用分子標記研究蠟梅種質(zhì)及山蠟梅復合體的遺傳多樣性.pdf

1、蠟梅屬屬于蠟梅科,是中國特有屬,包含的物種數(shù)很少,具有中國特色的傳統(tǒng)花灌木蠟梅以及極具開發(fā)潛力的山蠟梅均被包含在其中。近年來,雖然從宏觀的形態(tài)分類到微觀的化學成分、解剖學、細胞學及同工酶等方面對蠟梅屬植物進行了大量的研究,但在DNA水平的研究報道很少,對該屬物種遺傳多樣性的了解甚少。至今仍存在著2個問題沒有得到很好的解決,一是蠟梅的品種分類,二是浙江蠟梅與突托蠟梅的分類處理。本研究正是圍繞這2個問題,利用分子標記技術研究了蠟梅栽培種質(zhì)的

2、遺傳多樣性和山蠟梅復合體自然居群的遺傳結構,期望從分子水平尋找解決問題的有力證據(jù)。
　　 主要的研究結果如下:
　　 1.76份蠟梅栽培種質(zhì)(29份來自南京,47份來自武漢)的AFLP分析
　　 (1)8對引物總共擴增出了301條帶,大小在150bp-550bp之間,其中165條為多態(tài)性帶(多態(tài)率為54.82％),平均每對引物擴增出20.65條多態(tài)性帶。其中,引物組合E-AAA/M-CAC擴增出的多態(tài)性帶最多,有

3、30條；引物組合E-ATA/M-CAC產(chǎn)生的多態(tài)性帶最少,僅有7條。
　　 (2)76份蠟梅種質(zhì)的Jaceard相似系數(shù)在0.69(H101和H38)與0.95(H8和H9)之間,平均值為0.80。南京蠟梅種質(zhì)的Jaccard相似系數(shù)在0.73(N4和N23)與0.92(N37和N57)之間,平均值為0.82。武漢蠟梅種質(zhì)的Jaccard相似系數(shù)在0.69(H101和H38)與0.95(H8和H9)之間,平均值為0.80。

4、>　　 (3)UPGMA聚類圖將76份蠟梅種質(zhì)分成了7大類。蠟梅栽培種質(zhì)的聚類與其地理來源有很密切的關系,來自武漢與南京2個地區(qū)的蠟梅分別聚類,沒有出現(xiàn)交叉聚類的現(xiàn)象。主坐標分析的結果也顯示來自武漢的蠟梅種質(zhì)與來自南京的蠟梅種質(zhì)呈明顯的分離趨勢。這表明南京與武漢的蠟梅種質(zhì)之間存在著一定的遺傳分化。
　　 (4)蠟梅的花色、花的大小、花期及花型等表型特征在聚類圖中沒有明顯的分布規(guī)律。
　　 (5)76份蠟梅種質(zhì)資源的h與

5、I值分別為0.1563、0.2392,表明蠟梅的栽培種質(zhì)具有較高的遺傳多樣性。武漢蠟梅群體的PPL、h及I值(依次為52.49％、0.1582、0.2393)均高于南京蠟梅群體的相應值(依次為39.53％、0.1275、0.1920),表明武漢蠟梅種質(zhì)的遺傳多樣性比南京的高。
　　 (6)南京與武漢2個蠟梅栽培群體的AMOVA分析表明,絕大部分的遺傳變異
　　 (86.60％)來自于群體內(nèi)部,并且南京蠟梅群體與武漢蠟梅群

6、體間存在著極顯著差異(ΦST=0.134,P＜0.001；Bp=0.1729,P＜0.001)。
　　 導致南京與武漢的栽培種質(zhì)間發(fā)生遺傳分化的可能因為是:其一,與蠟梅的交配體系(以異交為主,靠昆蟲傳粉)和育種方式(實生苗繁殖、自然選擇育種)有關；其二,兩地的育種者根據(jù)當?shù)貙徝烙^念的不同而采用了不同的選擇標準,即對蠟梅自然變異的選擇和利用標準不一樣;其三,在最初育種時,兩地所選的種源有差異,而在以后的育種中,兩地在育種材料上缺乏

7、交流。因此,在今后的蠟梅育種中,不同的栽培區(qū)應加強相互引種,或者直接從還處于野生狀態(tài)的自然分布區(qū)引種,積極開展種質(zhì)問的交流,充分利用和開發(fā)稀有的種質(zhì)資源。另外,應將傳統(tǒng)的自然選擇育種與雜交育種、人工誘變育種及分子標記輔助育種相結合,培育出更優(yōu)的品種,為蠟梅的切花、盆栽等產(chǎn)業(yè)服務。
　　 2.7個山蠟梅復合體自然居群遺傳結構的ISSR分析
　　 (1)選出的12條引物總共擴增出了142條帶,大小在300bp-2800bp之

8、間,其中134條為多態(tài)性帶(多態(tài)率為94.37％),平均每個引物擴增出11.17條多態(tài)性帶。其中,ISR4與ISR20都擴增出了18條多態(tài)性帶；ISR14與ISR21擴增出的多態(tài)性帶比較少,都只有7條。
　　 (2)山蠟梅復合體的PPL、h與I分別為94.37％、0.2776、0.4207,表現(xiàn)出豐富的遺傳多樣性。在居群水平,PPL為39.44％-59.15％,平均值為48.59％;h為0.1239-0.1893,平均值為0.1

9、571；I為0.1878-0.2866,平均值為0.2373。PPL、h與I對7個居群的分析結果是完全一致的,按照遺傳多樣性由高到低的順序,7個居群依次排列為FJWYS＞ZJLQ＞JXAY＞GLYS＞HNJH＞HNXN＞ZJTS。
　　 (3)AMOVA分析表明,居群內(nèi)的遺傳變異與居群間的遺傳變異分別為49.65％、50.35％,并且其變異程度達到了極顯著水平(p＜0.001)。將7個自然居群分成3個組(GLYS+HNJH+HN

10、XN,JXAY,FJWYS+ZJLQ+ZJTS),進行嵌套式分子變異分析,發(fā)現(xiàn)來自居群內(nèi)、組間、及組內(nèi)居群間的遺傳變異分別為44.98％、33.36％、21.66％,如果只考慮組間與組內(nèi)2個水平,組間與組內(nèi)的遺傳變異分別為43.06％、56.94％。分子變異分析的結果表明在山蠟梅地理居群間存在明顯的遺傳分化,而每個居群內(nèi)部存在著豐富的遺傳變異。
　　 (4)山蠟梅復合體自然居群的Gst為0.4334,表明在山蠟梅復合體的自然居群

11、間存在著極強的遺傳分化趨勢。GLYS、HNJH及HNXN3個相鄰居群間的Gst為0.2365,FJWYS、ZJLQ及ZJTS3個相鄰居群間的Gst為0.2460,表明山蠟梅復合體居群間的遺傳分化與居群間的地理距離有關,地理距離越小,居群間的遺傳分化程度越低,但是即使在相鄰的居群間,仍然存在著比較大的遺傳分化。
　　 (5)山蠟梅復合體的基因流Nm=0.6537,表明由于長距離的地理隔離,居群間發(fā)生基因交流的頻率很低。陽朔(GLY

12、S)、江華(HNJH)和新寧(HNXN)3個居群間的基因流Nm=1.6141；武夷山(FJWYS)、龍泉(ZJLQ)和泰順(ZJTS)3個居群間的基因流Nm=1.5325,這表明基因流在居群間的流動情況與地理距離有關,在相鄰的居群間,有基因交流的發(fā)生。正是由于有基因交流的發(fā)生,使得相鄰居群間的遺傳一致度相對較高,遺傳分化程度相對較低。
　　 (6)GLYS與HNJH的遺傳一致度最高(0.9294),遺傳距離最小(0.0733),

13、GLYS與ZJTS間的遺傳一致度最小(0.7631),遺傳距離最大(0.2703)。GLYS、HNJH及HNXN3個居群間的遺傳一致度很高(均在0.91以上),遺傳距離很小(均小于0.1)。FJWYS、ZJLQ及ZJTS3個居群間的遺傳一致度也很高(0.8830-0.9205之間),遺傳距離也相對較小(0.0829-0.1245之間)。
　　 (7)根據(jù)遺傳距離構建的居群LPGMA聚類圖(圖8),根據(jù)Jaccard相似系數(shù)構建的

14、個體UPGMA聚類圖(圖6),以及主坐標分析(圖7)3種聚類的結果完全一致,7個居群按照地理位置的遠近明顯地聚成3類,即GLXS、HNJH與HNXN3個居群構成1類,居群JXAY獨自成1類,FJWYS、ZJLQ與ZJTS3個居群聚成1類。
　　 (8)遺傳距離與地理距離的Mantel檢驗,r=0.7744(P＜0.001),表明山蠟梅復合體自然居群間的遺傳距離與其地理距離間具有弱相關性。
　　 (9)通過分析居群的形態(tài)變