我国肉苁蓉属内亲缘关系及遗传多样性分析

摘要

肉苁蓉(Cistanche Herba)是我国传统名贵中药材，素有“沙漠人参”之称，其基原植物为列当科肉苁蓉属全寄生草本植物荒漠肉苁蓉（C.deserticola）和管花肉苁蓉(C.tubulosa)，主要分布于我国西北干旱地区。由于人们过度采挖，肉苁蓉野生资源已濒临枯竭。本研究系统收集了我国肉苁蓉主产区的肉苁蓉属植物样品，并对每份样品的寄主植物进行鉴定;利用ITS序列探讨了肉苁蓉属种间亲缘关系及其与寄主植物之间的联系;随后从形态学水平和分子水平分析肉苁蓉不同种群遗传多样性及遗传结构，推测其遗传结构与寄主及地理环境的联系，为肉苁蓉种质资源的保护及栽培引种提供理论依据。主要研究结果和结论如下: (1)寄主鉴定结果表明，荒漠肉苁蓉和管花肉苁蓉寄主植物较为专一，分别为梭梭属（Haloxon spp.）和柽柳属（Tamarix spp.）植物;采集到的盐生肉苁蓉(C.salsa)寄主植物共有2科6个属，不同样品采集区域的寄主植物种类不同。ITS序列单倍型丰富程度:盐生肉苁蓉(29.7％)＞沙苁蓉(17.4％)＞荒漠肉苁蓉(16.3％)＞管花肉苁蓉(3.8％)。沙苁蓉和列当聚为一支，管花肉苁蓉、荒漠肉苁蓉、盐生肉苁蓉聚为一支，荒漠肉苁蓉和盐生肉苁蓉在聚类树上不能分开，盐生肉苁蓉种内遗传结构与寄主不相关，在不同分布区域出现了一定的种内分化。 (2)表型多样性观测结果显示，三种肉苁蓉属植物表观性状变异丰富，9项性状指标有8项在种间存在显著差异，种间变异明显大于种内变异。三种肉苁蓉性状总体变异系数以着花密度最大(71.1％)，筒长变异系数最小(15.9％)。不同居群间表型性状分化明显，其中着花数平均变异系数最大(46.5％)、筒长的平均变异系数最小(10.0％);D4（精河）居群的平均变异系数最大(41.1％)、S3（裕民）居群的平均变异系数最小(13.5％)。系统聚类显示，在欧氏距离15左右，肉苁蓉样品分为三大类群，荒漠肉苁蓉和盐生肉苁蓉居群未能完全分开，但明显区分于管花肉苁蓉居群T1、T2、T3，不同居群呈斑块状分布，每一类群具有相似的形态特征。 (3)肉苁蓉属种子和花粉扫描电镜观测结果显示，荒漠肉苁蓉、管花肉苁蓉、盐生肉苁蓉花粉粒均为单孢花粉粒，花粉赤道面视图呈橄榄球形或扁球型，具三孔沟;极面为三裂圆形。管花肉苁蓉花粉粒最大，荒漠肉苁蓉次之，盐生肉苁蓉最小。管花肉苁蓉花粉粒表面具不规则长条状纹饰，荒漠肉苁蓉和盐生肉苁蓉花粉粒表面为规则的颗粒状纹饰。肉苁蓉属种皮均由大小不等的多边形细胞构成，每个物种由底端至顶端种皮细胞层数较恒定，可作为重要的分类依据，管花肉苁蓉种子球形，种皮细胞约为10～11层，顶点与细胞之间有间隙;荒漠肉苁蓉种子大多为卵形、长球形或水滴形，种皮细胞为13～15层，部分种子顶点与细胞之间有间隙。盐生肉苁蓉种子为长圆形、卵形、球形，种皮细胞为10～15层，种子顶点与细胞之间无间隙，细胞内背斜壁呈规则的条状纹饰。种子形态变异程度为盐生肉苁蓉＞荒漠肉苁蓉＞管花肉苁蓉;且在不同分布区域种子有其特有的形态变异，变异与寄主不相关。 (4)基于肉苁蓉叶绿体基因组筛选出10对SSR引物，在不同种间均能扩增出条带，具有较好的通用性。通过对32个种群225份样品分析得出，三种肉苁蓉整体遗传多样性水平均较高，盐生肉苁蓉遗传分化系数(0.4822)＞荒漠肉苁蓉(0.3966)＞管花肉苁蓉(0.1605)，近交系数(Fis)管花肉苁蓉(0.1119)＜盐生肉苁蓉(0.5698)＜荒漠肉苁蓉(0.6217)，这表明荒漠肉苁蓉和盐生肉苁蓉居群间近交较频繁，管花肉苁蓉多分布于南疆塔克拉玛干沙漠，无明显山脉阻隔，群体间基因交流明显。对不同居群样品的分析结果表明，新疆塔城和吉木萨尔两个野生居群肉苁蓉遗传多样性水平较高，人工种植居群遗传多样性尚未低于野生居群。聚类结果显示，肉苁蓉属居群间的遗传距离与地理距离之间有显著的相关性，推测地理隔离为肉苁蓉属植物种群分化的重要原因。

目录

声明

摘要

引言

一、相关研究进展

1．肉苁蓉属植物分类研究概况

2．肉苁蓉在我国的分布及人工种植现状

3．肉苁蓉属植物遗传多样性研究进展

二、研究目的

三、主要研究内容和方法

第一章肉苁蓉属寄主植物种类鉴定及肉苁蓉属内亲缘关系分析

一、肉苁蓉属样品寄主植物种类鉴定

1．材料及方法

2．结果分析

3．结论

二、肉苁蓉属植物种间亲缘关系分析

1．材料及方法

2．结果分析

3．结论

第二章不同居群肉苁蓉形态多样性分析

一、肉苁蓉植株形态多样性分析

1．材料与方法

2．结果与分析

3．结论

二、肉苁蓉属花粉形态多样性研究

1．材料及方法

2．结果分析

3．结论

1．材料及方法

2．结果分析

3．结论

第三章肉苁蓉属植物微卫星(SSR)引物开发及遗传多样性分析

一、肉苁蓉属微卫星(SSR)引物开发

1．材料及方法

2．结果分析

3．结论

二、基于SSR标记的肉苁蓉属植物遗传多样性分析

1．材料及方法

2．结果分析

3．结论

全文总结与讨论

参考文献

致谢

作者简介