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油松种群遗传多样性与环境相关性研究

作　者: 张静洁
导　师: 高宝嘉
学　校: 河北农业大学
专　业: 生态学
关键词: 油松遗传多样性遗传分化生态因子相关性
分类号: S791.254
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 55次
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内容摘要

本文采用ISSR分子标记技术,研究了河北承德大窝铺林场不同群落类型4个油松天然种群,和河北承德大窝铺林场、河南伏牛山宝天曼自然保护区、甘肃冶力关国家森林公园、宁夏贺兰山自然保护区、辽宁医巫闾山自然保护区、山东蒙山国家森林公园、山西太岳灵空山、陕西黄龙山蔡家川林场8个地区的油松天然种群的遗传多样性与种群分化;利用SPSS17.0等软件对影响其变异与分化的生物和非生物因子进行相关分析,探讨了油松对不同环境因子的适应机制。主要研究结果如下:(1)采用改良的CTAB-free法加入较高含量的PVP去除多糖和其他次生代谢物,可以消除各种不同干扰物质对DNA提取的影响;利用氯仿:异戊醇(V:V=24:1)抽提2～3次,能够获得高质量的油松基因组DNA,满足后续试验要求。(2)采用正交试验方法对影响油松ISSR-PCR反应体系的5个主要因素进行4水平的优化试验,建立最优反应体系如下:模板50～60ng;Mg2+ 2.5 mmol/L;4×dNTP 0.25 mmol/L;引物0.4μmol/L;Taq酶1U。根据最优体系筛选出13条扩增稳定、多态性丰富的引物,通过梯度PCR确定引物的退火温度,得到油松ISSR-PCR反应的最佳扩增程序:94℃预变性5min;94℃变性30s,53℃退火45s,72℃延伸2min,35个循环;72℃延伸7min。(3)13条引物对承德大窝铺林场4个群落类型油松种群检测到180个位点,多态位点百分率(P)91.11%, Nei多样性指数(H)0.277 8,Shannon信息指数(I)0.424 9。混交林种群遗传多样性较纯林种群丰富。(4)承德4个群落类型油松种群间遗传变异主要来自种群内部,遗传分化系数(Gst)为0.247 8。4个种群间基因流Nm为1.517 4,基因流可以发挥均质化作用,降低局部变异。种群Nei多样性指数和Shannon信息指数与林下灌木的Shannon-Wiener多样性指数呈极显著正相关,与Simpson多样性指数显著正相关,与林下草本均匀度极显著负相关。群落类型强烈影响着油松种群的多态位点比率,群落的复杂程度与油松种群的遗传多样性显著相关。(5)13条引物对8个地区油松天然种群的样品进行PCR扩增,多态位点百分率(P)达90%以上, Nei多样性指数(H)分别为0.280 9、0.314 1,Shannon信息指数(I)分别为0.425 4、0.471 7。甘肃、宁夏、辽宁种群遗传多样性较低。(6)8个地区天然油松种群间遗传变异主要来自种群内部。河北—河南—甘肃—宁夏试验组种群遗传分化系数Gst为0.268 9,基因流Nm为1.359 1,基因交流水平较低;辽宁—山东—山西—陕西试验组种群间遗传分化系数Gst为0.351 4,基因流Nm为0.922 7,种群发生了强烈的分化。UPGMA聚类分析表明生态型相近的地理种群首先聚类,种群遗传距离的与地理距离间无明显相关性。(7)两试验组表现出对不同土壤因子的相关性,对不同气候因子表现为相反的相关关系,不同地域油松种群对各分布区土壤、气候因子从遗传上表现出不同的适应机制。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
1 引言  9-15
  1.1 分子生态学与遗传多样性  9
  1.2 植物遗传多样性研究方法  9-10
  1.3 遗传多样性与环境相关性  10-12
  1.4 油松概况  12-14
    1.4.1 油松的地理分布  12-13
    1.4.2 油松的生物学特性  13-14
  1.5 本研究的目的和意义  14-15
2 材料与方法  15-24
  2.1 研究地区自然概况  15-18
    2.1.1 河北承德大窝铺林场  15-16
    2.1.2 河南伏牛山宝天曼自然保护区  16
    2.1.3 甘肃冶力关森林公园  16
    2.1.4 宁夏贺兰山自然保护区苏峪口站  16-17
    2.1.5 辽宁医巫闾山国家自然保护区  17
    2.1.6 山东蒙山国家森林公园  17
    2.1.7 山西太岳灵空山  17-18
    2.1.8 陕西黄龙山蔡家川林场  18
  2.2 试验材料及仪器  18-20
    2.2.1 植物材料  18-19
    2.2.2 主要试剂  19-20
    2.2.3 主要仪器  20
  2.3 试验及分析方法  20-24
    2.3.1 油松基因组DNA 的提取  20-21
    2.3.2 ISSR-PCR 反应体系及程序的建立与优化  21-22
    2.3.3 ISSR 数据的统计分析  22
    2.3.4 生态环境因子的测定  22-23
    2.3.5 相关分析  23-24
3 结果与分析  24-39
  3.1 油松基因组 DNA 提取  24-25
  3.2 油松ISSR-PCR 反应体系的建立  25-26
    3.2.1 正交试验的直观分析  25
    3.2.2 引物的筛选及退火温度的确定  25-26
  3.3 不同群落类型下油松的遗传多样性与种群分化  26-29
    3.3.1 不同群落类型油松种群的多态位点分析  27
    3.3.2 不同群落类型油松种群的遗传多样性  27
    3.3.3 不同群落类型油松种群的遗传分化  27-28
    3.3.4 不同群落类型油松种群遗传多样性与生物因子相关性分析  28-29
  3.4 不同地理区域油松的遗传多样性与种群分化  29-34
    3.4.1 不同地理区域油松的多态位点分析  29-30
    3.4.2 不同地理区域油松的遗传多样性  30-31
    3.4.3 不同地理区域油松的遗传分化  31-32
    3.4.4 不同地理区域油松种群间遗传一致度与遗传距离  32-33
    3.4.5 不同地理区域油松种群间遗传关系的聚类分析  33-34
  3.5 不同地理区域油松种群遗传多样性与气候土壤因子的相关分析  34-39
4 讨论  39-46
  4.1 油松基因组 DNA 提取  39
  4.2 油松ISSR-PCR 最优反应体系的建立  39-40
  4.3 油松天然种群遗传多样性与遗传分化  40-43
    4.3.1 遗传多样性  40-41
      4.3.1.1 不同群落类型油松种群遗传多样性  40
      4.3.1.2 不同地域油松种群遗传多样性  40-41
    4.3.2 遗传分化与基因流  41-42
      4.3.2.1 不同群落类型油松种群遗传分化与基因流  41-42
      4.3.2.2 不同地域油松种群遗传分化与基因流  42
    4.3.3 遗传距离与地理分布关系  42-43
  4.4 油松天然种群遗传多样性与环境适应性  43-45
    4.4.1 群落类型影响下油松的遗传多样性  43-44
    4.4.2 气候条件对油松遗传多样性的影响  44
    4.4.3 土壤条件对油松遗传多样性的影响  44-45
  4.5 本研究的创新、不足及今后努力方向  45-46
5 结论  46-47
参考文献  47-55
附录A  55-58
在读期间发表的论文  58-59
作者简历  59-60
致谢  60-61

油松种群遗传多样性与环境相关性研究

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