萱草属（Hemerocallis spp.）种质资源亲缘关系及种内杂交新种质选择

论文摘要

全世界萱草属（Hemerocallis spp.）植物现有14种。其中,中国约有11种。萱草属的新品种在世界各地的园林景观和绿化中具有重要作用。所以,萱草属种植资源收集保存、评价利用研究,新种质的创新好新品种的选育,一直是世界园艺育种界的活跃领域之一。本研究在较为系统收集萱草种质资源的基础上,从形态、细胞和分子水平对萱草属9个种1变种、24个品种合计52份种质资源的亲缘关系、遗传多样性进行了评价;并利用其中部分种质资源进行了种质创新和新种植的选择,。主要研究结果如下: 1、21份野生种质资源的表型性状数值聚类分析表明:在距离系数D为2.4左右时,野生种质资源明显分为5个类群。其中,北萱草（Hemerocallis esculenta）与矮萱草（H. nana）的遗传距离值最小,为0.614;小萱草（H. dumortieri）北萱草、矮萱草、大苞萱草（H. middendorffii）、黄花菜（H. citrina）、北黄花菜（H. lilioasphodelus）间遗传距离（欧式平均距离）较小,为1.85;重瓣萱草（H. fulva var. kwanso）、折叶萱草（H. pliccata）之间遗传距离值较大,为7.997;重瓣萱草（H. fulva var.kwanso）与其它种类最大距离系数值最大,明显区别于其他种质资源,处于聚类图的最外层。两种不同的聚类分析方法所得的结果略有差异,但结果基本接近。2、26份萱草种质花粉粒经电镜扫描获得花粉粒表面纹饰扫描特征图,并分别测量花粉粒极轴长（P）,赤道轴长（E）,P/E,网眼大小,萌发沟长度五个指标,进行数值数值转换后作聚类分析发现,萱草属种间花粉粒形态特征聚类结果与形态学数值分析聚类结果在种间有相似性,品种间有部分相似性。国外两个典型品种可爱女士和柠檬奶油卷与黄花菜（H. citrina）和萱草（H. fulva）、大苞萱草（H. middendorffii）欧氏距离较近;国内典型品种“红底紫喉”、“昆明杏黄”与黄花菜和萱草、重瓣萱草、大苞萱草欧氏距离远;从浙江引种的大花萱草品种“墨紫”（H.×Hybrida）与黄花菜、萱草、重瓣萱草欧氏距离远,而与大苞萱草、黄花菜和北黄花菜欧氏距离较近;昆明地区栽培品种“昆明杏黄”与萱草、矮萱草（H. nana）和大苞萱草（H. middedorffii）花粉形态接近。。3、利用ISSR-PCR分子标记技术进行萱草属种间和品种间遗传多态性分析表明,从123条引物中筛选出的10条引物,在9种1变种24个品种共52份材料中得218条多态性条带,多态率接近100%。种间的有效等位基因平均数（Ne）为1.3199,平均期望杂合度（He）为0.2158,Shannon（I）多样性指数为0.3597。多态性谱带比例（PPB%）和总基因多样性（Ht）结果显示:野生种间（PPB%,100% / Ht,0.2510）>品种间（PPB%,,87.16%/ Ht,0.2475）,野生种间的遗传多态性要高于品种间的遗传多态性。基于Nei’s相似系数的遗传距离树状聚类图结果表明:参试种被聚为4组。其中,北黄花菜、黄花菜、萱草（H. fulva）、小萱草（H. mortieri）、重瓣萱草（H. fulva var. kwanso）为一组;西南萱草、折叶萱草（H. plica）和小黄花菜聚为另一组;黄花萱草（H. flava）和矮萱草各为一组。野生种间遗传距离为:0.0187～0.4941,种间平均遗传距离为0.3241,种间遗传距离差异明显。矮萱草与其他种间遗传距离大,接近0.4;黄花菜与北黄花菜的遗传距离小,仅为0.12。Nei’s相似系数的遗传距离树状聚类图结果与植株形态、花粉粒的纹饰聚类的结果同样具有类是的结果。4、本实验利用收集的种质资源进行了种内杂交种质创新试验。并根据两年的田间考种观察结果,在杂交组合内开展了萱草属杂交组合中的新种质、新品系的初步选择,以及不同杂种群体的遗传多样性分析。研究结果表明,杂交群体子代的多态性位点比例在:0.17～0.83之间。其中,3A2引物在48号杂交组合和52号杂交组合群体中扩增出的多态性位点比例最大值分别为0.83和0.80。其他引物在各杂交组合中扩增位点比例接近,在0.5～0.8之间。杂交子代个体间的遗传距离在杂交群体之间存在明显的不同。在52号杂交组合后代中遗传相似系数较近,该群体共35个个体中,30、31号单株与亲本的遗传相似系数值为0.93。9个个体与父本“金黄”遗传相系数接近,最近值为0.80;有15个单株与母本遗传相似系数接近,最近值为0.92;有11个单株首先与母本聚类,然后再与父本聚类。通过杂交后代的株高、开花习性、花型、花色等性状比较,从5个杂交优良组合中选出个9个新种质。5、经2004a～2006a的引种栽培,筛选出低温状态下能保持正常绿叶的种类11种,并经过2006a冬季最低温度-10.7℃的考验。经比较,筛选出耐寒的叶片冬绿的种质四种,分别是大花萱草品种中的“重瓣奶油卷”,“柠檬奶油卷”,北黄花菜和大花萱草品种H148-27。这些品种将在我国的观赏园艺新品种选育中将发挥重要的作用。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 引言
• 第一章 ISSR 分子标记在观赏植物种质资源遗传多样性和亲缘关系研究中的应用
• 1.1 植物遗传多样性研究方法
• 1.1.1 形态学水平的遗传多样性检测
• 1.1.2 染色体水平的遗传多样性检测
• 1.1.3 同工酶多样性的检测
• 1.1.4 DNA 水平的遗传多样性检测
• 第二章 萱草（Hemerocallis spp.）育种研究现状及趋势
• 2.1 种质资源收集及品种选育研究现状
• 2.1.1 种质资源收集与鉴定
• 2.1.2 杂交及倍性育种研究
• 2.1.3 回交育种研究
• 2.2 国内萱草育种研究现状
• 2.2.1 萱草属植物育种目标的确定
• 2.2.2 芳香种质资源收集整理
• 2.2.3 花期持续期研究
• 2.2.4 株型研究
• 2.2.5 适应性研究
• 2.2.6 自然能增殖能力研究
• 2.2.7 中国特产的萱草属种质资源花被特征研究
• 2.2.8 野生种质资源形态学特征研究
• 2.2.9 萱草属中国特有种核型及亲缘关系研究
• 2.3 栽培品种分类与观赏特性评价
• 2.4 引种适应性研究
• 2.5 栽培研究
• 2.6 耐盐碱性研究
• 2.7 新品种扩繁技术体系
• 2.7.1 外植体选择
• 2.7.2 启动培养基
• 2.7.3 激素种类及配比
• 2.8 国内萱草育种研究有待完善的问题
• 2.8.1 植物基因库建立的基础是详细的表型数值统计资料
• 2.8.2 花色、花型改良基因工程方面
• 2.8.3 保持和改良品种持续开花景观期方面的研究有待深入
• 第三章 萱草属（Hemerocallis spp.）种质资源表型性状研究
• 3.1 试验材料、方法
• 3.1.1 材料采集地点、方法
• 3.1.2 引种试验地与栽培设计
• 3.1.3 引种观察记载的性状和标准
• 3.2 数据统计和分析方法
• 3.2.1 表型性状统计方法
• 3.3 形态数值聚类分析结论
• 3.4 讨论
• 第四章 萱草属种质资源（Hemerocallis sp.）花粉粒形态特征与亲缘关系研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 花粉采集方法
• 4.1.2 花粉处理方法
• 4.2 花粉形态特征数值分析结果
• 4.2.1 萱草属植物花粉粒形态特征
• 4.2.2 利用SA56.1 软件对花粉粒形态特征数值聚类结果
• 4.2.3 建立种间欧氏距离及亲缘关系树状聚类图
• 4.2.4 品种间欧氏距离及聚类结果
• 4.2.5 品种与种之间的欧式距离值及聚类结果
• 4.3 讨论
• 图版萱草属26 份种质资源花粉粒电镜扫描图
• 第五章 萱草属种质资源（Hemerocallis sp.）ISSR 分子标记遗传多态性和遗传距离
• 5.1 材料
• 5.2 试验原理
• 5.2.1 试验样品采集
• 5.2.2 ISSR 扩增与检测
• 5.2.3 ISSR-PCR 扩增反应程序
• 5.2.4 PCR 产物的凝胶电泳
• 5.2.5 数据处理与分析
• 5.3 ISSR-PCR 反应体系优化试验
• 5.3.1 试验材料
• 5.3.2 反应体系优化
• 5.3.3 退火温度选择
• 5.3.4 反应产物的电泳与检测
• 5.3.5 结果
• 5.3.6 讨论
• 5.4 种质资源间遗传多态性
• 5.4.1 种间ISSR 遗传多态性
• 5.4.2 基因组DNA 遗传多态性
• 5.4.3 不同来源地野生资源间遗传多态性
• 5.4.4 品种间遗传多态性
• 5.5 ISSR-PCR 分析种间及不同来源地种间亲缘关系
• 5.5.1 萱草属种间亲缘关系
• 5.5.2 萱草不同来源地之间种质亲缘关系
• 5.5.3 采自云南地区的西南萱草亲缘关系
• 5.5.4 重瓣萱草异地聚类
• 5.6 ISSR-PCR 分析品种间亲缘关系
• 5.6.1 材料
• 5.6.2 品种间亲缘关系分析结果
• 5.7 讨论
• 第六章 萱草属（Hemerocalli sp.）种内杂交群体遗传多态性及新种质选择
• 6.1 材料与方法
• 6.1.1 实验材料
• 6.1.2 田间杂交实验设计
• 6.1.3 种间、品种间杂交结果统计
• 6.1.4 杂种分子鉴定DNA 提取及DNA 浓度和质量检测
• 6.1.5 ISSR 反应
• 6.1.6 反应产物的电泳与检测
• 6.1.7 数据处理与分析
• 6.2 结果分析
• 6.2.1 基因组DNA 的提取和检测
• 6.2.2 ISSR-PCR 扩增结果
• 6.2.3 种内杂种F1 群体单株ISSR-PCR 鉴定
• 6.2.4 杂交组合群体遗传多态性
• 6.2.5 各杂交组合遗传距离与亲缘关系
• 6.3 F1 单株表型特征与亲本表型特征比较
• 6.4 F1 新种质的选择
• 6.5 讨论
• 6.5.1 各组合中亲本的可育性及利用
• 6.5.2 遗传距离与杂种表现
• 第七章 选育南京地区冬绿萱草
• 7.1 寒冷适应性与植物内源激素变化关系
• 7.1.1 脱落酸与植物的抗逆性
• 7.2 试验材料
• 7.3 试验仪器设备试剂
• 7.3.1 实验设备
• 7.3.2 试剂
• 7.3.3 试验步骤
• 7.4 实验结果
• 7.5 讨论
• 7.5.1 花瓣的瓣化程度与耐寒关系
• 第八章 总结与讨论
• 8.1 萱草属植物种质资源收集、保存、评价和利用价值
• 8.2 不同水平种质资源遗传多样性和遗传距离研究结果
• 8.3 种内杂交新种质的特点及初步选择结果
• 8.4 研究过程中出现的问题与解决的方法
• 8.5 有待深入进行的研究
• 8.5.1 进一步补充引种深入品种选育研究
• 8.5.2 萱草属种质资源杂交基础研究
• 8.5.3 百合科不同属之间花色或花型遗传特征的综合利用
• 参考文献
• 详细摘要