大马牙与葫芦长红，金丝小枣与金丝蜜，赞新大枣、赞皇大枣1与赞皇大枣2之间遗传相似系数最大，均为1.000:新疆小圆枣与永城长红，小平顶与核桃纹，小木枣与短果长红之间的遗传相似系数最小，均为0.727。 5.采用UPGMA法对供试材料的AFLP数据、SRAP数据和AFLP与SRAP整合数据进行聚类分析，聚类结果与枣种质地理来源关系密切。 6.基于AFLP和SRAP分析结果，在分子水平上，探讨了几组枣品种的亲缘演化关系: (1)酥圆铃与圆铃可能是同物异名；老婆枣可能是由核桃纹演化而来；延川狗头枣与圆铃的亲缘关系较近。 (2)磨盘枣与圆铃枣品种群的亲缘关系较近，是由圆铃枣演化而来。 (3)宣城尖枣、义乌大枣与南京枣亲缘关系较近，推测为同一近缘系。 (4)宁阳六月鲜、孔府酥脆枣和疙瘩脆亲缘关系较近，推测为同一近缘系。 (5)葫芦长红与大马牙的亲缘关系极近；短果长红与其他长红枣品种群的品种的亲缘关系稍远。河南龙枣与河北龙枣亲缘关系极近，推测为同一近缘系，是由长红枣演化而来；串铃与长红枣的亲缘关系较远，并不属于长红枣品种群。 (6)大名布袋枣与尜尜枣亲缘关系较近，推测为同一近缘系。 (7)金丝小枣品系间的差异是DNA水平的差异；天津快枣、二秋枣、缨络枣、郎家园枣、长木枣、小木枣、马铃脆和金丝小枣的关系较近，是金丝小枣品种群的组成部分；无核小枣是由金丝小枣演化而来。 (8)馒头枣、沧县傻枣、大白铃、大瓜枣、大荔鸡蛋枣、溆浦鸡蛋枣、涪陵鸡蛋枣与临猗梨枣具有较近的亲缘关系，推测它们为同一近缘系。 (9)敦煌大枣和临泽大枣亲缘关系极近，推测为同一近缘系。 (10)临泽小枣和中宁小枣亲缘关系极近，推测为同一近缘系。 (11)大王枣、薛城冬枣和雪枣的亲缘关系较近。 (12)赞皇大枣株系间的差异是DNA水平的差异。 (13)婆枣株系问的变异程度较大；泡泡红、串干、沙枣与婆枣的亲缘关系较近，可能为同一近缘系。 (14)灵宝大枣和屯屯枣的亲缘关系较近，差异应该属于品种内株系间的差异。 (15)小平顶和朝阳圆枣的亲缘关系较近，为同一近缘系。 (16)胎里红和三变红的亲缘关系较远，并不是同一个品种。 (17)蒲城晋枣和耙齿枣的亲缘关系较近，可能为同一近缘系。 (18)稷山圆枣和柳罐枣的亲缘关系较近，可能为同一近缘系。 (19)茶壶枣与扁核酸的亲缘关系较近，推测茶壶枣可能是由扁核酸变异而来。 (20)日出、红颜和福枣3个韩国品种与中国枣品种亲缘关系较近，3个品种之间的遗传差异较大。 7.根据AFLP和SRAP数据整合后的聚类结果，对166个枣品种采用3种方法构建核心种质，比较了等位基因数、有效等位基因数、Nei's遗传多样性指数和Shannon's信息指数，表明采用逐步聚类法构建的枣核心种质代表性较好。枣核心种质包括50份资源，观测等位基因数、有效等位基因数、Nei's遗传多样性指数和Shannon's信息指数的保留率基本在95％以上，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

1.1枣种质资源研究进展

1.1.1枣种质资源的起源与演化

1.1.2枣种质资源的分布

1.1.3枣种质资源的调查、收集和保存

1.4.4枣种质资源的评价

1.1.5枣种质资源的分类与鉴定

1.1.6枣种质资源的创新

1.2植物核心种质研究进展

1.2.1核心种质的概念、特征

1.2.2核心种质的构建

1.2.3核心种质的应用

1.2.4核心种质研究概况

1.2.5木本植物核心种质的构建

1.3 AFLP技术及其在果树研究中的应用

1.3.1 AFLP技术的原理及特点

1.3.2AFLP技术在果树研究中的应用

1.4 SRAP技术及其在植物研究中的应用

1.4.1 SRAP技术的原理及特点

1.4.2 SRAP技术在植物学研究中的应用

1.5本研究的目的意义

2材料与方法

2.1供试材料

2.2主要仪器和试剂

2.2.1主要仪器

2.2.2式剂

2.3试验方法

2.3.1枣基因组DNA的提取

2.3.2模板DNA纯度和浓度检测

2.3.3 AFLP分析

2.3.4 SRAP分析

2.3.5扩增产物的变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分析

2.3.6凝胶银染程序

2.3.7引物筛选

2.3.8结果统计与数据分析

2.3.9供试枣品种核心种质的构建

2.4试剂配制

3结果与分析

3.1枣基因组DNA的提取

3.2供试材料的AFLP分析

3.2.1 AFLP引物筛选

3.2.2枣种质的AFLP分析

3.2.3基于AFLP标记的遗传多样性分析

3.2.4基于AFLP标记的聚类分析

3.3供试材料的SRAP分析

3.3.1多态性分析

3.3.2遗传相似性分析

3.3.3基于SRAP标记的聚类分析

3.4 AFLP和SRAP数据的综合分析

3.4.1 AFLP和SRAP在枣种质问扩增结果的比较

3.4.2 AFLP和SRAP聚类分析结果的比较

3.4.3 AFLP和SRAP数据在枣种质分类中的综合利用

3.5供试枣品种核心种质的构建

3.5.1枣核心种质构建方法

3.5.2各样本群的遗传多样性比较

3.5.3取样比例的确定

4讨论

4.1 AFLP和SRAP标记在枣种质资源研究中的应用

4.2枣DNA水平的遗传多样性

4.3几组枣品种或品系的亲缘演化关系

4.3.1酥圆铃、核桃纹、老婆枣、大柿饼枣、延川狗头枣、圆铃新1号与圆铃的关系

4.3.2磨盘枣与圆铃枣品种群的关系

4.3.3义乌大枣、南京枣和宣城尖枣的关系

4.3.4宁阳六月鲜、孔府酥脆枣和疙瘩脆的关系

4.3.5龙枣和长红枣品种群的关系

4.3.6串铃和长红枣品种群的关系

4.3.7大名布袋枣与尜尜枣的关系

4.3.8几个枣品种和金丝小枣品种群的关系

4.3.9馒头枣、大荔鸡蛋枣、涪陵鸡蛋枣、临猗梨枣等的关系

4.3.10敦煌大枣和临泽大枣的关系

4.3.11临泽小枣和中宁小枣的关系

4.3.12大王枣、薛城冬枣、雪枣的关系

4.3.13赞新大枣和赞皇大枣的关系

4.3.14泡泡红、串干、沙枣、新乐大枣和婆枣的关系

4.3.15灵宝大枣和屯屯枣的关系

4.3.16小平顶和朝阳圆枣的关系

4.3.17三变红和胎里红的关系

4.3.18蒲城晋枣和耙齿枣的关系

4.3.19稷山圆枣和柳罐枣的关系

4.3.20茶壶枣和扁核酸的关系

4.3.21韩国枣品种的亲缘关系

4.4枣的种下划分

4.5枣核心种质的构建

4.5.1构建核心种质的数据

4.5.2核心种质的取样比例

4.5.3核心种质构建的取样方法

4.5.4核心种质的代表性、多样性和实用性

5结论

参考文献

在读期间发表的学术论文

发表论文一

发表论文二

作者简历

致谢

附录1

附录2

附录3