灰木莲种质资源遗传多样性研究

发布时间：2017-12-23 04:35

  本文关键词：灰木莲种质资源遗传多样性研究　出处：《中国林业科学研究院》2017年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：本研究以越南引进的12个灰木莲种源为试验材料,研究了灰木莲不同种源的种子形态、苗期生长、叶片表型性状及光合特性的差异性,利用SSR分子标记技术对灰木莲的遗传多样性和遗传结构进行研究分析,探讨了灰木莲的遗传变异规律,为灰木莲遗传改良及良种选育等提供理论基础。主要研究结果如下:1)灰木莲不同种源种子的形态变异分析。对12个灰木莲种源的种子的形态性状(种子长、宽、厚、千粒重和体积指数)的观测结果表明:灰木莲种子的平均长为6.15 mm,平均宽为5.04 mm,种子的体积指数(长×宽×厚)平均为95.88 mm3,千粒重为39.56g。灰木莲种子各性状的种源遗传力为0.169~0.478,家系遗传力为0.111~0.391。种子各性状的种源遗传变异系数(GCV)均大于家系,种子体积指数的种源遗传变异系数最大(20.25%)。种源TQ3的种子变异系数(CV)最大(48.79%),种源BK1的种子变异系数最小(5.16%)。2)灰木莲不同种源苗期生长变异研究。对12个种源1年生苗高和地径进行分析,灰木莲1年生苗的高和地径生长动态符合“慢-快-慢”的“S”型生长曲线。苗高生长的Logistic模型为H=60.72/(1+20.264*e-0.014t),决定系数为0.982;地径的生长模型为D=8.58/(1+8.27*e-0.012t),决定系数为0.996。1年生灰木莲苗高的遗传变异系数为3.86%,地径的遗传变异系数为13.33%。对灰木莲种源1.5年生苗木的生物量进行比较得知:灰木莲不同种源在苗高、地径、根冠比以及苗木质量指数等性状存在着显著差异(p0.05)。3)灰木莲不同种源叶片表型性状变异分析。对12个种源苗的叶片测量得知:灰木莲平均叶面积为58.25 cm2,叶均长为19.45 cm,叶宽平均为5.15 cm,叶周长平均为45.94 cm,叶柄平均长为1.45 cm,其长宽比为3.79,形状因子平均值为0.35,种源TQ1的叶面积最大,灰木莲种源间在叶表型性状存在着显著差异(p0.05)。在扫描电子显微镜下观察灰木莲叶片气孔器和表皮毛分布,气孔为平列型。灰木莲叶片下表皮的气孔器密度为127.38个·mm~(-2),表皮被毛平均长为182.66μm,气孔器长平均为30.50μm,气孔器平均宽为22.12μm,气孔器面积平均为529.18μm2,气孔的长宽比均值为1.38,其中,种源LC2的气孔器面积最小,LC4的气孔器面积最大。叶形态性状中叶柄长的遗传变异系数最大(11.99%),叶表型性状的遗传变异系数排列顺序为:叶柄长叶面积叶形状因子表皮毛密度叶周长表皮毛长度叶长气孔密度叶长宽比叶宽气孔器面积气孔器长气孔器宽气孔器长宽比。4)灰木莲不同种源苗期光合特性变异分析。灰木莲1.5年生苗的净光合速率平均值为7.00μmol·m~(-2)·s~(-1),种源TQ1的净光合速率最大(8.88μmol·m~(-2)·s~(-1)),种源LC2净光合速率最小(5.26μmol·m~(-2)·s~(-1));气孔导度大小平均为0.073 mmol·m~(-2)·s~(-1),胞间CO_2浓度平均值为231.58μmol·mol~(-1),蒸腾速率平均为2.10 mmol·m~(-2)·s~(-1),水分利用效率的平均值为3.66μmol·mmol~(-1),气孔限制值平均为0.47。种源间在光合性状都存在显著差异(p0.05)。经通径分析得知,胞间CO_2浓度、蒸腾速率和气孔导度是主要影响灰木莲叶片净光合速率的生理因子。其中TQ2、TQ3和LC3等3个种源综合光合性能较好,耐旱性较好,可用于灰木莲耐良种选育和培育。5)分析灰木莲各表型性状、光合生理特性与地理因子(经纬度、海拔)及降雨量的相关性,结果表明:海拔与千粒重呈极显著负相关,其相关系数为0.759;经纬度、降雨量与种子形态性状相关性不显著。气孔器的形态、表皮被毛密度和长度与经纬度呈不显著相关;叶片的周长、长宽比与经度呈显著正相关,叶片长宽比与纬度呈显著负相关,影响灰木莲叶表型性状变异的主要因素是经纬度。气孔导度与海拔、纬度呈正显著相关;经度与水分利用效率、气孔限制值呈负显著相关。地理因子对灰木莲表型性状及光合生理能产生显著影响。6)利用DTOPSIS和灰色关联度法对灰木莲12个种源的种子形态、苗期生长、叶片表型性状及光合特性等进行综合分析,综合评价值排名前三的种源依次为:TQ3、LC4、TQ1,排名后三位的种源分别是LC2、LC3和BK2。7)灰木莲种质资源SSR标记分析。参考木兰科植物中的86对SSR引物对灰木莲进行SSR-PCR扩增,最终筛选出8对多态性高、重复性好、特异性较强的SSR引物,一共扩增出133个等位基因。利用SSR标记对灰木莲种源的遗传多样性和遗传结构进行了分析以及评价。灰木莲在物种水平上,有效等位基因平均数为3.8个,Nei’s指数平均为0.592,Shannon指数平均为1.405,期望杂合度(He)和观察杂合度(Ho)分别是0.605和0.424。种源中PT1的遗传多样性最高,LC4的遗传多样性最低。灰木莲总遗传变异中有18.09%的遗传变异存在于灰木莲种源间,71.91%存在于灰木莲种源内个体间。基于遗传距离聚类将种源可分为三个大类群。灰木莲种源间遗传距离和地理距离相关性(Mantel检测)不显著,基因流(Nm)为2.264,表明种源间有较强的基因流。
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S792.99

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本文编号：1322476