西南区野生马蹄金遗传多样性研究

西南区野生马蹄金遗传多样性研究

论文摘要

马蹄金是目前运用较广泛的草坪植物,在我国西南地区有丰富的野生资源,极具开发利用价值。本试验以西南地区收集的23份野生马蹄金种质材料为研究对象,从种群生态、形态学水平、生理特性、DNA水平揭示其遗传多样性,初步探讨了其遗传结构,并以美国进口品种普通马蹄金(Dichondra)为对照从外部形态及抗性方面与野生材料进行比较研究,为进一步筛选马蹄金新品种选育和开发利用奠定基础。研究结果表明:(1)在本调查区域内,野生马蹄金分布于海拔300~1970m间;采集地年均温在14℃~18.1℃,年均相对湿度63%~81%,气候多属于亚热带湿润季风气候。对土壤要求不高,在黄壤、黄红壤、红壤、砖红壤、紫色土等多种土壤类型中都有分布。其分布特征以片状分布为主,在群落中很少以伴生种出现。群落生境可以分为:河滩草地型(田坎、沟边)、山地丘陵型(公路边和山坡)、林地型(树林下)。野生马蹄金材料在10个形态指标上出现较大变异,其中叶长、叶宽、草层高度、叶柄长、分枝数、主茎长以及叶片、匍匐茎颜色的变异都达到20%以上。相关分析表明:随着海拔的增加,马蹄金叶片面积相应增大(0.37-1.35cm2),叶柄增粗(0.47-0.80mm),叶片厚度变小(0.189-0.096mm)。聚类分析结果:23份野生材料可分为4个类群,分别是大叶高丛型、大叶矮丛型、小叶矮丛型、小叶短茎型。(2)对野生马蹄金材料抗病性研究表明,各材料间抗病性差异明显。其中发病率变幅为0.35%~29.84%,变异系数1.534;病斑数变幅0.77~67.1,变异系数为1.615。根据材料的发病情况和严重程度可将野生材料分为3个等级。其中SD200512感病最为严重,其受害程度远远大于其他材料,为高感材料;SD200407为抗病材料,其余材料感病程度界于二者间。(3)对马蹄金抗寒性的观察表明,不同材料越冬率、枯黄期和返青时间有差异,其中四川纳溪SD200310、大邑SD200406、重庆璧山SD200511、云南先锋YD200502、贵州打羊GD200501等地材料具有较好的抗寒性。(4)应用ISSR标记对23份野生马蹄金遗传多样性进行检测,结果表明:14个ISSR引物共产生138条扩增条带,多态性条带131条,多态性条带比率94.9%;扩增条带变幅6~15条,每个多态性引物平均能产生9.36条多态性带。野生马蹄金材料的遗传相似系数(GS)变化范围为0.211~0.871。运用ISSR标记能够揭示西南地区野生马蹄金较大的遗传多样性。基于遗传相似系数的UPGAM聚类分析表明,利用ISSR标记也可将供试材料完全区分开,23份野生马蹄金分为4大类。依据ISSR遗传相似系数(GS)划分的类群同地理分布也有一定关系。(5)根据采集地的生态环境的差异,可将23份马蹄金野生材料分为5个生态地理类群,即成都平原类群、盆周山区类群、川中丘陵类群、云南类群、贵州类群。对马蹄金各地理类群的遗传多样性指数分析表明:川中丘陵群体的遗传距离(GD)值最大,与之对应的衡量该群体多样性的Shannon指数(Ho)和Simpson指数(D)也是最大值。说明川中丘陵的几份材料的遗传多样性水平较其他类群高。对各地理类群而言,物种水平上的表型多样性Hsp=0.6286,而群体水平上的表型多样性H(group)=0.2807,类群内和类群间的表型多样性分别是Hwithin=0.4465和Hbetween=0.5535。表明类群内的遗传变异占总变异的44.65%,而类群间的遗传变异占总变异的55.35%,马蹄金野生材料地理类群间的遗传变异大于各地理类群内的遗传变异。(6)马蹄金除11月~2月停止生长外,其余时间均有开花。主要花期集中在4月~6月,7月~9月为结实期。四川地区野生材料中SD200301、SD200302、SD200303、SD200304、SD200310、SD200311均能结实。(7)种子发芽率测定结果表明:结实材料的种子活性有显著差异,其中SD200301、SD200302的种子活力指数最高(45.2),在未经处理的情况下它们的发芽率均达到50%以上。可望在今后进行种子生产,为马蹄金的有性繁殖提供基础。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 第一章 文献综述
  • 1 草坪植物遗传多样性研究概况
  • 1.1 遗传多样性的概念及研究意义
  • 1.2 遗传多样性的研究方法及应用
  • 1.2.1 形态学研究
  • 1.2.2 细胞学水平研究
  • 1.2.3 蛋白质水平研究
  • 1.2.4 分子标记研究
  • 2 马蹄金种质资源研究概况
  • 2.1 资源研究
  • 2.1.1 马蹄金分布与分类
  • 2.1.2 种质资源与育种研究
  • 2.1.3 生理、生态学特性研究
  • 2.2 应用研究
  • 2.2.1 坪用价值研究
  • 2.3 遗传特性研究
  • 3 立题背景
  • 第二章 马蹄金野生资源形态学性状遗传多样性研究
  • 1 前言
  • 2 材料与方法
  • 2.1 原始材料的采集
  • 2.2 试验地概况
  • 2.3 试验设计
  • 2.4 观测项目及测定方法
  • 2.4.1 数量性状
  • 2.4.2 质量性状
  • 2.4.3 物候期观察
  • 2.4.4 抗病性测定
  • 2.4.5 发芽生理测定
  • 2.5 统计分析
  • 3 结果与分析
  • 3.1 生境及生态分布
  • 3.2 群落组成
  • 3.3 生态特性
  • 3.3.1 抗旱性
  • 3.3.2 抗寒性
  • 3.3.3 耐荫性
  • 3.3.4 抗病性
  • 3.3.5 结实性及种子发芽率
  • 3.4 马蹄金材料形态性状变异
  • 3.4.1 叶部性状
  • 3.4.2 枝条性状
  • 3.4.3 马蹄金外部质量性状变异
  • 3.5 马蹄金主要形态性状的相关性分析
  • 3.6 因子分析
  • 3.7 形态聚类分析
  • 第三章 马蹄金野生资源ISSR遗传多样性分析
  • 1 前言
  • 2 材料与方法
  • 2.1 供试材料
  • 2.2 实验仪器及药品
  • 2.2.1 仪器
  • 2.2.2 药品及溶液配制
  • 2.3 基因组提取方法
  • 2.4 基因组DNA检测
  • 2.5 ISSR扩增反应体系的优化
  • 2.5.1 正交设计法
  • 2.5.2 PCR反应条件
  • 2.5.3 电泳
  • 2.6 ISSR引物的筛选
  • 2.7 统计分析
  • 3 结果与分析
  • 3.1 提取DNA浓度及质量
  • 3.1.1 DNA纯度与产率
  • 3.1.2 DNA电泳检测
  • 3.2 ISSR扩增反应程序
  • 3.3 ISSR扩增反应体系的优化
  • 3.4 ISSR扩增结果与分析
  • 3.4.1 标记多态性分析
  • 3.4.2 遗传相似性分析
  • 3.4.3 聚类分析
  • 3.4.4 各地理类群的遗传多样性指数
  • 第四章 讨论
  • 1 马蹄金分布范围和生境类型
  • 2 DNA提取方法
  • 3 ISSR反应体系优化及扩增结果
  • 4 马蹄金材料遗传多样性结果的讨论
  • 5 马蹄金ISSR标记与形态学性状标记结果的比较
  • 6 ISSR标记技术的展望
  • 7 马蹄金应用前景
  • 第五章 结论
  • 1 马蹄金抗逆性
  • 1.1 抗寒性
  • 1.2 抗病性
  • 2 马蹄金结实性
  • 3 马蹄金居群形态变异
  • 4 马蹄金ISSR-PCR最佳反应体系
  • 5 马蹄金ISSR标记的遗传多样性
  • 6 不同地理类群的遗传多样性
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录
  • 攻读学位期间发表的学术论文目录
  • 相关论文文献

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