浙江省山茶天然居群的遗传多样性研究

论文摘要

具有观赏价值、抗性较强的野生山茶（Camellia japonica）作为众多茶花品种最重要的原种之一,在城市建设和花卉生产中有着巨大的潜在价值,亦是生物多样性的重要组分。据文献记载,山茶天然分布于中国华东地区（山东、浙江、江西、台湾等省）、琉球群岛、日本及朝鲜半岛南部。但是,由于长期以来对资源缺乏系统的调查研究,不清楚现有资源的家底,更受到自然或人为因素的影响,近年来野生山茶的分布面积明显减小。针对这一情况,本研究于2007-2008年两次对华东地区野生山茶资源状况进行了实地调查,并在此基础上,从孢粉学、表型和分子水平,对浙江省山茶天然居群的遗传多样性进行了研究。主要结论如下:1.野生山茶在中国大陆仅集中分布在山东和浙江两省。其中,山东省是其分布北界,现在长门岩岛、大管岛和青岛崂山崂顶三处有506棵;浙江省内东部沿海岛屿为野生山茶在中国的分布中心,其中舟山市朱家尖、普陀山和桃花岛、宁波市象山县为集中分布区,另外,在奉化市、台州市玉环县也有零星分布,省内天然分布最南端为玉环县鸡山乡披山岛;浙江省现有野生山茶30万株,分布面积达220hm2,生长状况较好,但天然居群数量较少。曾报道江西省黎川县岩泉自然保护区会仙峰和庐山风景名胜区莲花洞、报国寺附近有野生山茶,经笔者实地调查、标本采集和形态鉴定,证明会仙峰分布的种不是山茶;而庐山内仅为栽培品种而非野生种分布,因此确定江西省无野生山茶。鉴于山茶重要的观赏价值、生态价值和经济价值,需利用多种方式切实加强资源保护。2.利用电镜扫描试验观察4份野生山茶的花粉形态:山茶花粉粒形状为长球形或近球形,花粉的极面观为三裂钝三角形或三裂圆形,赤道面观为卵圆形至椭圆形;花粉外壁纹饰有皱沟状和穴网状两种类型。不同天然居群间花粉形态、外壁纹饰类似,但也具有一定的连续变化。同时,将野生山茶花粉与山茶古树‘金心’品种及2份野生浙江红山茶（Camellia chekiangoleosa）花粉做对比,其外壁纹饰具有一定的差异,说明花粉外壁纹饰可作为山茶属内区分种的辅助依据。3.在资源调查的基础上对4个山茶天然居群的表型多样性进行研究,选取其植株、叶部、花部共48个表型性状进行观测。计算30个数值型性状的变异系数（CV）,除去当年生枝条着花数没有变化外,表型性状的CV值在0.0603-0.5595之间,其中分枝数的变异系数最大,雌蕊柱头开裂数的变异系数最小。通过对比各表型形状在居群内的变异度,表明山茶叶部、花部器官的变异比较稳定,显示出较高的分类价值。各居群表型性状的平均CV从大到小依次为:大片山（CV=0.2200）、桃花岛（CV=0.2187）、普陀山（CV=0.2052）和朱家尖（CV=0.1980）。利用方差分析和多重比较方法对30个数值型性状进行多样性分析,结果说明居群间表型差异明显,环境条件的异质性是是山茶形态变异的主要来源;对4个居群、36个性状数据进行聚类。Q型聚类结果基本反映了山茶表型性状在居群间的差异以及居群之间的地理分布关系;R型聚类将山茶花部性状独立区分出来,说明了性状间的相关性。4.优化了山茶的AFLP银染反应体系,完成山茶DNA提取、酶切连接、预扩增、选择性扩增等实验过程,利用EcoRⅠ-MseⅠ双酶切得到了6对引物清晰的山茶AFLP指纹图谱并进行遗传多样性分析,6对引物共扩增出359条带,其中334条为多态带,多态带百分率为93.04%。多态位点百分率（PPL）=93.87%,有效等位基因数（ne）1.9387,表明山茶居群具有较高水平的遗传多样性。不同居群遗传多样性水平差异较大,PPL为72.98%-86.07%,Nei’S基因多样性指数为0.2124-0.2860,Shannon信息多态性指数在0.3253-0.4294之间,其中朱家尖居群的遗传多样性水平最高。山茶物种水平的Shannon信息指数为0.4980,居群内的平均指数为0.3710,居群间的遗传多样性和居群内的遗传多样性分别占总遗传多样性的25.5%和74.6%,说明居群内的遗传多样性大于居群间的遗传多样性。山茶种级水平多样性（Ht）为1.5772,居群内平均多样性（Hs）为1.4150,居群间的遗传分化指数（Gst）为0.1028,即居群间的遗传变异占总变异的10.28%,表明,山茶遗传多样性主要存在于居群内。群体间基因流均值为1.3692,居群之间基因交流较频繁。聚类结果显示遗传距离与地理分布距离无显著相关。以上研究为野生山茶保护区的建立、优良品种选育、种质资源的保护与利用、山茶多样性,以及亲缘关系等一系列研究奠定了理论基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 山茶属植物资源研究进展
• 1.1.1 山茶属种质资源研究
• 1.1.2 茶花的引种、栽培研究
• 1.1.3 山茶属植物基因库、专类园的建立
• 1.1.4 茶花育种研究
• 1.1.5 茶花细胞学和分子生物学研究
• 1.1.6 山茶生物多样性及保护生物学研究进展
• 1.1.7 山茶属植物的应用与展望
• 1.2 遗传多样性研究进展
• 1.2.1 遗传多样性的含义
• 1.2.2 研究方法
• 1.2.3 遗传多样性研究对山茶属种质资源保护的作用和意义
• 1.3 本研究的目的、意义和技术路线
• 2. 浙江省野生山茶资源调查
• 2.1 调查范围的确定
• 2.2 调查方法
• 2.3 调查结果
• 2.3.1 野生山茶的主要识别特征
• 2.3.2 浙江省野生山茶资源现状
• 2.3.3 浙江省山茶古树调查
• 2.4 讨论
• 2.4.1 山茶资源现状分析
• 2.4.2 存在问题
• 2.4.3 野生山茶资源保护与开发利用建议
• 3. 山茶孢粉学研究
• 3.1 材料和方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 花粉大小与形状
• 3.2.2 花粉的萌发孔特点
• 3.2.3 花粉的外壁纹饰
• 3.3 讨论与小结
• 3.3.1 山茶花粉粒形状
• 3.3.2 花粉形态对山茶系统分类和鉴定的作用
• 3.3.3 山茶花粉的演化趋势
• 4. 浙江省山茶天然居群的表型多样性研究
• 4.1 材料与性状选取
• 4.1.1 材料及取样方法
• 4.1.2 性状选取
• 4.1.3 性状的观测与记录
• 4.1.4 数据处理
• 4.2 结果
• 4.2.1 主要描述性性状的变异
• 4.2.2 数值型性状的变异
• 4.2.3 居群表型性状变异系数分析
• 4.2.4 居群形态变异的方差分析结果
• 4.2.5 聚类分析
• 4.3 讨论
• 5. 山茶天然居群遗传多样性的AFLP 分析
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 实验材料
• 5.1.2 取样方法
• 5.1.3 实验仪器及试剂
• 5.1.4 实验方法
• 5.1.5 统计结果与数据分析方法
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 DNA 的提取
• 5.2.2 酶切连接
• 5.2.3 预扩增
• 5.2.4 选择性扩增
• 5.2.5 山茶天然居群的遗传多样性分析
• 5.3 小结
• 5.3.1 优化了山茶AFLP 银染反应体系
• 5.3.2 用POPGENE 软件对4 个山茶天然居群的遗传多样性进行分析
• 5.3.3 对山茶居群的遗传分化和遗传结构的分析
• 5.3.4 对 4 个山茶天然居群进行 UPGMA 法聚类
• 5.3.5 居群遗传多样性及遗传结构对制定资源保护策略的参考意义
• 6. 结论
• 参考文献
• 附录（药品配置）
• 个人简介
• 导师简介
• 致谢