中国小桐子不同地理种源差异比较与种源亲缘关系研究

论文摘要

随着能源危机的日益迫近,环境友好、高效可再生的生物质能源的研究开发正方兴未艾。小桐子以高含油率、优质的特点成为最有发展潜力的生物能源树种之一。本研究对我国小桐子主要分布区内22个种源从形态学、解剖学、光合生理三个层次对不同地理种源间差异进行比较研究,并采用ITS测序对不同种源的小桐子亲缘关系与起源进行探讨。研究结果丰富了小桐子系统进化学研究的内容,为进一步深入探讨小桐子亲缘关系提供依据;同时对实际生产中种子的调拨、优良种源的选择育苗及造林生产、扩大种植区等工作提供理论依据,增加资源产量,解决生物质能源开发原料不足带来的“瓶颈”问题,具有重要实际意义。主要结论如下:1)形态学研究表明不同种源地种子形态性状差异明显,表明小桐子不同种源遗传多样性丰富,种源选择具有很大潜力。不同种源出苗率及株高存在显著差异,种源间地径无显著差异。综合种子性状及苗期生长,初步提出生长表现较好的种源,可作为进一步开展地理种源造林试验和优良种源推广的材料。2)叶片解剖观察表明,小桐子幼苗叶片具有双子叶植物典型的异面叶解剖结构。其叶片横切面由上表皮、叶肉组织、叶脉及下表皮四个部分组成。小桐子不同种源地幼苗叶片的各部组成结构相同,但各结构部分的紧密度及厚度具有明显不同。小桐子22个种源间叶片厚度、上表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅海比、叶片结构紧密度及叶片结构疏松度等解剖性状存在显著差异。解剖结构性状彼此间存在不同程度的相关性。株高与叶片上表皮厚度极显著正相关,而与叶片结构紧密度呈显著负相关;小桐子幼苗生长势仅表现为株高与叶片结构有一定相关性。3)小桐子一年生苗木光合速率日变化呈双峰型,有“光合午休”的现象。光合速率年周期变化分为“单峰型”和“双峰型”两种,单峰型种源多分布于纬度较低的区域,双峰型种源多分布于纬度略高的山地地区。不同种源小桐子光合速率在一年的生长季中各不相同,但光合速率有随纬度升高呈现增加的趋势。不同种源叶绿素含量、气孔导度（Cond）、胞间CO2浓度（Ci）、蒸腾速率（Trmmol）及光饱和点、光补偿点等光合特征各不相同,存在种源选择的可能。4)经ITS序列分析,小桐子各种源间存在变异,遗传多样性较丰富。小桐子不同种源的ITS序列全长为479～649bp,ITS1的长度范围为163～278bp,ITS2的长度范围为116～207bp,5.8S FDNA为155bp～227bp。G+C的含量在ITS1区的变化范围为34.7%～66.2%,在ITS2区的变化范围为34.1%～69.5%。所有样品中有12个样品的ITS全序列的长度高度一致,均为648bp,其中有142个变异位点占ITS的21.91%。ITS1共有278bp,其中有70个变异位点,占ITS1的25.18%;ITS2共有207 bp,其中有46个变异位点,占ITS2的22.22%。5)小桐子18个种源由系统发生树分为4个组,亲缘关系远近不同,种源来源不同,表明我国的小桐子是经由多条路径引种而来而非同一来源。亲缘关系的系统分组与形态学分组不完全符合。分布于我国云南省的8个地区的种源具有同一起源;广西省8个地区的种源具有不同的来源。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 麻风树属植物分类、分布及演化
• 1.2 小桐子研究进展
• 1.2.1 小桐子形态特征与生物学特性
• 1.2.2 小桐子的分布与起源
• 1.2.2.1 小桐子水平分布
• 1.2.2.2 小桐子垂直分布
• 1.2.2.3 小桐子的起源
• 1.2.3 小桐子生理生化研究进展
• 1.2.4 小桐子化学成分及药理研究进展
• 1.2.5 小桐子毒性的研究
• 1.2.6 小桐子繁殖生物学研究进展
• 1.2.7 小桐子的其它相关研究
• 1.2.8 小桐子的开发与利用
• 1.3 分子标记及其发展
• 1.3.1 限制片段长度多态性（RFLP）
• 1.3.2 原位杂交（ISH）
• 1.3.3 随机扩增多态性DNA（RAPD）
• 1.3.4 扩增片断长度多态性（AFLP）
• 1.3.5 简单重复序列（SSR）
• 1.3.6 表达序列标签（EST）
• 1.3.7 序列标记位点（STS）
• 1.3.8 核rDNA基因的内转录间隔区（ITS）
• 1.3.9 分子标记的特点比较
• 1.4 研究目的与意义
• 1.5 研究内容与技术路线
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究技术路线
• 2 小桐子不同种源种子性状及苗期生长形态差异研究
• 2.1 实验材料与方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验方法
• 2.1.2.1 千粒重的测定
• 2.1.2.2 种子形状测定
• 2.1.2.3 种子出苗率及苗期测定
• 2.1.2.4 叶片解剖
• 2.2 数据处理
• 2.3 小桐子不同种源间种子形态性状的变异分析
• 2.4 种子形态性状与地理、环境因子的相关分析
• 2.5 种子特征的聚类分析研究
• 2.6 小桐子不同种源苗期发育生长动态
• 2.6.1 不同种源出苗动态
• 2.6.2 小桐子不同种源出苗10日内生长动态
• 2.6.3 小桐子不同种源出苗后30日的生长动态
• 2.6.4 小桐子不同种源出苗后30-60日内生长动态
• 2.6.5 小桐子不同种源出苗后60-90日内生长动态
• 2.6.6 小桐子不同种源真叶生长动态
• 2.6.7 小桐子不同种源三个月苗期的生长动态
• 2.6.8 小结
• 2.7 小桐子不同种源出苗率、苗期株高及地径的差异
• 2.7.1 小桐子不同种源出苗率差异研究
• 2.7.2 小桐子不同种源苗期株高差异
• 2.7.3 小桐子不同种源苗期地径的差异
• 2.8 种子形态与苗期生长性状间相关分析
• 2.9 叶片形态解剖学研究
• 2.9.1 小桐子幼苗叶片解剖学观察
• 2.9.2 小桐子不同种源幼苗叶片解剖学比较
• 2.9.3 小桐子幼苗叶片解剖性状与苗期生长势的相关分析
• 2.9.4 小结
• 3 小桐子不同种源叶绿素含量及光合生理特性的差异
• 3.1 小桐子不同种源苗期叶绿素含量研究
• 3.1.1 材料与方法
• 3.1.1.1 研究材料
• 3.1.1.2 实验方法
• 3.1.2 小桐子不同种源幼苗叶绿素含量比较与分析
• 3.2 小桐子不同种源苗木光合特征研究
• 3.2.1 材料与方法
• 3.2.1.1 研究材料
• 3.2.1.2 实验方法
• 3.2.1.3 数据分析方法
• 3.2.2 小桐子不同种源三个月幼苗光合特征差异比较
• 3.2.3 小桐子不同种源苗木光合日进程
• 3.2.4 小桐子不同种源光合速率年周期变化
• 3.2.5 小桐子不同种源光补偿点与饱和点变异的研究
• 3.3 小结
• 4. 应用ITS分析小桐子不同种源遗传多样性
• 4.1 材料来源
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 基因组总DNA的提取
• 4.2.2 引物设计
• 4.2.3 核糖体DNA ITS片段扩增及PCR产物的回收
• 4.2.4 目的片段的克隆、筛选及测序
• 4.2.4.1 含有目的片段的克隆载体的构建及转化
• 4.2.4.2 含有目的片段克隆菌株的筛选
• 4.2.5 数据分析
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 各种源的ITS1和ITS2的长度及变异
• 4.3.2 小桐子不同种源亲缘关系
• 4.4 小结
• 5 结论与讨论
• 5.1 不同地理种源种子及苗期生长差异
• 5.2 叶片形态解剖差异
• 5.3 光合生理差异
• 5.4 ITS分析结论
• 5.5 讨论
• 参考文献
• 附录
• 作者简介
• 导师简介
• 在读博士期间发表的论文
• 致谢