广西火力楠种质多样性研究

来源 :中南林业科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alei1001
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火力楠(Michelia macclurei Dandy)是广西壮族自治区重要乡土珍贵树种,集用材、观赏等诸多价值于一体。针对广西火力楠种质资源现状尚未进行过系统调查和分析,生产用种混乱,种苗良莠不齐,推广种植受到限制的情况,本文以广西区内现存火力楠8个天然居群的亲本、种子及其子代苗木为材料,从亲本表型、种子表型和萌发特征、子代苗木生长及生理特性、苗木抗虫性、AFLP分子标记等多方面系统性研究了其种质的变异及多样性,旨在为广西火力楠种质资源收集、保存、评估以及育种利用等提供理论依据,促进火力楠优良种质资源培育。研究主要结果如下:(1)广西火力楠种质存在丰富的表型变异。测定的24个表型性状中树干圆满度、树干通直度、叶长、叶宽、叶柄长、种子长、种子宽、种子厚、种子千粒重、种子含水量、种子露白天数、展开子叶天数、展开真叶天数、种子发芽率、芽苗主根长、芽苗下胚轴长、芽苗子叶长、芽苗子叶宽等18个性状在居群间差异均极显著(p<0.01),表明居群间存在较丰富的变异。芽苗下胚轴长等10个性状居群内平均变异系数为19.3%,居群间平均变异系数为12.1%,居群内变异大于居群间变异;树干圆满度等6个性状居群内平均变异系数为9.6%,居群间平均变异系数为15.0%,居群内变异小于居群间变异。居群内平均多样性指数为1.184,居群间平均多样性指数为1.537,总体上表型性状居群内多样性水平低于居群间。(2)火力楠不同天然居群子代苗木生长性状差异明显。苗高和地径在多数月份居群间差异极显著(p<0.01)或显著(p<0.05)。移植当年12月苗高和地径居群间变异系数分别为9.7%和8.8%,居群内平均变异系数分别为8.5%和5.2%,居群间变异均大于居群内。苗高和地径居群间多样性指数分别为1.464和1.439。基于平均地径、平均苗高和地径双因子开展超级苗选择,居群BBDP-1的入选率均为最高。(3)火力楠不同天然居群子代苗木在多项光合相关的生理性状上有显著差异。苗木9个生理性状中净光合速率、叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总含量、气孔密度等5个性状在居群间差异极显著(p<0.01)或显著(p<0.05),气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾耗水速率、叶绿素a与b含量比值等4个性状在居群间差异也较大。9个生理性状的居群间多样性指数平均值为1.502,多样性水平较高。(4)火力楠不同天然居群子代苗木抗虫(统帅青凤蝶(Graphium agamemnon))性有显著差异。受为害苗木数量和发生幼虫数量在居群间差异均极显著(p<0.01)。受为害苗木数量(CVB=70.1%)和发生幼虫数量(CVB=73.6%)在居群间变异均较大,其中,居群BBDD-1受为害最轻。受为害苗木数量和发生幼虫数量2年的居群间平均多样性指数均为1.561。(5)火力楠参试性状相关性分析表明:叶绿素b含量与芽苗下胚轴长呈显著(p<0.05)正相关;叶长、叶宽、种子长、种子厚、种子千粒重、种子露白天数、展开子叶天数均分别与受统帅青凤蝶幼虫为害苗木数和发生统帅青凤蝶幼虫数呈极显著(p<0.01)或显著负相关;苗高与种子发芽率呈显著负相关。经度、纬度和海拔高度均与受统帅青凤蝶幼虫为害苗木数和发生统帅青凤蝶幼虫数呈显著正相关或负相关;经度与芽苗主根长呈极显著正相关,与芽苗子叶长呈显著负相关;海拔高度与种子千粒重呈显著负相关。(6)主成分分析表明:火力楠8个天然居群在亲本表型、种子表型和萌发特征、子代苗木生长、生理、抗虫性等性状上各有特点。第一、第二、第三主成分累积贡献率达到67.82%,贡献其性状包括树干圆满度、叶长、种子长、种子露白天数、芽苗子叶长、净光合速率等22个。居群BBDP-1树干圆满度和通直度较好,叶柄长、种子长、种子宽、苗木地径较大;居群BBJN-2树干圆满度较好,净光合速率、苗木地径、苗高较大;居群BBDD-1、BBDD-2叶长和叶宽较大,种子发芽较慢,芽苗下胚轴较长;居群BBJN-1抗虫性较差;居群PBDC-1叶片气孔密度较大。(7)基于AFLP分子标记的遗传多样性分析表明:天然居群火力楠平均多态性条带比率达到41.94%,平均Nei’s基因多样性指数(H)和Shannon’s多样性指数(I)分别为0.129和0.199。其中,居群BBDD-1(H=0.142,I=0.221)和PBDC-1(H=0.141,I=0.217)遗传多样性相对都较高。居群内遗传变异和居群间遗传变异分别占71%和29%,遗传变异主要存在于居群内,与表型性状变异分析结果相吻合。(8)聚类分析结果显示:火力楠8个天然居群按表型性状及分子遗传距离均可聚为3大类群,但结果不完全一致,可能因部分表型性状受环境影响较大,使得表型聚类结果产生偏差。结合居群间地理距离与遗传距离分析,尽管部分地理距离较近的居群聚为一类,但居群间并不符合距离隔离模式,可能与部分参试居群受到较强人为干扰有关。综上,广西火力楠天然居群及其子代在诸多表型、生理及抗虫性状上存在较为丰富的变异,同时,居群遗传多样性分析表明居群间及居群内均具有较高的遗传多样性,表明广西火力楠野生资源具备较大收集和遗传选育潜力。基于表型及遗传距离,可大致将广西火力楠种质资源分为三组。研究结果为广西火力楠种质资源收集、管理及利用提供了重要参考。
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