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蒙古栎地理种源遗传多样性的研究

作　者: 张杰
导　师: 邹学忠；杨传平
学　校: 东北林业大学
专　业: 林木遗传育种
关键词: 蒙古栎种源 ISSR标记遗传多样性
分类号: S792.186
类　型: 博士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

本研究从蒙古栎(Quercus mongolica)地理种源试验林取材,运用群体遗传学、生物系统学、植物生态学原理,从种源的生长性状、光合速率、蒸腾速率、硝酸还原酶、可溶性蛋白和荧光诱导动力学等生理生化指标及ISSR分子标记等方面,进行蒙古栎遗传多样性、种源划分以及优良种源选择的研究。主要研究结果如下: 参试蒙古栎种源各生长性状存在着显著性差异,这表明蒙古栎种源选择是十分必要的。蒙古栎地理变异总趋势,受纬度和经度的双重控制,但以经度影响略大。树高由西南到东北逐渐降低,且变化缓慢,而从中间带到东南、西北两个方向树高逐渐降低,且变化较快。地径呈现由东向西逐渐减小的趋势。不同蒙古栎种源生长性状、地理、气象因子之间具有一定的相关性。将参试的25个种源划分为三个种源区,Ⅰ区种源多数分布在长白山南部、龙岗山一带,Ⅱ区种源多数分布在长白山及老爷岭,Ⅲ区种源位于小兴安岭和张广才岭。蒙古栎不同种源间硝酸还原酶、可溶性蛋白含量、叶绿素含量存在着明显的差异。且与生长性状之间存在显著或极显著的正相关,即高、径生长好的种源,硝酸还原酶活性、可溶性蛋白含量和叶绿素含量高;硝酸还原酶活性大的种源,可溶性蛋白含量和叶绿素含量也高。这一结论可为林木早期选择提供初步依据。荧光动力学参数能够反映PSⅡ反应中心的综合活力。经相关分析,PSⅡ光化学特性的几个参数与蒙古栎生长量及叶绿素含量存在着一定相关性。其中,Fv/Fo、Fv/Fm、Fv′/Fm′、ΦPSⅡ、ETR及Q_P等几个参数与苗高、地径及叶绿素含量呈正相关,多数达到显著或极显著相关水平;同时,各参数之间也都具有极高的相关性。以蒙古栎种源叶绿素含量、硝酸还原酶活性,以及净光合速率和蒸腾速率等各项生理指标为依据,通过多性状综合评价方法,初步确定苇河、集安种源为优良的种源,与生长性状的选择一致。首次建立了蒙古栎的最优ISSR-PCR的体系。蒙古栎不同种源的ISSR分析结果表明:10个引物对全部250个体扩增的多态位点的比率为78.87%,平均每个引物5.6个多态位点。用Shannon指数(Ⅰ)估计25个种源的遗传多样性水平为:苇河>乌伊岭>东方红>新青>沾河>集安>带岭>临江>嘉荫>美溪>长白市>东京城>绥陵>抚顺>绥阳>岫岩>松花湖>白石砬子>弯甸子>白石山>盘石>敦化>宽甸>穆棱>汪清。蒙古栎种源间发生了一定的遗传分化,种源间的遗传变异占总遗传变异的26.57%,73.43%的遗传变异分布在种源内的个体间,表明蒙古栎种源的变异主要来源于种源内。遗传距离和地理距离之间呈极显著正相关。这说明地理环境对各种源遗传组成影响较大。通过遗传距离矩阵聚类分析,将25个种源大体可以分为两个种源区:小兴安岭种源区和长白山种源区。其中,小兴安岭种源区包括带岭、绥棱、沾河、新青、美溪、东京城、绥阳、东方红、苇河、穆棱、嘉荫、乌伊岭种源;长白山种源区包括松花湖、汪清、长白市、敦化、湾甸子、白石砬子、宽甸、岫岩、抚顺、集安、临江、盘石、白石山种源。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
1 绪论  9-25
  1．1 栎属植物的分布、分类与演化  9-10
  1．2 蒙古栎研究进展  10-15
    1．2．1 蒙古栎的起源、演化与分布  10-11
    1．2．2 蒙古栎的生长特性与变异研究  11-12
    1．2．3 蒙古栎的繁殖生物学方面的研究  12
    1．2．4 蒙古栎林的分布格局与更新  12-13
    1．2．5 蒙古栎的适应性与稳定性  13-14
    1．2．6 蒙古栎的生产力与经营  14
    1．2．7 蒙古栎资源的开发利用研究  14-15
  1．3 栎属植物的遗传多样性研究  15-18
    1．3．1 蒙古栎表型多样性研究  16
    1．3．2 酶水平遗传多样性研究  16-17
    1．3．3 DNA水平的遗传多样性研究  17-18
  1．4 分子标记技术及其发展  18-21
    1．4．1 RFLP(Ristriction Fragment Length Polymorphism)  18-19
    1．4．2 RAPD(Random Amplified Polymorphic DNA)  19
    1．4．3 SSR(Simple Sequence Repeat)  19-20
    1．4．4 ISSR(Inter-simple Sequence Repeat Polymorphism)  20
    1．4．5 AFLP(Amplified Fragment Length Polymorphism)  20-21
    1．4．6 SNP(Single nucleotide polymorphisms)  21
  1．5 良种选育  21-22
    1．5．1 早期选择的可行性  21-22
    1．5．2 早期选择的方法  22
  1．6 课题背景及研究的内容与技术路线  22-25
    1．6．1 课题背景  22-23
    1．6．2 研究内容及目的意义  23
    1．6．3 技术路线及研究方法  23-25
2 蒙古栎种源生长性状的遗传变异  25-38
  2．1 试验地与试验材料  25-28
    2．1．1 采种点的确定  25
    2．1．2 试验地的确定  25-27
    2．1．3 田间试验设计  27
    2．1．4 观测性状与数据分析  27-28
  2．2 蒙古栎各种源间生长性状的变异分析  28-31
    2．2．1 种源高、径的生长量比较  28-29
    2．2．2 蒙古栎种源生长性状间的相关分析  29-30
    2．2．3 蒙古栎生长性状差异显著性分析  30-31
  2．3 蒙古栎地理变异规律  31-34
    2．3．1 蒙古栎种源趋势面分析  31-34
  2．4 地理变异与气候因子的关系  34-35
    2．4．1 蒙古栎种源生长性状与地理因子的相关分析  34
    2．4．2 蒙古栎种源生长性状与气候因子的相关分析  34-35
    2．4．3 蒙古栎地理因子与气候因子的相关分析  35
  2．5 蒙古栎的种源区划  35-37
  2．6 小结  37-38
3 不同种源蒙古栎生理特性的遗传变异  38-65
  3．1 不同蒙古栎种源硝酸还原酶活性、可溶性蛋白含量及叶绿素含量的变异  38-46
    3．1．1 试验材料与方法  38-42
    3．1．2 结果与分析  42-46
    3．1．3 小结  46
  3．2 蒙古栎叶绿素荧光诱导动力学参数的遗传变异  46-51
    3．2．1 叶绿素荧光动力学参数的定义与意义  47-48
    3．2．2 试验材料与方法  48
    3．2．3 结果与分析  48-51
    3．2．4 小结  51
  3．3 不同蒙古栎种源光合蒸腾等基本生理指标的研究  51-60
    3．3．1 研究与方法  52-53
    3．3．2 结果与分析  53-59
    3．3．3 小结  59-60
  3．4 蒙古栎种源综合性能评价  60-65
    3．4．1 综合评价方法  60-61
    3．4．2 蒙古栎种源综合性能评价  61-64
    3．4．3 小结  64-65
4 利用ISSR分子标记技术对蒙古栎遗传多样性的研究  65-80
  4．1 试验材料与方法  65-70
    4．1．1 试验材料  65
    4．1．2 ISSR试验条件与方法  65-68
    4．1．3 随机扩增产物的检测  68
    4．1．4 随机扩增产物的分析  68-70
  4．2 分析和结果  70-79
    4．2．1 ISSR-PCR扩增结果  70-71
    4．2．2 蒙古栎种源的遗传变异与遗传分化  71-73
    4．2．3 蒙古栎种源间遗传一致度和遗传距离  73-74
    4．2．4 蒙古栎种源间遗传距离与地理距离之间的相关关系  74-77
    4．2．5 聚类分析  77
    4．2．6 蒙古栎多态位点比率与生长性状及地理气候因子的相关分析  77-78
    4．2．7 蒙古栎多态位点比率与生长性状及生理指标间的相关分析  78-79
  4．3 小结  79-80
5 结论与讨论  80-86
  5．1 蒙古栎地理种源生长性状的遗传变异  80-81
  5．2 不同蒙古栎种源的硝酸还原酶活性可溶性蛋白含量的差异研究  81
  5．3 不同蒙古栎种源光合生理性状的差异研究  81-82
  5．4 首次建立了蒙古栎的最优ISSR-PCR的体系  82-84
  5．5 蒙古栎种质资源保护  84
  5．6 林木遗传改良前景  84-86
参考文献  86-94
附录  94-96
攻读学位期间发表的学术论文  96-97
致谢  97

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