虎杖育种关键技术初步研究

论文摘要

中药虎杖为蓼科植物Polygonum cuspidatum Sieb.et Zucc的干燥根和根茎。随着虎杖药用和经济价值的提高和各方面研究的不断深入,与虎杖资源相关的各项研究已受到重视,本论文在以下方面进行了研究。在抗旱研究方面,由于虎杖适宜生长在湿润的环境,如果提高虎杖的抗旱性,则有利于扩大虎杖的栽培面积,而这方面的研究尚未见报道,本论文以6个产地的虎杖为材料,研究了虎杖抗旱指标的选择与测定方法。选择的形态学指标包括：叶面积比、叶夹角、叶柄长度、花梗长度、苞片长度、花序长度；生理学指标包括：叶片相对含水量、过氧化物酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、脯氨酸、丙二醛。对这些指标在不同产地的虎杖间的变化规律进行了研究,以进一步建立虎杖抗旱评价体系,推动虎杖抗旱育种方面的研究。结果表明：1.不同产地虎杖形态结构特征相似,但是其叶形态指标存在较大差异,叶面积、叶夹角和叶柄长度三者与抗旱能力呈负相关；各个产地虎杖花期指标差异很小,对反应抗旱能力大小很微弱。上述虎杖的抗旱性从大到小依次为：药植园虎杖>都江堰虎杖>巴中虎杖>甘孜虎杖>峨眉虎杖。2.室内模拟水分胁迫下,随聚乙二醇-6000（PEG—6000）浓度的增大,叶片相对含水量（RWC）下降,水分饱和亏（WSD）上升,丙二醛（MDA）含量因品种的不同而略有差异,过氧化物氧化酶（SOD）及渗透调节物质脯氨酸（Pro）含量呈现下降趋势,过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）活性呈现上升的趋势。3.运用隶属函数法对不同品种虎杖的生理指标进行综合评价,其结果与形态指标得出的结果一致,药植园、都江堰虎杖为高抗品种,巴中和甘孜为中抗品种,峨眉虎杖抗旱性相对最低。在遗传多样性研究方面,为了探索新的分子标记技术在虎杖育种中的应用,本论文建立了虎杖基于iPBS分子标记的体系,并用iPBS技术对四川省内6个地区的9份虎杖种质资源进行了遗传多样性研究。结果表明：1.从50个iPBS引物中筛选出22个多态性较高的引物,对9个样品进行扩增,共得到161条扩增片段,其中66.5%的片段具有多态性,平均每个引物可扩增出4.86个多态性片段。UPGMA聚类结果表明,利用iPBS技术,当遗传相似遗传系数0.79为阈值,根据亲缘关系的远近,可将供试材料分为5类。2.多样性分析结果表明,虎杖种质资源在分子水平上存在较大差异,依据iPBS分子标记划分的虎杖基因型与地域性有密切关系,可为进行虎杖种质资源分类和育种提供参考。以上这些研究,为虎杖育种方面的初步研究,有助于筛选出有价值的抗旱的虎杖品种资源；但由于药用植物的特殊性,其品质的好坏往往起着决定性的作用。本研究鉴定出优越虎杖抗旱品种,为下一步从抗旱育种和“成分育种”两方面综合进行虎杖抗旱育种的研究奠定基础,为虎杖种质管理、核心种质建立和育种提供依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1. 文献综述
• 1.1 植物抗旱性的研究
• 1.1.1 植物的形态性状与抗旱性的关系
• 1.1.2. 植物的生理性状与抗旱性关系
• 1.1.2.1. 叶片水分生理指标与抗旱性
• 1.1.2.2. 渗透调节
• 1.1.2.3 细胞的质膜特性与抗旱性
• 1.1.2.4. 酶活力与抗旱性
• 1.1.3 植物抗旱性综合评价的指标
• 1.1.3.1 植物组织含水量、相对含水量及水分饱和亏
• 1.1.3.2 渗透调节物质及细胞膜透性
• 1.1.3.3 光合作用指标
• 1.1.3.4 保护酶系统
• 1.1.3.5 膜脂过氧化作用及其代谢中间产物
• 1.1.3.6 植物抗旱性综合评价
• 1.2 分子标记辅助育种的研究
• 1.2.1 分子标记概述
• 1.2.2 基于反转录转座子的分子标记的研究现状
• 1.2.2.1. 早期基于RTN分子标记体系
• 1.2.2.2. iPBS技术
• 1.2.2.3. 基于RTNs分子标记在遗传育种中的应用
• 1.2.3 本研究的目的和意义
• 2. 实验内容
• 2.1 虎杖抗旱评价体系的建立
• 2.1.1 材料及来源
• 2.1.2 试验地概况
• 2.1.3 实验方法
• 2.1.3.1 形态指标的测定
• 2.1.3.2 PEG模拟干旱
• 2.1.3.3 抗旱指标综合评判方法
• 2.1.4 结果与分析
• 2.1.4.1 形态特征与抗旱性关系比较
• 2.1.4.2 PEG模拟干旱胁迫对不同产地虎杖的生理影响
• 2.1.4.3 不同产地虎杖抗旱性综合评价
• 2.1.5 讨论
• 2.2 虎杖iPBS反应体系的建立
• 2.2.1 实验原理
• 2.2.2 实验材料
• 2.2.2.1 植物材料
• 2.2.2.2 实验仪器及试剂
• 2.2.3 试验方法
• 2.2.3.1 虎杖DNA提取
• 2.2.3.2 DNA检测
• 2.2.3.3 PCR反应体系,反应程序及反应产物的检测
• 2.2.3.4 引物筛选
• 2.2.3.5 iPBS反应体系的优化
• 2.2.4 结果与分析
• 2.2.4.1 DNA电泳结果
• 2.2.4.2 引物的筛选结果
• 2+浓度对iPBS扩增的影响'>2.2.4.3 Mg²⁺浓度对iPBS扩增的影响
• 2.2.4.4 dNTPs浓度对iPBS扩增的影响
• 2.2.4.5 模板DNA含量对iPBS扩增的影响
• 2.2.4.6 引物浓度对iPBS扩增的影响
• 2.2.4.7 TaqDNA聚合酶对iPBS扩增的影响
• 2.2.5 讨论
• 2.3 虎杖基于iPBS技术的遗传多样性研究
• 2.3.1 实验材料
• 2.3.2 试验方法
• 2.3.2.1 虎杖DNA提取
• 2.3.2.2 iPBS-PCR扩增
• 2.3.2.3 扩增产物的检测
• 2.3.2.4 数据处理
• 2.3.3 结果与分析
• 2.3.3.1 虎杖DNA提取结果
• 2.3.3.2 PCR扩增结果
• 2.3.3.3 遗传相似性系数分析
• 2.3.3.4 iPBS分子标记揭示虎杖种质资源间的遗传关系
• 2.3.4 讨论
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 公开发表的学术论文、专著及科研成果