用分子標(biāo)記研究蠟梅種質(zhì)及山蠟梅復(fù)合體的遺傳多樣性.pdf

1、蠟梅屬屬于蠟梅科,是中國(guó)特有屬,包含的物種數(shù)很少,具有中國(guó)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(xué)成分、解剖學(xué)、細(xì)胞學(xué)及同工酶等方面對(duì)蠟梅屬植物進(jìn)行了大量的研究,但在DNA水平的研究報(bào)道很少,對(duì)該屬物種遺傳多樣性的了解甚少。至今仍存在著2個(gè)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(gè)問題,利用分子標(biāo)記技術(shù)研究了蠟梅栽培種質(zhì)的

2、遺傳多樣性和山蠟梅復(fù)合體自然居群的遺傳結(jié)構(gòu),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(jié)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(duì)引物總共擴(kuò)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(duì)引物擴(kuò)增出20.65條多態(tài)性帶。其中,引物組合E-AAA/M-CAC擴(kuò)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(guān)系,來自武漢與南京2個(gè)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(biāo)分析的結(jié)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(shì)。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(yīng)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(gè)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(dǎo)致南京與武漢的栽培種質(zhì)間發(fā)生遺傳分化的可能因?yàn)槭?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(shí)生苗繁殖、自然選擇育種)有關(guān)；其二,兩地的育種者根據(jù)當(dāng)?shù)貙徝烙^念的不同而采用了不同的選擇標(biāo)準(zhǔn),即對(duì)蠟梅自然變異的選擇和利用標(biāo)準(zhǔn)不一樣;其三,在最初育種時(shí),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(yīng)加強(qiáng)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(yīng)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(biāo)記輔助育種相結(jié)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(wù)。
　　 2.7個(gè)山蠟梅復(fù)合體自然居群遺傳結(jié)構(gòu)的ISSR分析
　　 (1)選出的12條引物總共擴(kuò)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(gè)引物擴(kuò)增出11.17條多態(tài)性帶。其中,ISR4與ISR20都擴(kuò)增出了18條多態(tài)性帶；ISR14與ISR21擴(kuò)增出的多態(tài)性帶比較少,都只有7條。
　　 (2)山蠟梅復(fù)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(duì)7個(gè)居群的分析結(jié)果是完全一致的,按照遺傳多樣性由高到低的順序,7個(gè)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(dá)到了極顯著水平(p＜0.001)。將7個(gè)自然居群分成3個(gè)組(GLYS+HNJH+HN

10、XN,JXAY,FJWYS+ZJLQ+ZJTS),進(jìn)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(gè)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(jié)果表明在山蠟梅地理居群間存在明顯的遺傳分化,而每個(gè)居群內(nèi)部存在著豐富的遺傳變異。
　　 (4)山蠟梅復(fù)合體自然居群的Gst為0.4334,表明在山蠟梅復(fù)合體的自然居群

11、間存在著極強(qiáng)的遺傳分化趨勢(shì)。GLYS、HNJH及HNXN3個(gè)相鄰居群間的Gst為0.2365,FJWYS、ZJLQ及ZJTS3個(gè)相鄰居群間的Gst為0.2460,表明山蠟梅復(fù)合體居群間的遺傳分化與居群間的地理距離有關(guān),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(fù)合體的基因流Nm=0.6537,表明由于長(zhǎng)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(gè)居群間的基因流Nm=1.6141；武夷山(FJWYS)、龍泉(ZJLQ)和泰順(ZJTS)3個(gè)居群間的基因流Nm=1.5325,這表明基因流在居群間的流動(dòng)情況與地理距離有關(guān),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(duì)較高,遺傳分化程度相對(duì)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(gè)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(gè)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(duì)較小(0.0829-0.1245之間)。
　　 (7)根據(jù)遺傳距離構(gòu)建的居群LPGMA聚類圖(圖8),根據(jù)Jaccard相似系數(shù)構(gòu)建的

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