瀕危植物夏蠟梅(Sinocalycanthus chinensis)繁殖器官變異與遺傳多樣性研究.pdf

1、本文以珍稀瀕危物種夏蠟梅(Sinocalycanthus chinensis)為研究對象，研究了片段化生境對夏蠟梅繁殖器官以及遺傳多樣性的影響，并通過對野生居群內(nèi)和居群間的人工雜交，了解不同距離花粉雜交后果實、種子的形態(tài)變異，試圖從交配成功率以及雜交后代果實、種子的性狀來探討夏蠟梅的最適異交距離，為夏蠟梅的繁衍和復(fù)壯提供理論基礎(chǔ)。研究結(jié)果如下：
　　 ⑴對浙江臨安大明山(DMS)、天臺大雷山(DLS)和安徽龍須山(LXS)3個主

2、要分布地夏蠟梅的花、果實、種子等繁殖器官變異進行分析，結(jié)果表明，夏蠟梅繁殖器官的變異普遍存在于居群間和居群內(nèi)，不同繁殖器官在不同居群間的變異程度不同，同一繁殖器官不同性狀指標在不同居群間的變異程度不同，這既與遺傳因素有關(guān)，也與環(huán)境因子的影響密不可分。繁殖器官在居群間出現(xiàn)了一定程度的表型分化，DLS居群的花外瓣較大、花瓣數(shù)量較多，DMS居群雌蕊數(shù)和雄蕊數(shù)較多，LXS居群的雌蕊長要顯著大于另兩個居群；果實重量和大小以DMS居群最高，DLS居

3、群次之，LXS居群最小，居群間大部分指標差異顯著，果實形狀DLS居群比其余兩個居群要寬短，差異顯著；種子大小和重量均以DLS居群最大，DMS居群和LXS居群相對較小，差異顯著，LXS居群在形態(tài)上較其余兩個居群狹長，差異顯著。微生境的異質(zhì)性和居群隔離以及遺傳漂變均可能導(dǎo)致夏蠟梅居群間的分化。
　　 ⑵以臨安大明山(DMS)居群作為母本，分別授以3今主要分布地的花粉，臨安境內(nèi)不同居群的花粉，DMS居群內(nèi)不同距離的花粉，統(tǒng)計結(jié)實率、結(jié)

4、籽率，并對雜交后果實和種子形態(tài)變異進行分析，結(jié)果表明，不同處理的結(jié)實率、結(jié)籽率以及每果種子數(shù)存在差異。3個主要分布地的雜交處理中，以LXS花粉源的親和性最差，距離最遠的DLS花粉源和最近的DMS花粉源其親和性均相對較好；在臨安境內(nèi)不同居群雜交處理中，清涼峰(QLF)花粉源親和性最差，塔沙降(TSJ)花粉源的每果種子數(shù)也較低；而居群內(nèi)不同距離的雜交中，相距30～50m左右所得到的結(jié)實率和結(jié)籽率最低，相距80～100m左右得到的每果種子數(shù)最

5、低。這種差異可能與基因型的交配親和性以及環(huán)境因子相關(guān)。夏蠟梅雜交處理后果實和種子形態(tài)變異普遍存在，Kruskal-Wallis檢驗的結(jié)果表明，在同一尺度下，除了種子長寬比在居群內(nèi)雜交處理組之間無顯著差異外，其余各種子性狀均呈極顯著差異，表明不同花粉源對雜交后種子的性狀具有很大影響。果實性狀在居群內(nèi)不同距離雜交處理組間的變異存在，但只有部分性狀有極顯著差異，而在3個主要分布地雜交處理組間以及臨安境內(nèi)不同居群雜交處理問所有性狀均有極顯著差異

6、，表明不同花粉源對果實性狀也有很大影響。3個主要分布地雜交后代的果實整體性狀指標都以DMS花粉源相對較大，LXS花粉源最小，種子在重量和大小上都以DLS花粉源最高，且與另兩個花粉源差異顯著；臨安境內(nèi)不同居群間雜交后果實和種子整體性狀以SXW花粉源最高，DMS花粉源性狀也相對較高，而QLF花粉源和塔沙降(TSJ)花粉源雜交后代性狀相對較小，且大部分指標與SXW和DMS花粉源差異顯著(果實長、果實重、每果種子數(shù)、果殼重、種子重和種子長)；居

7、群內(nèi)的雜交組間后代性狀也存在差異，但果實差異不顯著，種子性狀差異主要是在YJⅡ(相距30～50m)與其它處理組間，5個種子性狀指標均以YJⅡ最小，且種子重、種子長和種子厚與其它處理組的差異顯著，其余處理組間差異均不大。
　　 ⑶用ISSR分子標記分析了浙江臨安大明山(DMS)、天臺大雷山(DLS)和安徽龍須山(LXS)夏蠟梅主要分布地3個夏蠟梅居群的遺傳多樣性和遺傳分化，結(jié)果表明，夏蠟梅物種水平的遺傳多樣性較高，而居群水平的遺傳

8、多樣性較低。各居群無論是多態(tài)位點百分率(P)、Shannon信息指數(shù)(I)還是Nei基因多樣性指數(shù)(h)都以DMS居群最高，LXS居群次之，DLS居群最低。AMOVA分子變異顯示，夏蠟梅居群內(nèi)和居群間均存在遺傳變異，居群間出現(xiàn)顯著地遺傳分化(Gst=0.6050)。夏蠟梅居群間的基因流極低，只有0.3264，認為極低的基因流是造成夏蠟梅居群間遺傳分化的主要因素。UPGMA聚類分析表明，地理距離較近的DMS和LXS居群聚為一類，而距這兩個

9、居群較遠的DLS居群自成另一類，表明因居群隔離而造成基因交流障礙是導(dǎo)致遺傳分化的主要因素。
　　 ⑷對繁殖器官變異與遺傳多樣性進行了相關(guān)性分析，3個居群的花和果實變異與遺傳多樣性都沒有顯著相關(guān)性，因此，推測可能是遺傳以外的因素是導(dǎo)致夏蠟梅居群內(nèi)花部形態(tài)和果實形態(tài)發(fā)生變異的主要原因；而種子變異與遺傳多樣性具有正相關(guān)，其中與Shannon信息指數(shù)和Nei基因多樣性指數(shù)的相關(guān)性達到極顯著水平，表明遺傳多樣性可能是導(dǎo)致夏蠟梅居群內(nèi)種子發(fā)