野生高燕麦草耐盐性及遗传多样性研究

野生高燕麦草耐盐性及遗传多样性研究

论文摘要

本研究以自国外引进的23份野生高燕麦草为材料,通过不同盐分梯度下各种质材料的苗期试验,对盐胁迫下高燕麦草的存活率、株高、分蘖数、植株干重、细胞膜透性、脯氨酸含量,K+/Na+在叶片中的积累、丙二醛含量、过氧化氢酶活性、光合特性等指标进行了系统的测定和分析,综合评价其耐盐能力的强弱,研究材料间耐盐性的差异,并利用ISSR分子标记对供试材料的遗传多样性进行了分析。主要研究结果如下:(1)供试材料苗期耐盐性综合评价结果表明:供试高燕麦草种质材料于中等耐盐牧草,在浓度低于0.45%的NaCl胁迫下,23份供试材料均能正常存活,只有少数材料出现轻微受害现象;在0.55%—0.65%NACl浓度下,有19份材料存活率在70%以上,所有材料的株高、植株干重下降明显,分蘖数与质膜相对透性也受到较大影响;在0.85%NaCl浓度下,ZXY03-13、ZXY03-200等4份材料完全死亡,其余材料存活率均低于50%,受害程度严重。通过TOPSIS-PCA综合评价,以耐盐综合评价值的高低可以将23份供试材料初步分为五类,其中材料ZXY03P-367综合评价值最高,达到0.9211,耐盐性最强;材料ZXY03P-165、ZXY03P-200、ZXY03P-269、ZXY03P-95、ZXY03P-238、ZXY03P-184、ZXY03P-387、ZXY03P-462、ZXY03P-319、ZXY03P-148、ZXY03P-416的综合评价值在0.8—0.9之间,属于耐盐性较好的材料;材料ZXY03P-79、ZXY03P-60、ZXY03P-337、ZXY03P-133、ZXY04P-949、ZXY03P-31综合评价值在0.7—0.8之间,属于耐盐性中等的材料;材料ZXY04P-991、ZXY03P-13、ZXY03P-133综合评价值在0.6—0.7之间,属于耐盐性较弱的材料;材料ZXY03P-45、ZXY03P-443综合评价值分别为0.5934、0.5629,耐盐性最差。(2)供试材料盐胁迫下的生理生理特性研究表明:盐胁迫下高燕麦草的渗透调节系统,膜系统及光合系统均受到不同程度的损害,耐盐能力较强的材料ZXY03-367、ZXY03-200等在脯氨酸含量、可溶性糖含量、钾钠含量比、叶片相对含水量、丙二醛含量、CAT活性、光合速率及叶绿素含量方面均高于不耐盐的材料ZXY03-13、ZXY03-443等。主成分分析表明,盐胁迫下高燕麦草的耐受性主要表现为渗透调节系统的自我保护,其贡献率为44.98%;其次是膜系统和光合系统,贡献率分别为19.937%和15.286%。聚类分析表明,脯氨酸含量、可溶性糖含量、钾钠含量比、叶片相对含水量、丙二醛含量、CAT活性、光合速率及叶绿素含量也可作为综合评价高燕麦草耐盐能力强弱的指标。(3)遗传多样性研究结果表明:通过模板DNA、引物、Mg+、dNTPs、Taq酶五种ISSR反应体系的影响因素进行L16(45)正交试验,建立了高燕麦草ISSR反应体系:20μl的反应体积中含有模板DNA 5μmol/L,引物300nmol/L,Mg+2.5mmol/L,dNTP 0.3mmol/L,Taq酶1U及1×Buffer。通过9个ISSR引物对23份野生高燕麦草种质材料进行扩增,共获得88个扩增位点,扩增片段大小在280bp—1500bp之间,多态性位点为66个,多态性比率75%;遗传相似系数(GS)分析表明,供试材料间的GS值在0.591—0.886之间,平均GS值0.667,说明供试材料的遗传分化程度较高,遗传多样性丰富,运用ISSR分子标记能够较好的揭示高燕麦草属牧草的遗传多样性。基于ISSR标记的UPGMA聚类分析与主成分分析表明,23份高燕麦草种质材料能按照采集地点的不同分为两大组,组间遗传距离的差异是导致供试材料整体遗传差异较大的主要因素,而组内材料间亲缘关系较近,地理距离与高燕麦草的遗传距离有一定关系。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 综述
  • 1 植物的耐盐机理
  • 1.1 植物形态适应机制
  • 1.2 植物的吸钾排钠机制
  • 1.3 细胞内的无机渗透调节机制
  • 1.4 离子的区隔作用
  • 1.5 抗氧化防御系统的沽性
  • 1.6 盐胁迫蛋白
  • 2 植物耐盐的分子生物学
  • 3 耐盐植物种质资源评价
  • 3.1 耐盐作物种质资源研究
  • 3.2 耐盐牧草种质资源研究
  • 3.3 牧草耐盐性评价指标研究
  • 4 本研究的目的和意义
  • 第二章 高燕麦草种质材料耐盐性综合评价
  • 1 材料与方法
  • 1.1 供试材料
  • 1.2 试验环境概况
  • 1.3 试验方法
  • 1.4 耐盐评价指标测定
  • 1.4.1 存活率的测定
  • 1.4.2 株高的测定
  • 1.4.3 相对分桑数
  • 1.4.4 生长胁迫指数
  • 1.4.5 质膜相对透性
  • 1.5 综合评价方法
  • 1.6 数据处理
  • 2 结果与分析
  • 2.1 盐胁迫对高燕麦草存活率的影响
  • 2.2 盐胁迫对高燕麦草相对株高的影响
  • 2.3 盐胁迫对高燕麦草相对分蘖数的影响
  • 2.4 盐胁迫对高燕麦草生长胁迫指数的影响
  • 2.5 盐胁迫对高燕麦草质膜相对透性的影响
  • 2.6 耐盐性综合评价
  • 3 讨论
  • 4 结论
  • 第三章 盐胁迫下高燕麦草种质材料生理生化特性的研究
  • 1 材料与方法
  • 1.1 供试材料及试验方法
  • 1.2 实验环境概况
  • 1.3 生理生化指标测定
  • 1.3.1 游离脯氨酸含量的测定
  • 1.3.2 可溶性糖含量的测定
  • 1.3.3 钾、钠离子含量的测定
  • 1.3.4 相对含水量的测定
  • 1.3.5 丙二醛(MDA)含量的测定
  • 1.3.6 过氧化氢酶(CAT)活性的测定
  • 1.3.7 光合特性的测定
  • 1.3.8 叶绿素含量的测定
  • 1.4 数据处理
  • 2 结果与分析
  • 2.1 盐胁迫对渗透调节系统的影响
  • 2.1.1 脯氨酸含量的变化
  • 2.1.2 可溶性糖含量的变化
  • 2.1.3 钾、钠离子的积累
  • 2.1.4 叶片相对含水量的变化
  • 2.2 盐胁迫对膜系统的影响
  • 2.2.1 丙二醛(MDA)含量的变化
  • 2.2.2 过氧化氢酶(CAT)活性的变化
  • 2.3 盐胁迫对光合系统的影响
  • 2.3.1 光合速率分析
  • 2.3.2 气孔导度的变化
  • 2浓度的变化'>2.3.3 胞间CO2浓度的变化
  • 2.3.4 叶绿素含量的变化
  • 2.3 主成份分析与聚类分析
  • 3 讨论
  • 4 结论
  • 第四章 高燕麦草种质材料遗传多样性分析
  • 1 材料与方法
  • 1.1 供试材料
  • 1.1.1 植物材料
  • 1.1.4 ISSR引物及序列
  • 1.2 实验环境概况
  • 1.3 实验方法
  • 1.3.1 基因组总DNA的提取
  • 1.3.2 ISSR反应体系的建立及引物筛选
  • 1.3.3 凝胶电泳
  • 1.3.4 数据统计与分析
  • 2 结果与分析
  • 2.1 高燕麦草ISSR反应体系的建立及引物筛选
  • 2.2 ISSR扩增位点多态性
  • 2.3 遗传相似性分析
  • 2.4 聚类分析与主成分分析
  • 3 讨论
  • 4 结论
  • 附录一
  • 附录二
  • 附录三
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简历
  • 相关论文文献

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