苦楝聚合群體遺傳多樣性研究與核心種質構建.pdf

1、苦楝(MeliaazedarachL.)為速生、多功能可綜合利用的鄉(xiāng)土樹種，是高效、低毒的廣譜植物源農(nóng)藥之一；呈連續(xù)的星點狀分布，資源分散，破壞嚴重。對現(xiàn)有苦楝鄉(xiāng)土野生資源進行收集、保存及遺傳多樣性測定評價，為科學合理保護苦楝種質資源、遺傳改良、篩選優(yōu)異種質進行“林-藥”一體的規(guī)?；彤a(chǎn)業(yè)化生物農(nóng)藥開發(fā)奠定堅實基礎。 國內(nèi)外首次在苦楝物候區(qū)劃與物候多樣性研究的基礎上，針對苦楝散生點狀分布特性，依據(jù)散生樹種聚群理論與實驗模式，在苦

2、楝全分布區(qū)中分層抽取24個群體及其729個個體。按照群體間、群體內(nèi)個體間兩個層次，采集單果及葉片材料，進行了表型多樣性、梯度變異及表型區(qū)劃的研究；在苦楝表型區(qū)劃的基礎上進一步分層抽取8個苦楝群體，每群體30個個體進行了DNA分子標記(AFLP)遺傳多樣性研究；同步進行苦楝子代苗期性狀多樣性研究；并對表型、DNA分子標記(AFLP)以及子代苗期性狀的遺傳多樣性參數(shù)進行了耦合研究；構建出苦楝核心種質保存的樣本策略，提出了苦楝遺傳多樣性保護策

3、略，并營建了苦楝多點異地保存林。主要研究結果如下：1苦楝物候區(qū)劃與物候多樣性的研究對中國苦楝全分布區(qū)的70個氣象觀測點的8a(1994-2002)物候觀測數(shù)據(jù)進行量化分析評價，跟進應用主成分、聚類分析等方法，將苦楝全分布區(qū)劃分為11個物候區(qū)；對每個物候區(qū)進行物候多樣性分析以及物候多樣性梯度分析等，研究提出苦楝物候多樣性梯度變異與特征，為遺傳多樣性研究提供生態(tài)遺傳依據(jù)與內(nèi)容，也為苦楝種子區(qū)劃和種苗調撥、種質資源收集保存提供了科學依據(jù)。

4、 2表型多樣性研究(1)苦楝表型多樣性極其豐富。方差分析表明苦楝6組18個表型性狀在群體間和群體內(nèi)都存在極顯著差異(α=0.01)；葉片、單果、單果種子數(shù)、核果、種子、千粒重6組表型性狀的變異系數(shù)分別是24.59％、13.24％、16.82％、11.52％、11.5％、26.96％，平均為15.95％；群體間平均變異系數(shù)為14.01％；12個表型性狀的重復力平均值為0.50；表型分化系數(shù)群體間(54.47％)大于群體內(nèi)(45.53％

5、)。 (2)將5個地理氣候因子及對應的苦楝18個表型性狀因子進行典范相關分析，第一典范變量的特征根為0.9979(0.01水平極顯著)，占全部特征根的78％；跟進主成分分析將二元坐標降為1維數(shù)據(jù)軸，即表型性狀梯度值，苦楝表型性狀具很強的東北-西南地理梯度變異模式特點。用通徑分析揭示出各表型性狀對表型性狀梯度值的直接作用和間接作用，從側面證實了繁殖器官性狀穩(wěn)中求變的事實。 (3)對18個苦楝表型性狀，根據(jù)主成分分析和聚類分

6、析，將全分布苦楝表型多樣性劃分為五個大區(qū)及十個亞區(qū)，對各群體內(nèi)個體所在表型區(qū)進行了回判檢驗，證明區(qū)劃結果可靠性達93.8％。 3DNA分子標記(AFLP)遺傳多樣性研究苦楝群體間與群體內(nèi)遺傳多樣性真實存在。在苦楝表型多樣性研究的樣本中分層隨機抽樣8個群體240個個體基因組研究中，采用7對AFLP引物共獲得658條清晰譜帶，其中650條為多態(tài)帶，方差分析結果表明基因譜帶頻率在群體間差異極顯著(α=0.01)，方差分量貢獻率在群體間

7、占27.26％，群體內(nèi)占72.74％；發(fā)現(xiàn)13條特異譜帶。各群體多態(tài)位點百分率為51.4％～76.29％(種水平為98.78％)；等位基因數(shù)(A)為1.5410～1.7629(種水平為1.9878)；有效等位基因數(shù)(Ae)為1.1724～1.3231(種水平為1.3247)；Shannon信息指數(shù)(I)為0.1790～0.3077(種水平為0.3322)；遺傳多樣性(Ht)為0.1101～0.1969(種水平0.2060)。各引物對檢測

8、到遺傳分化系數(shù)(Gst)為0.1130～0.3053(種水平為20.43％)；基因流(Nm)為1.1378～3.9226(種水平為1.9477)。遺傳一致度平均為0.946；遺傳距離平均為0.05632，根據(jù)遺傳一致度進行UPGMA聚類分析。 4苦楝聚合群體子代苗期性狀多樣性研究苦楝苗期性狀多樣性豐富?？嚅缙谛誀钭儺愊禂?shù)均值為18.74％，群體間表型分化系數(shù)為44.55％，群體內(nèi)的變異大于群體間的變異；苗高和地徑單株遺傳力分別

9、為0.52和0.36，家系遺傳力分別為0.722和0.617，苗高與地徑遺傳相關系數(shù)為0.751；苦楝苗高生長呈典型“S”生長曲線，在不同觀測周期中，群體間、群體內(nèi)家系間生長節(jié)律經(jīng)t檢驗具不同程度的差異顯著性。 5苦楝遺傳多樣性的耦合研究通過苦楝物候多樣性、表型多樣性、DNA標記多樣性以及子代苗期性狀多樣性4個方面研究，揭示出苦楝在遺傳多樣性參數(shù)、遺傳多樣性的梯度變異、遺傳多樣性分布中心、樣本策略等方面耦合性較好。根據(jù)以上幾個層

10、次的耦合研究，確定苦楝的遺傳多樣性中心呈“傾斜帶狀”，在西北部隴南、渭南一帶延續(xù)至華中、華東一帶。 6苦楝聚合群體核心種質構建與種質資源保存綜合苦楝物候性狀、表型性狀和AFLP分子標記以及苗期性狀多樣性研究，對苦楝整體資源分析比較，擬合出苦楝群體間、群體內(nèi)個體間樣本策略，并對苦楝種質資源的保護提出“8+1”群體(每苦楝表型區(qū)至少1個苦楝群體)，每群體保存28個個體的苦楝種質資源保護方案；在苦楝核心種質構建的基礎上，營建了苦楝多點