砂生槐资源遗传多样性分析及核心种质构建

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砂生槐是(Sophora moorcroftiana Benth.Baker)青藏高原特有的一种乡土观赏灌木树种,因其蓝紫色花序开成大片纯净花海使之成为高原不可多得的观赏资源。此外,青藏高原特殊的地理位置和生态环境条件为砂生槐这一观赏物种提供了丰富的变异环境。近年由于过度人为干扰,加之极端气候、地理分隔等诸多不利因素影响,砂生槐居群出现严重退化,资源量急剧减少的现象。目前砂生槐仍完全处于自生自灭的野生状态,这无疑是加剧砂生槐种质资源的流失。基于此,本研究以300份砂生槐代表样本为研究对象,基于形态学性状与SSR分子标记对其遗传多样性进行研究并构建核心种质,构建砂生槐核心种质将为砂生槐野生资源的保护和可持续开发利用奠定坚实基础。主要研究结果如下:(1)砂生槐资源的形态学性状遗传变异丰富,在砂生槐的13个形态学性状中,基径、冠幅、花序长和种子数的变异系数最大,分别为55%、47%、35%、35%。而千粒重、小叶数、荚果长和叶宽这4个形态学性状的变异系数较小,分别为13%、13%、16%、21%。此外,砂生槐不同居群的形态学性状之间差异较大,15个砂生槐居群形态学性状的变异系数中,贡嘎(GG)居群的变异系数最大(27%),米瑞(MR)和仁布(RB)居群的变异系数最小(17%)。因此,可知砂生槐遗传多样性分布范围较广,适于进行核心种质的构建。(2)基于砂生槐部分核基因组数据,筛选出20对多态性高的SSR引物,其在300份砂生槐代表样本中检测到的平均等位基因数为4.8,20对SSR引物的多态信息含量(PIC)值介于0.0099和0.9142之间,平均值为0.5394。其中,有11个(占比55%)引物的PIC值大于平均值0.5394。在居群水平上,20对引物揭示砂生槐自然群体多态位点百分数(PPL)范围为80%~95.00%,等位基因数(Na)范围为3.70~5.50,有效等位基因数(Ne)范围为2.266~3.250,Shannon’s信息指数(I)范围为0.816~1.118,观察杂合度(Ho)范围为0.516~0.648,期望杂合度(He)范围为0.437~0.539。砂生槐自然居群间遗传分化系数(FST)变化范围为0.017~0.179,金东(JD)与谢通门(XTM)居群间的遗传分化最大,拉孜县(LZX)与南木林(NML)居群间的遗传分化最小;基因流(Nm)变化范围为0.181~4.303,拉孜县(LZX)与南木林(NML)居群间的基因流最大,金东(JD)与谢通门(XTM)居群间的基因流最小。砂生槐居群间遗传距离范围为0.033~0.472,各居群之间平均遗传距离为0.191;遗传一致度范围为0.624~0.967,平均遗传一致度为0.831。砂生槐自然居群的分子方差(AMOVA)分析显示,12%的遗传变异存在于砂生槐的居群间,88%的遗传变异存在于砂生槐居群内的个体间。此外,主成分分析将砂生槐资源的代表样本分为2大组,遗传结构分析也将其分为2大组。(3)基于砂生槐形态学性状数据与SSR分子标记的遗传多样性数据,采取位点优先取样方法,Nei’s遗传距离进行非加权组平均法(UPGMA)聚类,最终获得38份核心种质。其中,核心种质相对于原始种质的形态学性状保留比例为97.12%,均值差异百分率为0,方差差异百分率为7.69%,极差符合率为85.08%,变异系数变化率为107.31%,t检验显示核心种质在形态学性状上与原种质均没有显著差异。此外,t检验显示核心种质的20个SSR位点在平均等位基因数、有效等位基因数、多态位点百分比、Nei’s基因多样性指数、Shannon’s信息指数,观测杂合度和期望杂合度上与原种质均没有显著差异,主成分分析得出核心种质与原始种质存在高度遗传相似性,因此核心种质在形态学水平与分子水平均能够代表原种质的遗传多样性。综上,本研究通过对砂生槐资源的形态学多样性的研究,揭示了砂生槐资源形态学特征与变异程度,通过SSR分子标记技术对砂生槐资源遗传多样性的研究,揭示了砂生槐资源的遗传变异程度和遗传多样性。基于形态学多样性及遗传多样性的数据构建38份核心种质,为砂生槐资源的保护和可持续开发利用奠定坚实基础。
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