西藏林芝云杉遗传多样性分析

论文摘要

林芝云杉（Picea likiangensis var.linzhiensis）广泛分布于藏东南地区,是西藏重要的乡土树种和工业用材树种,要对现有天然群体进行科学保护和合理利用,必须首先弄清其群体内和群体间的变异和遗传分化,为种质资源保存和该树种的遗传改良提供理论依据和基础资料。本研究在西藏地区13个有代表性的林芝云杉天然群体内分别随机抽取6-30个个体为试材,进行表型多样性,元素含量的地理变异和同工酶遗传多样性分析。主要结果如下:（1）其表型多样性是反映其遗传分化的直接量化指标。对针叶、球果、种鳞的9个表型性状采用方差分析、表型分化系数和种群频率分化系数进行研究,发现群体内和群体间均存在极显著差异,并且表型分化系数（Vst）的变幅为12.25%～55.21%,群体间表型分化系数均值为30.06%,小于群体内变异（69.94%）;表型的种群频率分化系数的变幅为6.20%～20.70%,群体间为13.75%,小于群体内的（86.25%）。在群体内采用计算变异系数、表型频率多样度指数和相对极值等统计分析方法,进一步讨论了群体间和群体内的各表型性状的具体变异和分化:云杉针叶、球果、种鳞3个表型性状的变异系数分别为20.40%、15.41%、10.68%,相对极值为60.06%、55.61%、54.90%,表型多样度指数为44.52%、33.35%、36.35%,三者都是针叶的变异程度最大。对林芝云杉群体内各表型变异指数分别与海拔、经度和纬度进行相关分析发现,在空间分布上呈现随海拔降低和经、纬度升高而多样性逐渐变大的模式。最后对各性状均值利用欧氏距离和WARD氏最小方差法进行UPGMA聚类分析表明,西藏林芝云杉群体可以划分为3类,中心群体可聚为一类,边缘群体可聚为两类。（2）对西藏13个林芝云杉群体针叶中11种无机元素进行了测定,每群体取6株健康母树,用ICP-AES检测针叶P、K、Ca、Mg、Cu、Fe、Zn、Mn的含量,采用德国进口的元素分析仪（EA）检测C、H、N的含量;并利用方差分析,变异系数计算和相关分析等统计方法对各元素的地理变异进行研究。研究结果表明:C、H、N、Ca、Mg、Cu、Mn这7种元素的含量在群体间的差异达到显著水平,P、K、Fe、Zn四种元素没有达到统计学的显著水平,微量元素在群体间和群体内均存在广泛的变异,大量元素的变异幅度不如微量元素大;对群体内均值和变异系数与地理位置进行相关分析,发现与地理位置的相关性除了P的变异系数与经度的相关达到显著水平外,其他均不显著,即呈随机变异模式。（3）采用水平切片淀粉凝胶电泳实验对西藏林芝云杉的12个群体的个酶系进行实验,共获得20个谱带清晰、分离良好的位点,对这20个位点的统计分析表明:林芝云杉种群的多态位点百分率P=55%,每个位点的等位点基因平均数为Na=1.900,每个位点的有效等位点基因数为Ne=1.6093,观测杂合度为Ho=0.2291,期望杂合度为He=0.2648,遗传一致度为I=0.4168;12个群体的均值略低于种级水平。对12个群体的遗传分化进行研究,群体间遗传分化系数Gst=7.4065%,有92.5935%的变异存在群体内;群体间的遗传分化度Fst=8.4247%,仍远远小于群体内的91.5357%;基因流Nm=7.0119＞4,可以代替遗传漂变防止群体间分化的发生。对12个群体两两之间的遗传距离进行研究,遗传一致度（I）的变动幅度为0.9450-0.9979,平均值为0.9801;遗传距离（D）变动幅度为0.0021-0.0540,均值为0.0191。对各遗传参数与生态因子进行相关分析发现,12个群体在20个位点的整体水平上每个位点的等位基因数Na和期望杂合度He是由西向东逐渐变大的。（4）通过三个水平的耦合研究发现林芝云杉群体间和群体内均存在丰富的变异,但大部分变异来自群体内。对其遗传多样性与地理生态因子的变异趋势研究中发现,林芝云杉遗传多样性呈现由西向东逐渐变大的趋势。因此在进行种质资源保存和遗传改良时应注重优先选择东部群体,并注重个体的选择。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 引言
• 1. 云杉属植物遗传多样性国内外研究进展
• 1.1 云杉属植物表型遗传多样性研究
• 1.1.1 国外表型多样性研究
• 1.1.2 国内表型多样研究
• 1.2 云杉属植物营养元素含量方面遗传多样性研究
• 1.2.1 国外元素含量的研究
• 1.2.2 国内元素含量的研究
• 1.3 云杉属植物同工酶遗传多样性研究
• 1.3.1 国外同工酶水平遗传多样性研究
• 1.3.2 国内同工酶水平遗传多样性研究
• 1.4 分子标记技术在云杉属植物遗传多样性中的应用
• 1.4.1 国外分子标记的应用
• 1.4.2 国内分子标记的应用
• 1.5 云杉属植物遗传多样性研究前景展望
• 1.6 研究的主要内容与研究思路
• 1.6.1 主要研究内容
• 1.6.2 研究的思路与技术路线
• 2. 材料与方法
• 2.1 研究群体及采种母树概况
• 2.2 取材与分析
• 2.2.1 表型多样性的取材和分析方法
• 2.2.1.1 取材
• 2.2.1.2 性状鉴定方法
• 2.2.1.3 统计分析方法及原理
• 2.2.2 元素含量地理变异研究的取材和分析方法
• 2.2.2.1 取材
• 2.2.2.2 样品分析
• 2.2.2.3 数据处理及统计分析方法
• 2.2.3 同工酶遗传多样性研究的取材和实验方法
• 2.2.3.1 缓冲系统的选取和酶位点的确定
• 2.2.3.2 遗传多样性分析
• 3. 结果与分析
• 3.1 林芝云杉天然群体表型多样性分析
• 3.1.1 群体内与群体间表型性状的差异显著性研究
• 3.1.1.1 群体内和群体间表型性状的方差分析研究
• 3.1.1.2 群体内均值和群体间多重比较的研究
• 3.1.2 群体内表型性状变异研究
• 3.1.2.1 群体内表型性状变异系数研究
• 3.1.2.2 群体内表型性状频率多样度分析
• 3.1.2.3 群体内表型性状的相对极差研究
• 3.1.2.4 群体内形态学指标间的耦合研究
• 3.1.3 群体间表型性状的分化研究
• 3.1.3.1 群体间表型性状的分化系数研究
• 3.1.3.2 群体间表型性状的种群频率分化程度研究
• 3.1.4 表型性状的聚类分析
• 3.1.5 小结
• 3.2 林芝云杉元素含量变异研究
• 3.2.1 不同群体间针叶元素含量的变异
• 3.2.2 针叶各元素含量在群体间和群体内的离散程度
• 3.2.3 针叶中各元素含量的相关分析
• 3.2.4 针叶元素含量的地理变异规律
• 3.2.5 小结
• 3.3 林芝云杉同工酶遗传多样性分析
• 3.3.1 缓冲系统的选取及酶系统筛选
• 3.3.1.1 提取缓冲液和电泳-凝胶缓冲液的筛选
• 3.3.1.2 酶系统及其位点的筛选
• 3.3.1.3 结果
• 3.3.2 同工酶遗传多样性分析
• 3.3.2.1 群体遗传多样性分析
• 3.3.2.2 群体间的遗传分化和遗传距离
• 3.3.2.3 群体Hardy一Weinberg平衡状况分析
• 3.3.2.4 各遗传参数与生态因子的相关分析
• 3.3.2.5 小结
• 3.4 表型多样性、元素含量和等位酶变异的三者耦合研究
• 3.4.1 群体间和群体内的差异检验
• 3.4.2 群体间和群体内的遗传分化研究
• 3.4.3 群体的地理生态变异趋势
• 4. 讨论
• 4.1 林芝云杉表型遗传多样性
• 4.2 林芝云杉元素含量的变异
• 4.3 林芝云杉同工酶遗传多样性
• 4.3.1 群体内和群体间的遗传多样性和分化研究
• 4.3.2 林芝云杉群体的变异与生态因子的研究
• 4.4 三个水平的耦合研究
• 4.5 林芝云杉种质资源的保存策略
• 4.6 林芝云杉种质资源遗传改良前景
• 5. 研究结论
• 参考文献
• 图例
• 个人简介
• 硕士期间发表的论文
• 导师简介
• 致谢