用形态标记和分子标记研究蜡梅栽培种质的遗传多样性

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蜡梅(Chimonanthus praecox)是蜡梅科蜡梅属落叶灌木,我国的传统观赏花木,具有重要的观赏价值和经济价值。在长达千年的栽培过程中,蜡梅产生了丰富的变异。但是,由于现有的蜡梅品种记载与描述缺乏统一的标准与规范,现有的品种分类体系中选用的性状及标准不一样,造成了品种的描述与记载相当混乱,同名异物及同物异名的现象时有发生,品种分类系统也有多个,这对蜡梅种质资源的利用、保存与交流带来极大的不方便。武汉和南京特别适宜蜡梅的栽培与生产,而且从目前来看,所收集保存的种质资源也最为丰富,本研究对武汉和南京两地栽培的蜡梅种质资源进行了多年的调查与观测,用形态标记、RAPD标记和ISSR标记对这些种质进行了遗传多样性的研究,探寻蜡梅种质形态性状的变异规律、宏观的形态性状与分子标记之间的关系,为蜡梅的种质(或品种)鉴定、品种分类提供依据。1、形态学研究(1)蜡梅形态性状的变异幅度分析、年份间及蜡梅种质间的双因素方差检验表明:花期、花蕾色、花色、花被片是否内含、是否波皱、是否反卷、中被片长、中被片长宽比、中被片面积、内被片长、内被片长宽比、内被片面积、中内被片数目和、雄蕊数目和内被片紫纹颜色深浅这15个性状在同一蜡梅种质内表现稳定,在不同蜡梅种质之间差异显著,在不同年份之间变化小,适合用于蜡梅的鉴定和性状评价。(2)供试的蜡梅种质在形态上具有丰富的多样性,8个数值性状的变异系数为9.54%-28.30%,最大值与最小值之间的差距一般都在2倍以上。15个性状的平均形态多样性指数为0.59。武汉蜡梅种质的形态多样性指数比南京的高。(3) Q型聚类把供试蜡梅种质分为绿蕾类、卷瓣类、大花波皱类、狭瓣磬口类、大花类、大花磬口类、小花类和小花狗牙类,各类别之间在形态上差异明显。内被片紫纹颜色深浅对蜡梅聚类起的作用不是特别重要。(4) R型聚类中反映出花蕾是否为绿色与花被片是否波皱有一定的相关性。(5)主成分分析中得到前8个主成分累积贡献率达86.37%,分别反映的是蜡梅花的大小、花被片形状、花被片是否波皱、花被片数目及是否内含、花被片是否反卷、花色及花蕾色、内被片颜色和花期。这些主成分基本上体现出了Q型聚类中的各类别的主要特点。主成分聚类的结果与Q型聚类的结果相关性极高(r=0.98),表明15个形态性状选择合理,它们之间的相关性没有对形态聚类产生太多影响。(6)Bayes判别证明了所选的15个性状都对蜡梅的归类有极强的辨别能力。Bayes判别公式可用于今后蜡梅种质的电子数据库管理。2、RAPD和ISSR研究(1)利用19个RAPD引物得到165条扩增带,其中105(63.63%)为多态性条带。利用11个ISSR引物扩增出115条带,其中90条(78.26%)为多态性条带。RAPD或ISSR标记都可以区分出所有供试蜡梅种质。(2) RAPD和ISSR的Nei指数分别为hRAPD=0.21,hISSR=0.25,显示出蜡梅栽培种质有较高的遗传多样性,RAPD和ISSR均表明武汉蜡梅种质的遗传多样性比南京的高。(3) RAPD和ISSR的聚类、主坐标分析均表明,蜡梅的聚类与其地理来源有紧密联系。(4) RAPD表明有86.75%的遗传变异存在于蜡梅栽培群体内部,ISSR表明有85.68%的遗传变异存在于蜡梅栽培群体内部;仅有少数遗传变异存在于武汉蜡梅群体与南京蜡梅群体之间。进一步的AMOVA和HOMOVA分析表明,两个蜡梅群体之间的遗传差异显著(RAPD的ΦST=0.132,p<0.001:ISSR的ΦST=0.143,p<0.001)。(5) RAPD和ISSR都显示出花蕾是否为绿色这一形态性状与花被片是否波皱这一性状存在一定相关性。内被片紫纹深浅这一性状在分子聚类中不重要。(6)分子标记与形态标记的相关性较低,RAPD标记与ISSR标记有较密切的相关性。形态标记与分子标记的综合结果表明,蜡梅在长期栽培的过程中,产生了丰富的遗传多样性。由于各地选种的标准不同,可能在不同地域形成了独特的基因库,使蜡梅栽培种质产生了一定的遗传分化。在今后的蜡梅育种中,应有意识地选择来自于应不同地域的亲本,以充分利用现有种质的遗传多样性。
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