格氏栲居群遗传多样性研究

论文摘要

格氏栲属国家重点保护植物,是特产于我国中亚热带地区南缘的第三纪孑遗植物,由于人为破坏、自身生物学特性及自然环境等因素的综合作用,格氏栲资源已趋于枯竭。生物学因素是影响格氏栲种群濒危的主要因素之一,其中遗传结构、演化过程与物种濒危有着密切关系。为此,笔者首次应用ISSR分子标记技术对不同地理分布的格氏栲居群进行遗传多样性分析,主要研究结果:（1）利用改良的CTAB方法从格氏栲叶片中提取的DNA,产量高、质量好,均能满足ISSR分析要求;（2）对格氏栲ISSR-PCR反应体系进行优化,筛选出适合格氏栲的反应最佳体系,其扩增谱带清晰、多态性强,稳定性好。也参考一般ISSR分析反应程序,通过正交试验,确定适合格氏栲ISSR-PCR扩增程序为:94℃预变性5 min;94℃变性30 s;52℃退火45 s;72℃延伸1.5 min,变性延伸,循环34次;最后72℃延伸10 min。PCR扩增的体系（总体积20μL）为:模板DNA 20 ng,dNTP 0.10 mmol/L,10×PCR Buffer 2.0μL,引物0.2μmol/L,Taq酶0.75 U,ddH2O11.3μL,MgCl22.0 mM;（3）格氏栲居群遗传多样性ISSR分析。采用10条ISSR引物对74份不重复的格氏栲个体样本进行PCR扩增,每条引物均能产生清晰条带,共扩增出113条带,其中98条为多态性带,多态性比率为86.73%,较高的多态性表明格氏栲在物种水平上具有丰富的遗传多样性。借助SPSS13.0软件分析ISSR表型数据矩阵,计算各样品间的相似系数,建立亲缘关系聚类树状图,并以GD=0.19为界,结合聚类分析图,可将74份格氏栲种质分为三大类:第一类群包括了43份材料,主要为南平、三明和江西居群;第二类群包括了8份材料,以龙岩和建宁居群为主;第三类群包括了23份材料,主要为广东和广西居群。可见格氏栲居群间分子系统格局与其地理空间格局基本一致,存在显著正相关。由于地理距离接近,气候类型相似,基因交流可能性较大,因而遗传距离较小;反之地理距离较远,生态因子变化较大,格氏栲自然选择的压力则不同,在进化中形成了较大的遗传距离。聚类分析结果与地理自然分布规律基本一致,可结合野外种群调查与分子标记技术来评价格氏栲资源遗传多样性,进一步探讨格氏栲种群的亲缘地理学与遗传结构的时空变化规律。（4）POPGENE分析结果表明,格氏栲居群具有丰富的遗传多样水平（多态百分率PPB =86.73%,Nei’s基因多样度H=0.2791,Shannon’s信息指数I=0.4246）。总的遗传变异中有46.23%存在于居群间,居群内的遗传变异为53.77%,表明格氏栲居群间和居群内都存在比较显著的遗传分化。UPGMA聚类分析反映出格氏栲种群遗传距离与地理距离存在正相关性。依据格氏栲种群遗传学和生态学的研究结果,提出应加大对遗传多样性高的格氏栲种群保护力度,加强对各种群内的个体进行相互移栽和采种育苗移栽,促进种群间的基因流动,使各种群遗传多样性保持平衡,以最大限度地保存格氏栲资源的遗传多样性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 格氏栲种质资源概况和研究意义
• 1.2 格氏栲研究进展
• 1.2.1 生物学方面研究
• 1.2.2 生理学方面研究
• 1.2.3 生态学方面研究
• 1.2.3.1 C 循环
• 1.2.3.2 营养物质循环
• 1.2.3.3 生物量
• 1.2.3.4 森林土壤
• 1.2.3.5 种群生态学
• 1.2.4 森林培育方面研究
• 1.2.5 遗传多样性方面研究
• 1.3 分子标记的种类及特点
• 1.3.1 几种常见分子标记的比较
• 1.4 ISSR 分子标记技术的原理及其应用
• 1.4.1 ISSR 技术的原理
• 1.4.2 ISSR 分子标记技术的特点
• 1.4.3 ISSR 技术在植物种质资源遗传多样性研究中应用
• 1.5 研究内容与技术路线
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 技术路线
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 试验材料及预处理
• 2.1.2 主要试验仪器设备、试剂及溶液的配制
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 格氏栲基因组DNA 提取
• 2.2.2 格氏栲DNA 浓度及纯度测定
• 2.2.3 格氏栲种质总DNA 的ISSR-PCR 扩增反应体系优化
• 2.2.4 格氏栲ISSR-PCR 扩增程序
• 2.2.5 引物筛选及其退火温度确定
• 2.2.6 PCR 产物的检测
• 2.2.7 数据分析方法
• 3 结果分析
• 3.1 格氏栲模板DNA 的提取
• 3.2 ISSR 标记
• 3.2.1 ISSR-PCR 反应体系的建立
• 3.2.2 ISSR-PCR 引物筛选
• 3.2.3 ISSR-PCR 的扩增结果
• 3.2.4 ISSR 聚类分析
• 4 讨论
• 4.1 格氏栲基因组DNA 的提取与纯化
• 4.2 格氏栲ISSR 反应的稳定性和重复性
• 4.3 格氏栲居群遗传多样性分析
• 4.3.1 格氏栲居群遗传多样性特征
• 4.3.2 格氏栲各个地区种群遗传多样性差异
• 4.3.3 格氏栲遗传结构与基因流
• 4.3.4 格氏栲资源濒危状况的探讨
• 4.3.5 格氏栲遗传多样性的保护策略
• 5 总结
• 参考文献
• 附录
• 致谢