扁蓿豆种质资源遗传多样性的研究

论文摘要

扁蓿豆(Medicago ruthenica)是豆科(Leguminosae)苜蓿属(Medicago L.)植物。在我国分布广泛,具有生态适应性广、耐贫瘠、抗寒、抗旱和营养价值较高的特点。在改良草场,建立人工草地,防治水土流失等方面起了很大的作用。本研究从形态、染色体和DNA水平分析了内蒙古地区的50份野生扁蓿豆种质资源的遗传多样性,以其为合理利用及遗传育种提供依据。主要研究结果如下:(1)表型水平多样性研究结果扁蓿豆种质资源的13个表型性状和8个农艺性状,在不同种质间均表现出显著或极显著差异。21个表型特性的变异系数变化范围分布在4.90%～90.96%之间。遗传多样性指数差异较大,处于0.62～2.07之间,其中表型性状的多样性指数高于农艺性状。相关分析表明,各性状间均有不同程度的相关性,部分性状间呈显著或极显著相关。主成分分析显示,中间小叶宽度、中间小叶面积、单枝花序数、花序结荚数、荚果形状、生长速度、千粒重和干草产量等性状是引起扁蓿豆种质表型变异的主要性状。聚类分析显示,地理来源相同或相似的种质大部分聚在一起。(2)染色体水平多样性研究结果经染色体分析显示,选取的具代表性的4份野生扁蓿豆种质,染色体数目恒定,都是二倍体(2n=16)。染色体长度在1～4μm之间,属于小染色体,存在核型多型性。两份扁蓿豆种质的核型为1B,是最对称的核型,应属原始的类型;另两份扁蓿豆种质的核型为1A,是较进化的类型。(3)DNA水平遗传多样性研究结果采用SSR分子标记法,从DNA水平上检测扁蓿豆种质资源的遗传多样性,检测结果表明,18对引物在50份扁蓿豆种质中共检测出136条清晰可辨的谱带,其中109条谱带具有多态性,多态比率为80.09%,18对引物平均有效等位基因数为1.5006,平均基因多样性指数为0.2223,多态信息含量PIC平均为0.3236;50份扁蓿豆种质基因分化系数为0.5264,表明不同种质间遗传变异大,遗传多样性丰富。不同地区间的扁蓿豆种质资源遗传多样性指数有明显差异。聚类分析可把50份扁蓿豆种质资源分为8类,从材料的地理分布来看,具有相同或相似地理来源的材料基本上能较为集中地聚在一起。(4)表型性状变异大于SSR分子标记的DNA变异。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 遗传多样性的研究意义和方法
• 1.1.1 遗传多样性的含义
• 1.1.2 遗传多样性的研究意义
• 1.1.3 遗传多样性的检测及度量方法
• 1.1.3.1 形态学水平
• 1.1.3.2 染色体水平
• 1.1.3.3 蛋白质水平
• 1.1.3.4 核酸水平
• 1.1.4 遗传多样性研究的理论及实践意义
• 1.2 扁蓿豆植物形态特征和分布区域
• 1.2.1 分类地位与地理分布
• 1.2.2 植物学特性
• 1.2.3 生物学特性
• 1.2.4 农艺学特性
• 1.3 扁蓿豆植物的研究进展
• 1.3.1 种子发芽实验的研究
• 1.3.2 扁蓿豆组织培养的研究
• 1.3.3 扁蓿豆的抗性及光合生态的研究
• 1.3.4 扁蓿豆植物的育种与引种
• 1.3.5 遗传多样性研究
• 1.4 本研究的目的意义、研究主要内容和创新点
• 1.4.1 研究目的及意义
• 1.4.2 研究的主要内容
• 1.4.3 创新点
• 1.4.4 技术路线
• 2 研究的内容和方法
• 2.1 表型多样性的研究
• 2.1.1 试验地概况
• 2.1.2 试验材料
• 2.1.3 试验方法
• 2.1.4 数据统计分析
• 2.2 染色体水平多样性的研究
• 2.2.1 试验材料
• 2.2.2 染色体的处理及制备方法
• 2.2.3 核型分析方法
• 2.3 SSR 分子水平遗传多样性研究
• 2.3.1 材料、试剂、仪器及引物
• 2.3.1.1 材料
• 2.3.1.2 试剂及其配制
• 2.3.1.3 主要仪器设备
• 2.3.1.4 SSR 引物及序列
• 2.3.2 试验方法
• 2.3.2.1 取样
• 2.3.2.2 DNA 的提取、纯化和定量
• 2.3.2.3 反应体系的建立及优化
• 2.3.2.4 扩增产物检测
• 2.3.2.5 数据的处理和分析
• 3 结果与分析
• 3.1 表型多样性研究
• 3.1.1 扁蓿豆种质资源表型性状基本统计分析
• 3.1.1.1 表型性状
• 3.1.1.2 农艺性状
• 3.1.2 扁蓿豆种质资源多样性指数的比较和分析
• 3.1.2.1 表型性状间的多样性指数分析
• 3.1.2.2 农艺性状间的多样性指数分析
• 3.1.2.3 不同地区间的多样性指数分析
• 3.1.3 扁蓿豆种质资源的主成分分析
• 3.1.3.1 表型性状
• 3.1.3.2 农艺性状
• 3.1.4 扁蓿豆种质资源的相关分析
• 3.1.4.1 表型性状
• 3.1.4.2 农艺性状
• 3.1.5 扁蓿豆种质资源表型性状和农艺性状的聚类分析
• 3.1.6 小结
• 3.2 染色体水平多样性研究
• 3.2.1 染色体参数分析
• 3.2.2 染色体核型分析
• 3.2.3 小结
• 3.3 SSR 分子标记遗传多样性研究
• 3.3.1 SSR 扩增片段的多态性分析
• 3.3.2 SSR 标记遗传多样性分析
• 3.3.3 SSR 标记的聚类分析
• 3.4 小结
• 4 综合分析与讨论
• 4.1 形态学性状的分析
• 4.1.1 扁蓿豆种质资源不同表型性状多样性的比较
• 4.1.2 扁蓿豆种质资源表型多样性的分布格局
• 4.1.3 扁蓿豆种质资源利用主成分分析的意义
• 4.2 细胞多样性的分析
• 4.3 SSR 多样性分析
• 4.3.1 SSR 方法的可靠性
• 4.3.2 近缘物种 SSR 引物开发策略探讨
• 4.4 形态学性状与 SSR 两种检测方法的差异
• 4.5 结论
• 4.6 下一步研究工作的建议
• 致谢
• 参考文献
• 图版
• 附表
• 作者简介