瀕危植物長序榆遺傳多樣性及對水分適應(yīng)性研究.pdf

1、長序榆(Ulmus elongata)，屬于榆科植物，是1979年發(fā)現(xiàn)的一個榆屬新種，落葉喬木，為國家Ⅱ級重點保護植物。由于受環(huán)境變遷和人類活動的影響，長序榆的生境出現(xiàn)嚴重的片段化，種群規(guī)模和種群內(nèi)個體的數(shù)量逐漸減少，因此必須要開展對長序榆種群瀕危原因的研究，以期為制定合理和有效的保護措施提供依據(jù)。
　　 本文從宏觀和微觀兩個方面，在分子生物學和植物生理學的基礎(chǔ)上對長序榆進行了研究。通過ISSR標記技術(shù)，對長序榆種群的遺傳多樣性

2、和遺傳變異進行研究，探討種群間的遺傳結(jié)構(gòu)和種群間的基因交流，從微觀方面闡明長序榆瀕危的原因;并從生理學的角度來研究外界環(huán)境尤其是水分脅迫對長序榆生長的影響，從宏觀方面闡明環(huán)境改變對長序榆的正常生長造成的影響，揭示長序榆對不同環(huán)境條件的適應(yīng)過程和對策，以期對長序榆保護策略的制定提供一定的科學依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　 1、通過單因素試驗和正交試驗兩種方法對影響長序榆ISSR-PCR反應(yīng)的反應(yīng)程序和反應(yīng)體系進行了優(yōu)化，最終確定長

3、序榆ISSR-PCR的反應(yīng)程序為:94℃預(yù)變性3min，94℃變性30s，特定退火溫度下（隨引物不同而設(shè)定）退火30s，72℃延伸60s，共35個循環(huán)，然后72℃延伸10min，4℃保存。反應(yīng)體系總體積為25μl，其中包括:2.5μl Buffer(含Mg2+)，50ng模板DNA，1.2μmol/L引物，0.2 mmol/L dNTPs和2.5U的Taq酶。其中Taq酶對ISSR-PCR的影響最為顯著，其次為引物濃度，dNTPs對PC

4、R的影響最小。并利用優(yōu)化好的反應(yīng)程序和反應(yīng)體系成功篩選了11條ISSR引物用于長序榆遺傳多樣性的研究。
　　 2、利用11條ISSR引物對7個長序榆種群的遺傳多樣性和遺傳分化進行了研究。結(jié)果表明:11條引物共擴增出了85條條帶，其中70條條帶為多態(tài)性條帶，多態(tài)性百分率(PPB)介于33.33％～100％之間。在物種水平上，長序榆的遺傳多樣性較高(PPB=82.35％，I=0.3959，H=0.2585);在種群水平上，長序榆的遺

5、傳多樣性則較低(PPB=29.07％，I=0.1733，H=0.1191)。種群間的遺傳分化系數(shù)(Gst=0.3682)表明，長序榆種群已經(jīng)產(chǎn)生了遺傳分化，并且種群間的遺傳分化小于種群內(nèi)，AMOVE分析驗證了這一結(jié)論，并進一步證明了在長序榆種群之間和種群內(nèi)部都產(chǎn)生了顯著的遺傳變異(P＜0.001)?；蛄鱊m為0.858，這說明長序榆種群間基因交流程度有限，這是導(dǎo)致長序榆種群產(chǎn)生遺傳分化的最主要原因。UPGMA聚類分析表明:長序榆的7個

6、種群可以分成2支，其中福建南平(FJNP)單獨一支，浙江臨安(ZJLA)和安徽歙縣(AHSX)、浙江松陽(ZJSY)和浙江遂昌(ZJSC)先聚在一起，然后與浙江開化(ZJKH)和江西武寧(JXWN)聚在一起。Mantel檢驗表明長序榆各種群間的遺傳距離與地理距離間存在極顯著的正相關(guān)性(r=0.7015，P=0.007)。
　　 3、以福建南平引種回來的長序榆幼苗為試驗材料，設(shè)置七個處理水平:對照組(CK)、輕度干旱(T1)、中度

7、干旱(T2)、重度干旱(T3)、飽和狀態(tài)(T4)、輕度水澇(T5)、中度水澇(T6)，研究不同的水分條件對長序榆幼苗脂質(zhì)過氧化及抗氧化系統(tǒng)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，水分脅迫初期，與對照組相比長序榆幼苗體內(nèi)的細胞質(zhì)膜透性、MDA含量和·OH含量呈上升趨勢，但是變化不明顯，葉綠素含量、Fo、Fm、Fv/Fm、ETR、Yield等有所下降，同時長序榆幼苗體內(nèi)的保護系統(tǒng)開始發(fā)揮作用，POD、SOD活性有所上升，植物體清除活性氧的速率較快，Pro和可溶性

8、糖含量也呈上升趨勢，有效降低了細胞的滲透勢，保證了膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為了防止光氧化對自身造成的傷害，NPQ上升，即光能轉(zhuǎn)化為熱能的比例升高。隨著水分脅迫的持續(xù)，長序榆幼苗自身的防御系統(tǒng)不能夠阻止活性氧對植物體造成的傷害，POD、SOD活性開始下降，Pro和可溶性糖含量上升，而細胞質(zhì)膜透性、MDA含量和·OH含量顯著上升，NPQ也呈上升趨勢，葉綠素含量、Fm、Fv/Fm、ETR、Yield等持續(xù)下降，中度干旱和重度干旱在第20天時Fo有所上

9、升，可能是產(chǎn)生了不可逆失活，此時使活性氧的增加超出了細胞的清除能力，導(dǎo)致活性氧積累增加，使得膜脂過氧化作用加重。在水澇脅迫初期，細胞質(zhì)膜透性、MDA、·OH含量在處理前期隨著水澇脅迫的加深還會低于對照組水平，葉綠素含量、Fo、Fm、Fv/Fm、ETR、Yield、NPQ都有所上升，這說明長序榆更適宜生長在較濕潤的環(huán)境中?；疑P(guān)聯(lián)度分析發(fā)現(xiàn)，水分對葉綠素熒光參數(shù)的影響較大，其次是SOD，說明長序榆幼苗的光合作用對水分的缺失較敏感。通過隸屬