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紫荆遗传多样性研究

作　者: 竺利波
导　师: 李悦；顾万春；李斌
学　校: 北京林业大学
专　业: 林木遗传育种
关键词: 紫荆天然群体栽培群体形态性状表型同工酶遗传多样性
分类号: S685.99
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

紫荆(Cercis chinensis),属于苏木科(Caesalpiniaceae)紫荆属(Cercis L.),分布于秦岭、伏牛山为中心的西北、华北、华中、中南等地的山林中,同时北起辽宁,南至广州均有栽培,是较耐低温的优良荒山绿化和园林观赏树种。由于长期没有得到认识,常常被作为杂木在农林业生产中被清杂,因此野生资源遭受破坏严重。本研究在勘查了解紫荆天然与人工栽培区基础上,依据紫荆群体分布和结实的实际现状,抽取了7个天然群体和2个栽培群体,采用群体/家系(个体)采样,每群体随机抽样30株个体。应用表型性状测定、同工酶分析相结合的实验手段,以所抽样采集到的紫荆7+2个群体为基础,对一套样本材料同步研究分析紫荆的遗传差异与遗传分化,揭示紫荆的遗传多样性。主要结果如下:(1)紫荆性状存在着丰富的群体间、群体内变异。叶、荚果、种子等14个不同性状在群体间差异显著,变异系数的变异变幅为3.23%～28.46%,方差分析表明紫荆研究性状在群体间和群体内差异都极显著(α=O.01)。紫荆群体平均分化系数(Vst)为0.323,群体内变异(67.7%)大于群体间变异(32.3%)。幼苗5个性状变异系数的变异幅度为6.94～18.36%。紫荆群体间在一些研究性状上呈随海拔和地理位置的连续变异:叶片和种子随海拔升高而逐渐变大;随着经纬度的增加,荚果形状从窄条形到宽条形变异,种子形状从近圆形到椭圆形变异。利用主成分分析可将研究紫荆群体划分为两大类,2个亚类。(2)同工酶分析显示,紫荆种群多态位点百分率P分别为35.71%,期望杂合度He分别为0.1056,观测杂合度HO分别为0.1670,与其它树种相比,紫荆的遗传变异水平偏低;群体间遗传分化度Gst为0.0989,遗传多样性中的90.11%存在于群体内;群体水平的基因流Nm值为2.6315。紫荆群体间的平均遗传距离D较小,为0.0141,各群体遗传一致度Ⅰ为0.9999～0.9709。紫荆栽培群体多态位点百分率P为21.43%,期望杂合度He为0.0804,观测杂合度HO分别为0.1553,均低于天然群体。利用群体间遗传距离进行的UPGMA聚类结果表明,紫荆自然分布区相对西部的2个群体和相对东部的2个群体分别聚为一亚类,这与其地理分布格局大致吻合,但群体间遗传距离与地理距离无明显相关性。紫荆在分子水平上遗传多样性偏低可能与其在历史上人为干预和破坏较为严重,而且经受繁殖瓶颈效应造成有效群体较小,以及现存林分基本上为次生林等因素有关。(3)运用同一套紫荆群体/个体的样本试材,将性状表型变异分析与同工酶变异分析所得数据进行耦合分析,显示其性状表型分析结果比同工酶分析结果有更大的变异性,能反映基因型及其与环境互作的效应;性状表型的群体间分化程度要比同工酶大的多;但2种方法揭示的群体间与群体内的遗传多样性的贡献率结论比较一致,群体内变异百分率高于群体间变异百分率,同时群体间聚类结果较一致,反映了较一致的群体间关系。根据以上耦合研究结果,确定紫荆的遗传多样性拟呈以秦岭为中心的分布特征。(4)根据紫荆研究性状指标变异及同工酶遗传多样性量化研究结果,初步确定紫荆的遗传多样性富集中心位于秦岭南麓及秦岭西段一带,与资源富集中心基本吻合,拟呈中心分布状态。因此,天然紫荆应重点保护秦岭西段的群体略阳、康县等以及秦岭南麓及靠近伏牛山一带的群体保康、户县等。另外,对栽培紫荆的保护也不能忽略。研究结果为紫荆的种质资源保存以及优良品种选育积累了数据,对紫荆属树种收集、保存和利用具有参考意义。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-9
引言  9
1 植物遗传多样性研究  9-20
  1.1 植物遗传多样性评价方法  10-12
    1.1.1 性状表型多样性参数分析  10-11
    1.1.2 细胞学标记及染色体标记  11
    1.1.3 生化标记及同工酶标记  11-12
    1.1.4 DNA标记  12
  1.2 遗传多样性研究的主要参数  12-13
  1.3 紫荆(属)国内外研究进展  13-17
    1.3.1 紫荆生物学的研究  13-15
    1.3.2 紫荆繁殖技术的研究  15
    1.3.3 开发利用研究  15-17
  1.4 紫荆(属)种质资源研究现状  17
  1.5 主要研究内容与研究思路  17-20
    1.5.1 主要研究内容  17
    1.5.2 研究的思路与技术路线  17-20
2 材料与方法  20-29
  2.1 研究群体概况  20-21
  2.2 实验材料  21-22
    2.2.1 试验材料  21
    2.2.2 紫荆试验苗木培育  21-22
    2.2.3 同工酶实验材料的采集  22
  2.3 性状的统计分析与多样性参数估测  22-23
    2.3.1 群体植株性状的表型测定方法  22
    2.3.2 性状指标的表型变异分析  22-23
    2.3.3 表型分化系数(Vst)  23
    2.3.4 主成分分析(PCA)与聚类分析  23
    2.3.5 变异因子间的相关分析  23
  2.4 生态梯度值(EGA)估算  23-24
  2.5 遗传率与重复率估算  24
  2.6 同工酶水平淀粉凝胶电泳实验方法  24-27
  2.7 同工酶遗传多样性参数估计  27-29
3 结果与分析  29-52
  3.1 紫荆群体性状变异与表型遗传多样性参数分析  29-45
    3.1.1 紫荆群体成年植株性状变异与表型遗传多样性参数分析  29-37
    3.1.2 紫荆群体苗期性状变异与表型遗传多样性参数分析  37-42
    3.1.3 性状表型指标与原产地生态因子的相关关系  42-43
    3.1.4 紫荆群体植株性状变异的主分量与群体聚类分析  43-44
    3.1.5 小结  44-45
  3.2 紫荆群体同工酶遗传多样性及群体遗传结构分析  45-52
    3.2.1 紫荆群体同工酶遗传变异  45-48
    3.2.2 群体间的遗传分化与基因流  48-50
    3.2.3 群体间的遗传距离  50-51
    3.2.4 小结  51-52
4.讨论  52-59
  4.1 紫荆种群的遗传变异  52-53
  4.2 紫荆种群遗传结构  53-55
  4.3 两个不同标记的比较  55-56
    4.3.1 表型与同工酶水平的遗传参数比较  55
    4.3.2 两种方法具有一定的耦合性和相关性  55-56
  4.4 天然与栽培紫荆遗传多样性比较  56-57
  4.5 紫荆群体性状表型地理生态变异趋势  57
  4.6 紫荆种质资源保存策略  57-58
  4.7 紫荆种质资源遗传改良前景  58-59
5 研究结论  59-60
参考文献  60-66
图版  66-68
个人简介  68-69
导师简介  69-71
致谢  71

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