基于形态学和ISSR标记的枫香遗传多样性研究

来源 :中南林业科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:asdfghjki
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枫香(Liquidambar formosana Hance),枫香属植物,在中国秦岭以南有广泛分布,在观赏、药用、经济及生态等方面具有重要价值,近些年来,有关枫香的生态学特性、种子生物学特性、叶色的变化分析以及育苗造林技术等方面报道较多,而有关枫香的形态学和分子水平上的遗传多样性研究少见报道。本研究利用形态学标记与ISSR分子标记技术相结合的方法对福建、湖南、江西和安徽4个省8个种群的70份枫香种质的遗传多样性进行研究,并分析自然条件、人工条件对枫香遗传多样性的影响,初步构建枫香ISSR指纹图谱,为合理管理枫香种质资源、选择育种提供相关理论知识背景。本研究主要结果如下:1.形态学统计结果表明:在枫香7个表型性状中,变异系数和多样性指数最大的是叶鲜重,最小的是叶长,说明叶鲜重遗传多样性最高,叶长遗传多样性最低;种群间多样性指数最大的是福建大田,最小的是福建光泽种群GZ,说明福建大田枫香表型遗传多样性最高,福建光泽枫香表型遗传多样性最低,常口村人工区域中的枫香表型遗传多样性要比自然区域高。主成分分析结果表明:第一主成分包括叶长、叶宽、叶干重、叶鲜重、叶柄粗、叶厚6个性状,贡献值最大为叶宽。相关性分析结果表明:叶柄长和叶长、叶宽、叶干重、叶鲜重、叶厚、叶柄粗之间没有显著的相关性,而叶长、叶宽、叶干重、叶鲜重、叶厚、叶柄粗之间有显著的相关性。2.对70份枫香种质进行形态学聚类分析,结果表明:在欧几里得距离为10处时,可以将70份枫香种质分为三大类群。第一大类群主要包括53份种质,其中以安徽合肥、福建大田、福建光泽、江西南昌、福建南靖的种质为主,占到总数的75.71%,它们具有叶柄粗而长、叶干重大的特点;第二大类群包括15份种质,大多数来自福建将乐常口村自然区域和人工区域,同时还有小部分来自于福建大田与福建南靖,占总数的21.42%,它们具有叶片短窄、叶柄细短、叶鲜重小的特点;第三大类包括2份种质,它们都来自湖南岳麓山,占总数的2.85%,且都表现为叶片长而宽的特点。3.通过单因素试验和正交试验,考虑了不同因素之间对反应的影响,得出了最适合70份枫香种质扩增的ISSR-PCR反应体系,即10μ1最佳反应体系:DNA聚合酶5 U、模板DNA 60ng、引物浓度0.8μmol/L,加ddH2O至10μl;PCR扩增程序为96℃预变性2min,96℃变性10s,最佳Tm30s,72℃延伸90s,38个循环,最后72℃延伸10min。4.利用ISSR-PCR反应体系对70份枫香种质进行扩增和遗传多样性分析,研究结果表明:枫香物种Nei’s基因多样性(H)为0.3451,8个种群Nei’s基因多样性(H)为0.2763,说明枫香在物种水平上具有较高的遗传多样性。8个种群总基因多样性(H t)为0.3451,种群内基因多样性(Hs)为0.2763,基因分化系数(Gst)为0.1994,基因流Nm为2.0079,种群间遗传变异指数是19.94%,种群内的遗传变异指数是80.06%,说明枫香以种群内的遗传变异为主。同时,基因流Nm为2.0079,大于1,表明枫香的基因流处于较高水平,有利于各个种群间的基因交流。对8个枫香种群进行ISSR聚类分析,结果表明:8个种群可分为两大类:第一大类为福建将乐常口村人工区域种群、福建将乐常口村自然区域种群、福建大田种群;第二大类分为两个亚群,第一类亚群为来自安徽合肥、湖南岳麓山、福建光泽、江西南昌的种群,第二大类亚群为来自福建南靖种群。5.从10条引物中筛选出三条多态性高、重复性好的引物对70份枫香种质进行扩增,通过统计可建立70份枫香种质的ISSR指纹图谱。结果表明:引物UBC830能够鉴别出48份枫香种质,引物UBC836能够鉴别出44份枫香种质,引物UBC890能够鉴别出50份枫香种质,而利用引物UBC830、引物UBC836、引物UBC890这三条引物合并构建的ISSR指纹图谱能够鉴别所有枫香种质。
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