北美驼绒藜不同世代群体遗传变异规律研究

论文摘要

驼绒藜属植物为藜科半灌木旱生、超旱生植物,主要分布于北温带干旱、半干旱地区,目前该属植物全世界登记种有7个,中国有4个种和1个变种,其抗逆性强、营养丰富,具有良好的生态和经济价值。我国驼绒藜属植物花期较晚、结实率低、种子寿命较短、种群退化严重,为此我们从美国引进抗旱、抗寒、耐高温、生态幅宽、适应性强、开花结实早的北美驼绒藜进行引种驯化,为今后驼绒藜属植物品种选育及杂交育种奠定基础。本研究对在内蒙古引种的北美驼绒藜不同世代群体进行遗传变异规律的研究,包括生物学特性、形态学、细胞学、等位酶、分子遗传学等内容,主要结果如下:1.生物学特性研究结果表明北美驼绒藜4个世代群体间在物候期、开花动态、花粉活力、结实率、种子发芽率、活力指数及发芽指数等指标存在较大变异,而形态发育及叶片营养含量动态趋势变异较小;上述指标在世代间变异趋势为: BM0世代各指标测定值基本均小于其它三个世代,BM1世代次之,BM2和BM3世代最大且差异较小。2.研究表明北美驼绒藜表型性状存在显著或极显著差异。其变异规律为:枝条长度、再生小枝数、叶长、叶宽、株幅的变异系数随世代的增加而减小;株高、叶腋雌花数、枝直径随世代的增加而增大;其它性状在4个世代间变异无规律。广义遗传力分析结果表明:株高、叶腋雌花数、叶宽、雄花穗长遗传力较高,表明受遗传因素影响较大;叶长、枝直径、株幅遗传力较低,表明受环境因素影响较大;表型性状的遗传、表型相关性分析表明,部分表型性状变异受环境和遗传因子共同影响,如枝条长度与着生雌花节数、枝条长度与再生小枝数、着生雌花节数与再生小枝数等性状;少数表型性状间的相关性主要受环境因素影响较大,如叶长和叶宽;其它大部分性状间的相关性主要受遗传因素影响较大;遗传增益分析结果表明:在5%的选择压力下,雄花穗长、再生小枝数、株高、叶宽遗传增益相对较高,表明该性状具有较高的遗传获得量。3.细胞学研究表明,北美驼绒藜世代间核型未发生明显变异,其核型均属1A型,核型公式均为2n=2x=18=18m,染色体长度比和平均臂比变异系数较小,分别为7.66%和4.79%。4.等位酶水平分析表明,北美驼绒藜4个世代群体多态位点百分率均为85.71%;北美驼绒藜群体的遗传多样性较大,其中BM1世代群体的遗传多样性最大（He =0.4229）,BM3世代群体的遗传多样性最小（He =0.3714）;北美驼绒藜的遗传变异主要来自世代群体内（97.2%）;北美驼绒藜4个世代群体遗传一致度分析表明世代相隔越远,群体间遗传一致度越小,相隔越近,遗传一致度越大。5.利用正交试验设计对北美驼绒藜ISSR-PCR反应的5因素（Taq酶、dNTP、引物、Mg2+和模板DNA）4水平进行试验,建立了适合北美驼绒藜的ISSR-PCR最佳反应体系,即20μl的反应体系中含有1×buffer,1.5U Taq酶,0.2mmol/L dNTP,0.5μmol/L引物,2.5 mmol/L Mg2+和10ng模板DNA。6.北美驼绒藜ISSR-PCR分析共检测到167个位点,多态百分率为89.22%,各世代基因杂合度为0.27250.2306,shannon多样性指数为0.44410.3888,表明北美驼绒藜种内存在较丰富的遗传多态性;世代间多态性的大小规律为BM0到BM1增大,之后逐代减小;4个世代群体的遗传变异有83.49%分布在群体内,有16.51%分布于群体间;随着世代的增加,群体间遗传分化逐渐减小,世代群体间相隔越远,其遗传分化系数越大;聚类结果显示,BM2和BM3世代首先聚为一支,然后与BM1世代聚为一大支,最后与BM0世代再相聚。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1 植物遗传变异研究
• 1.1 遗传变异的概念及意义
• 1.1.1 遗传变异的概念
• 1.1.2 研究遗传变异的意义
• 1.2 变异的遗传基础
• 1.2.1 染色体的变异
• 1.2.2 DNA 的变异
• 1.3 植物迁移（引种）产生变异的原因
• 1.3.1 突变
• 1.3.2 遗传漂变
• 1.3.3 植物自身的生物学特性
• 1.3.4 外界环境条件的改变
• 1.3.5 基因渗入
• 1.4 植物遗传变异的研究方法
• 1.4.1 表型性状研究
• 1.4.2 细胞学研究
• 1.4.3 蛋白质研究
• 1.4.4 DNA 分子研究
• 2 国内外牧草资源遗传变异研究进展
• 2.1 形态学研究
• 2.2 细胞学研究
• 2.3 等位酶水平研究
• 2.4 分子水平研究
• 3 驼绒藜属植物研究进展
• 3.1 驼绒藜属植物简介
• 3.2 国内外驼绒藜属植物研究进展
• 3.2.1 驼绒藜属生物学研究
• 3.2.2 驼绒藜属生理学研究
• 3.2.3 驼绒藜属形态学研究
• 3.2.4 驼绒藜属细胞学研究
• 3.2.5 驼绒藜属同工酶研究
• 3.2.6 驼绒藜属遗传多样性研究
• 3.2.7 驼绒藜属引种驯化研究
• 3.2.8 驼绒藜属栽培技术的研究
• 3.2.9 驼绒藜属在草原改良和沙漠化治理中的作用
• 4 本项目研究简介
• 4.1 研究目的意义
• 4.2 研究内容与技术路线
• 4.2.1 研究内容
• 4.2.2 技术路线
• 第一章 北美驼绒藜生物学特性变异规律研究
• 1 材料与方法
• 1.1 试验地概况
• 1.2 供试材料
• 1.3 测定项目及方法
• 1.3.1 物候期的测定
• 1.3.2 开花动态的测定
• 1.3.3 花粉活力的测定
• 1.3.4 结实率的测定
• 1.3.5 种子发芽率测定
• 1.3.6 生长发育特性测定
• 1.3.7 叶片营养成分测定
• 1.4 统计分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 北美驼绒藜物候期变异规律
• 2.1.1 不同年份间比较
• 2.1.2 不同世代间比较
• 2.2 北美驼绒藜不同世代开花动态变异规律
• 2.3 北美驼绒藜不同世代花粉活力变异规律
• 2.4 北美驼绒藜结实率变异规律
• 2.5 北美驼绒藜不同世代发芽率变异规律
• 2.6 北美驼绒藜不同世代生长发育特性变异规律
• 2.6.1 叶长生长动态比较
• 2.6.2 叶宽生长动态比较
• 2.6.3 株高生长动态比较
• 2.6.4 株幅生长动态比较
• 2.7 北美驼绒藜不同世代营养元素变异规律
• 2.7.1 叶片含氮量比较
• 2.7.2 叶片含磷量比较
• 2.7.3 叶片含钾量比较
• 3 讨论
• 3.1 引起北美驼绒藜世代间物候期变异因素的探讨
• 3.2 北美驼绒藜世代间开花结实特性及相关指标的变异规律研究
• 3.3 北美驼绒藜世代间生长发育特性和主要营养元素含量的变异
• 4 小结
• 第二章 北美驼绒藜不同世代群体表型性状遗传变异规律研究
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 观测指标及方法
• 1.2.2 遗传变异分析
• 1.2.3 数据统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 北美驼绒藜表型性状遗传变异
• 2.1.1 总群体表型性状遗传变异情况
• 2.1.2 北美驼绒藜世代间表型性状遗传变异情况
• 2.1.3 北美驼绒藜世代内表型性状遗传变异情况
• 2.2 北美驼绒藜表型性状遗传参数估计
• 2.2.1 世代间方差分析
• 2.2.2 遗传参数估计
• 2.3 北美驼绒藜表型性状遗传、环境、表型相关分析
• 3 讨论
• 3.1 北美驼绒藜引种驯化表型性状遗传变异规律及影响因子
• 3.2 性状间相关性在新品种选育中的作用
• 4 小结
• 第三章 北美驼绒藜核型变异规律的研究
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.1.1 植物材料
• 1.1.2 试剂
• 1.1.3 主要仪器与用具
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 根尖压片及镜检
• 1.2.2 核型分析
• 1.2.3 核型确定
• 2 结果与分析
• 2.1 北美驼绒藜各世代染色体核型参数和核型组成
• 2.1.1 北美驼绒藜BM0 世代
• 2.1.2 北美驼绒藜BM1 世代
• 2.1.3 北美驼绒藜BM2 世代
• 2.1.4 北美驼绒藜BM3 世代
• 2.2 北美驼绒藜世代间的核型变异式样
• 3 讨论
• 3.1 北美驼绒藜的核型变异分析
• 3.2 驼绒藜属植物染色体核型分析技术的探讨
• 4 小结
• 第四章 北美驼绒藜不同世代群体等位酶遗传变异规律研究
• 1 材料和方法
• 1.1 样品的采集与制备
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 实验主要试剂及仪器
• 1.2.2 凝胶配方及制备
• 1.2.3 电泳及染色
• 1.2.4 酶谱解析
• 1.2.5 数据处理和遗传分析
• 2 结果与分析
• 2.1 北美驼绒藜等位基因的变异
• 2.2 北美驼绒藜世代间遗传多样性估计
• 2.3 北美驼绒藜世代群体间的遗传分化
• 2.4 北美驼绒藜世代群体间的遗传一致度及遗传距离
• 3 讨论
• 3.1 等位酶分析与北美驼绒藜的遗传变异
• 3.2 等位酶分析的利弊及其在牧草上的应用前景
• 4 小结
• 第五章 北美驼绒藜不同世代群体遗传变异的ISSR 分析
• 1 材料和方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 实验仪器及试剂
• 1.2.1 实验仪器
• 1.2.2 试剂
• 1.3 试验方法
• 1.3.1 主要溶液配制
• 1.3.2 DNA 提取及检测
• 2 结果与分析
• 2.1 基因组DNA 样品的检测
• 2.2 北美驼绒藜ISSR-PCR 反应体系的建立与优化
• 2.2.1 电泳结果评分
• 2.2.2 各因素对PCR 反应影响的差异分析
• 2.2.3 因素内各水平对PCR 结果的影响
• 2.2.4 最优体系的检验
• 2.3 多态位点信息
• 2.4 各世代群体基因杂合度比较
• 2.5 各世代群体遗传多样性及遗传分化
• 2.6 各世代群体遗传相似度及遗传距离分析
• 3 讨论
• 3.1 高质量植物组 DNA 的提取
• 3.2 ISSR-PCR 各因素对扩增结果的影响
• 3.3 1SSR-PCR 的扩增多态性分析
• 3.4 北美驼绒藜各世代群体遗传变异及其规律
• 4 小结
• 第六章 讨论与结论
• 1 讨论
• 1.1 北美驼绒藜各世代群体遗传变异原因的探讨
• 1.2 北美驼绒藜遗传变异不同研究水平间的关系
• 2 主要结论
• 3 本研究的不足及今后的研究方向
• 4 本研究的创新之处
• 致谢
• 参考文献
• 附图
• 作者简介