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欧李抗逆性研究和不同资源农艺性状与分子标记遗传变异

作　者: 姜英淑
导　师: 王秋玉；杨传平
学　校: 东北林业大学
专　业: 林木遗传育种
关键词: 欧李盐胁迫干旱胁迫生理指标资源 ISSR分子标记
分类号: S662.5
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本研究以来自北京市林业种子苗木管理总站提供的欧李为试验材料,在盆栽条件下,采用干旱、盐胁迫处理等手段,测定苗木在胁迫后的电解质外渗率、叶绿素a质量分数、叶绿素a/b值、丙二醛(MDA)含量、超氧化物岐化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性和脯氨酸含量等生理指标的变化。首次系统全面地对欧李的抗逆性的生理生化机制进行研究,为选育欧李抗旱耐盐优良资源或优良单株奠定基础。此外,还首次针对8个欧李资源苗木,对其植株和叶片的生长状态,以及不同生长时期的叶片中可溶性糖及可溶性蛋白含量变化进行测定与分析；采用ISSR-PCR分子标记技术,对8个欧李资源的遗传多样性进行检测,从分子水平上,对不同资源欧李的遗传变异、遗传相关、遗传结构等进行了全面系统地探讨,为欧李资源区划提供理论依据。主要研究结果如下：在盆栽条件下,以不同浓度的NaHCO3溶液浇灌欧李农大3和农大4号欧李资源2年生苗木,测定苗木叶片的生理指标。结果表明：随胁迫时间的延长,两个资源的叶绿素a先变化平缓后降低趋势,各处理间差异显著；叶绿素a/b在整个处理时期变化平稳；脯氨酸呈先变化平缓后升高趋势；农大3号的电解质外渗率、MDA和POD活性呈先变化平缓后升高再降低的趋势,各处理间差异不显著；中、低浓度SOD活性整个胁迫期变化平缓,高浓度的在整个胁迫期间变化较大,各处理间差异极其显著；农大4号电解质外渗率、SOD、POD和MDA在处理期间呈先升高后降低趋势,胁迫解除后,高浓度处理的电解质外渗率、SOD、POD活性上升、低浓度处理下降,MDA则相反。在长期的NaHCO3胁迫过程中,农大3和农大4号欧李都显示了强的耐盐性。以喇叭沟门和怀柔-汤河口资源2年生盆栽苗木为研究对象,自然干旱处理50天,测定了干旱胁迫期间2个资源的各种生理指标变化。研究表明随干旱胁迫时间的延长,喇叭沟门和怀柔-汤河口资源的叶绿素含量、类胡萝卜素含量、MDA含量和SOD活性等指标均发生明显变化,但与对照相比,除了怀柔-汤河口资源的叶绿素含量和喇叭沟门资源的POD活性存在显著差异外(P<0.01),其它指标与对照相比无显著差异(P>0.05)；喇叭沟门资源的电解质外渗率和MDA在处理的第32 d出现一个峰值,而怀柔-汤河口资源电解质外渗率在处理前期缓慢上升,然后稳定一段时间后下降,MDA含量在处理的第44 d出现峰值。2个资源的细胞色素含量,不论是叶绿素还是类胡萝卜素含量,喇叭沟门资源都是在前14天急剧上升,然后下降到起始点,而怀柔-汤河口资源在处理前期迅速上升,然后在高位浮动,直至处理结束。2个资源的POD活性均随着胁迫时间的延长逐渐上升,胁迫末期达到最大值,但怀柔-汤河口资源的POD整体活性水平远远高于喇叭沟门资源；2个资源SOD活性的最大值均在0.8 U·mg-1.min-1左右,但喇叭沟门资源出现在胁迫的第32 d,而怀柔-汤河口资源出现在胁迫的第14 d,然后下降直到胁迫结束。由此可见,与喇叭沟门资源相比,怀柔-汤河口资源面对短时间的水分胁迫可能具有更强的耐旱性。高浓度的NaHCO3溶液处理、干旱处理以及碳酸盐与干旱共同处理黄山店欧李25d,测定胁迫期间该物种各理化指标的变化,目的是研究欧李对不同的环境胁迫的抗逆机制。研究表明：欧李的叶绿素a、丙二醛和脯氨酸含量在不同的逆境处理间差异显著；碳酸盐处理的电解质外渗率、POD活性、脯氨酸含量等生理指标变化平缓,与对照差异不明显；干旱处理和盐与干旱协同处理的各项指标波动很大。相关分析表明不论是碳酸盐胁迫还是干旱胁迫,欧李的电解质外渗率、MDA含量和POD活性存在一定程度的正相关,碳酸盐处理下POD活性与电解质外渗率和MDA含量间达到显著的正相关；这意味着欧李在盐处理和干旱处理条件下各项生理指标间具有相似的相关趋势,对欧李来说,这也意味着碳酸盐胁迫和干旱胁迫可能具有相似的生理机制。欧李不同资源在株高、冠幅、叶形等性状上差异较大,而且各资源间的差异达到显著水平。相关分析表明,欧李的株高与主枝长和叶柄长之间,叶宽与叶柄长之间存在明显的正相关,而叶长与株高、主枝长之间存在明显的负相关,其中叶长与主枝长之间的负相关达到及显著水平。欧李不同资源间苗木可溶性糖及可溶性蛋白含量存在着明显的差异。本研究中,植株生长不同时期提取的可溶性糖含量唐山和农大3号含量较高,而农大4号和黄山店最小；同样,对不同时期提取的可溶性蛋白含量分析也得出同样的结论：唐山和农大三号含量较高,而农大4号和黄山店最小。以欧李不同资源间可溶性糖及可溶性蛋白含量变化为依据,研究表明唐山和农大3号资源在营养性状上表现优良。8个欧李资源的ISSR分子标记遗传多样性分析结果表明：11个引物对全部80个个体共扩增出61个多态位点,多态位点的比率为78.21%,平均每个引物5.5个多态位点。用Shannon指数估计8个欧李资源的遗传多样性水平为：唐山>怀柔-喇叭沟门>农大5号>农大4号>农大3号>怀柔-汤河口>延庆千家店>黄山店。欧李不同资源间发生了一定的遗传分化,资源间的遗传变异占总遗传变异的25.32%,74.68%的遗传变异分布在资源内的个体间,表明欧李资源的变异主要来源于资源内。通过遗传距离矩阵聚类分析,将8个资源的欧李大体可以分为两类：怀柔-喇叭沟门、延庆千家店、怀柔-汤河口、农大3号、农大4号及农大5号遗传相似度较大,而唐山和黄山店资源与其他资源差异较大。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-14
1 绪论  14-24
  1.1 欧李的综合价值概述  14-15
  1.2 欧李生物学特性  15-16
    1.2.1 欧李的形态学特征  15
    1.2.2 欧李的生长结果习性  15-16
      1.2.2.1 生长习性  15
      1.2.2.2 结果习性  15-16
      1.2.2.3 物候期  16
      1.2.2.4 环境条件  16
  1.3 欧李种质遗传多样性的过氧化物同工酶研究现状  16-17
  1.4 欧李及近缘种分子标记研究现状  17-18
    1.4.1 ISSR标记简介  17-18
    1.4.2 欧李及近缘种分子标记研究近况  18
  1.5 欧李及近缘种抗逆性研究进展  18-23
    1.5.1 逆境对植物的影响  18-22
      1.5.1.1 干旱胁迫对植物形态结构和生理生化过程的影响  19-21
      1.5.1.2 盐胁迫对植物形态结构及生理生化过程的影响  21-22
    1.5.2 欧李及近缘种渗透胁迫研究进展  22-23
  1.6 本研究目的、内容和意义  23-24
2 欧李对盐胁迫和干旱胁迫的响应及其生理机制  24-45
  2.1 2个欧李资源对碳酸盐胁迫生理响应的初步研究  24-33
    2.1.1 材料与方法  24
    2.1.2 结果与分析  24-31
      2.1.2.1 经NaHCO3处理后的土壤pH值和Na+含量的测定  24-25
      2.1.2.2 盐胁迫下几种生理指标的变化特征  25
      2.1.2.3 NaHCO_3对2个欧李资源叶片叶绿素的影响  25-27
      2.1.2.4 NaHCO_3对2个欧李资源叶片细胞外渗率的影响  27
      2.1.2.5 NaHCO_3对2个欧李资源叶片中的MDA含量的影响  27-28
      2.1.2.6 NaHCO_3对2个欧李资源叶片中的SOD活性和POD活性的影响  28-29
      2.1.2.7 NaHCO_3对2个欧李资源叶片中脯氨酸含量的影响  29-30
      2.1.2.8 盐胁迫下农大3号欧李各理化指标间相关性  30-31
    2.1.3 小结  31-33
  2.2 干旱胁迫对2个欧李资源的生理指标的影响  33-39
    2.2.1 材料与方法  33
      2.2.1.1 试材及处理  33
      2.2.1.2 测定方法与数据处理  33
    2.2.2 结果与分析  33-38
      2.2.2.1 干旱胁迫下欧李电解质外渗率的性状表现  33-34
      2.2.2.2 干旱胁迫下欧李细胞色素的性状表现  34
      2.2.2.3 干旱胁迫下欧李类胡萝卜素的性状表现  34-35
      2.2.2.4 干旱胁迫下欧李MDA含量的性状表现  35
      2.2.2.5 干旱胁迫下欧李保护酶活性的性状表现  35-37
      2.2.2.6 干旱胁迫下欧李脯氨酸含量的性状表现  37
      2.2.2.7 干旱胁迫下欧李几个理化指标之间的相关性  37-38
    2.2.3 小结与讨论  38-39
  2.3 盐和干旱共同胁迫对黄山店欧李资源生理指标的影响  39-45
    2.3.1 材料与方法  39
      2.3.1.1 试材及处理  39
      2.3.1.2 测定方法与数据处理  39
    2.3.2 结果与分析  39-44
      2.3.2.1 电解质外渗率和MDA含量  39-40
      2.3.2.2 保护酶活性  40-41
      2.3.2.3 叶绿素和类胡萝卜素  41-42
      2.3.2.4 脯氨酸含量  42-43
      2.3.2.5 生理指标之间的相关性  43-44
    2.3.3 小结  44-45
3 欧李资源间农艺性状的变异以及ISSR分子标记的遗传多样性研究  45-72
  3.1 欧李资源间生长性状的变异  45-50
    3.1.1 试验材料  45-46
    3.1.2 试验方法  46
    3.1.3 结果与分析  46-50
      3.1.3.1 欧李不同资源在生长性状上的变化  46-49
      3.1.3.2 不同资源间欧李各性状间的相关分析  49-50
    3.1.4 小结  50
  3.2 欧李不同资源间可溶性糖与蛋白含量的变异  50-56
    3.2.1 实验材料  50
    3.2.2 实验方法  50-52
      3.2.2.1 可溶性糖含量的测定  50-51
      3.2.2.2 可溶性蛋白含量的测定  51-52
    3.2.3 结果分析  52-54
      3.2.3.1 欧李可溶性糖含量资源间的变异  52-53
      3.2.3.2 欧李可溶性蛋白含量资源间变异  53-54
      3.2.3.3 欧李可溶性糖及可溶性蛋白的相关分析  54
    3.2.4 小结  54-56
  3.3 欧李ISSR分子标记体系优化  56-63
    3.3.1 实验材料  56-57
      3.3.1.1 实验材料  56
      3.3.1.2 主要仪器  56
      3.3.1.3 主要药品  56-57
    3.3.2 试验方法  57-58
      3.3.2.1 欧李叶片总DNA的提取  57
      3.3.2.2 ISSR-PCR扩增  57-58
    3.3.3 结果与分析  58-62
      3.3.3.1 欧李总DNA的提取  58
      3.3.3.2 ISSR-PCR反应体系优化  58-60
      3.3.3.3 正交设计优化反应体系  60-62
    3.3.4 小结  62
    3.3.5 讨论  62-63
  3.4 欧李不同资源ISSR分子标记的遗传多样性检测  63-72
    3.4.1 实验材料与方法  63
    3.4.2 数据处理与统计分析方法  63-64
    3.4.3 常用遗传参数  64-65
    3.4.4 结果与分析  65-69
      3.4.4.1 ISSR引物筛选  65-66
      3.4.4.2 欧李资源间ISSR标记遗传多样性分析  66-67
      3.4.4.3 欧李的遗传变异与遗传分化  67-68
      3.4.4.4 欧李不同资源间遗传一致度和遗传距离  68-69
    3.4.5 讨论  69-70
    3.4.6 小结  70-72
结论  72-74
参考文献  74-81
攻读学位期间发表的学术论文  81-82

欧李抗逆性研究和不同资源农艺性状与分子标记遗传变异

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