中国南方皂荚遗传资源评价研究

论文摘要

皂荚（Gleditsia sinensis）是我国特有的乡土树种，具有较高的经济和生态价值；在全国范围内呈连续的星点状分布，资源分散，由于其长期的过度利用，天然林资源已遭到严重的破坏，种内遗传多样性保存面临严峻的挑战。对我国南方现有皂荚遗传资源进行收集、保存及遗传多样性测定评价，为科学合理的皂荚遗传资源保护、筛选优异种质和经济价值开发奠定坚实基础。本研究在我国南方的皂荚主要分布区抽取10个群体215个个体，采集荚果以及叶片进行遗传多样性分析、并对种子进行打破休眠处理、播种育苗试验以及果实化学成分测定，依据研究结果制定皂荚遗传资源的保护策略、构建保护机制，为皂荚种质保存及高效、综合利用开发这一宝贵植物资源提供理论指导。主要研究结果如下：1.皂荚果实、种子等性状在群体间和群体内存在丰富的变异，11个性状在群体间、群体内均达显著差异，11个性状的平均表型分化系数为20.42%，群体内的变异大于群体间的变异，群体内的变异是皂荚的主要变异来源；皂荚各性状平均变异系数为11.20%，变异幅度为4.55%-18.38%。群体间荚果的变异（14.75%）高于群体间种子变异（6.95%），表明种子变异稳定性高。荚果和种子各性状之间多呈极显著或显著正相关，表现为荚果越大，则种子越大，种子的千粒重也越大；在地理变异方面，荚果表现为同地理经度的南北变异，种子则表现为同地理纬度的东西变异。2.利用筛选出的14对荧光引物，对10个群体215个个体进行AFLP分子标记分析，共得到1782条带，其中多态性片段为1389条，平均多态位点百分率为77.94%。AFLP分子标记揭示了基因频率在群体间差异显著，进而在DNA水平上揭示了群体的遗传差异；皂荚不同群体的遗传多样性存在极显著差异（P<0.01），群体间的遗传分化系数（Gst）为26.87%，群体内的变异远大于群体间的变异，群体内的变异是皂荚的主要变异来源。皂荚群体平均有效等位基因数Ne、等位基因数Na、Shannon’s信息指数和Nei’s多样性指数分为1.261、1.714、0.256和0.168。皂荚基因流（Nm）为1.483，10个群体的平均遗传一致度和遗传距离分别为0.950和0.059，说明皂荚群体间存在着一定的遗传分化。贵州兴义群体的遗传多样性最高，广西桂林群体的遗传多样性最低。3.不同群体间皂荚果壳和种子的化学成分存在差异，在种子化学成分中，广西桂林群体皂甙、粗蛋白和粗淀粉的含量最高，分别为8.13%、22.87%和36.91%，湖北京山群体总糖的含量最高，为16.36%；果壳化学成分中，重庆秀山群体粗蛋白的含量最高，为4.41%，贵州兴义群体粗脂肪的含量最高为8.07%，甘肃天水群体果胶的含量最高，为0.71%湖南城步群体总糖含量最高为34.76%；山东费县群体皂甙的含量最高为18.33%。对不同群体皂荚全果有效成分的分析比较，为以后的良种选择，高效、综合利用开发这一宝贵植物资源提供了重要理论依据。4.浓硫酸可以打破皂荚种子休眠，经浓硫酸处理2个小时后，种子发芽率为95.70%，比对照提高了88.00%；破壳处理使皂荚种子的平均发芽时间缩短了近17天，发芽率提高了近11倍，浓硫酸浸泡2小时后，在25℃下皂荚发芽率和发芽势最高，分别为95.70%和85.40%。5.皂荚各群体内家系子代幼苗的苗高和地径都存在丰富变异，苗高和地径在群体间、群体内家系间的差异均达到极显著水平。各家系的子代幼苗生长方面存在较大差异，苗高的变异系数在19.45%-34.15%之间，平均为26.07%；地径变异系数在10.35%-21.38%之间，平均为15.09%。皂荚群体苗高生长与产地纬度和年平均温度呈显著负相关，表现出明显的纬向渐变型。6.皂荚遗传资源流失严重，群体处于濒危状态，遗传资源保存应该注意加强现有其遗传资源的保护，避免基因资源进一步流失，针对性开展遗传资源的原地保存和异地保存，并在其分布区内严格按照样本策略收集群体样本，营建皂荚遗传资源收集圃，建立种源/家系试验林，构建种子库开展设施保存，同时还可借助植物园的优势开展资源保存工作；在遗传改良工作中，遗传改良与保存相结合，收集保存丰富的变异材料，为育种工作提供充足的资源，从而为皂荚的可持续利用奠定基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 研究目的和意义
• 1.2 国内外研究现状及评述
• 1.2.1 皂荚属遗传资源研究进展
• 1.2.2 林木遗传资源评价研究现状
• 1.2.3 AFLP 原理及其应用
• 1.2.4 目前需要解决的问题
• 1.2.5 主要研究内容
• 1.3 研究技术路线
• 第二章 皂荚南方遗传资源种实表型多样性研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 皂荚表型测定
• 2.1.2 统计分析方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 皂荚群体间和群体内的形态变异特征
• 2.2.2 皂荚表型变异来源及群体间表型分化
• 2.2.3 皂荚表型的形态变异特征
• 2.2.4 性状值极差变异特征
• 2.2.5 皂荚种实表型性状间的相关性
• 2.2.6 皂荚表型性状的地理变异
• 2.2.7 皂荚群体表型聚类分析
• 2.3 结论与讨论
• 2.3.1 皂荚的表型变异丰富
• 2.3.2 皂荚表型的地理变异规律性
• 第三章 AFLP 分子标记南方皂荚群体遗传多样性分析
• 3.1 试验材料、试剂和设备
• 3.1.1 试验材料
• 3.1.2 试剂与仪器
• 3.1.3 基因组 DNA 提取
• 3.1.4 AFLP 标记体系建立
• 3.1.5 数据分析
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 引物组合筛选和体系建立
• 3.2.2 AFLP 引物组合多态性
• 3.2.3 皂荚群体的遗传多样性
• 3.2.4 皂荚群体间遗传分化
• 3.2.5 群体变异的 AMOVA 分析
• 3.2.6 皂荚群体间遗传一致度和遗传距离
• 3.2.7 皂荚群体间遗传多样性聚类分析
• 3.3 结论与讨论
• 3.3.1 皂荚遗传多样性的 AFLP 分析
• 3.3.2 皂荚 DNA 分子水平的遗传多样性
• 3.3.3 皂荚 DNA 分子水平的遗传结构与遗传分化
• 3.3.4 遗多样性分析方法比较与评价
• 第四章 皂荚化学成分组成研究
• 4.1 实验材料、仪器与方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 试剂与仪器
• 4.1.3 试验方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 不同产地皂荚种子和荚果比较
• 4.2.2 不同群体皂荚果壳化学成分组成
• 4.2.3 不同群体皂荚种子化学成分组成
• 4.2.4 皂荚种子与皂荚外皮化学成分含量对比
• 4.3 结论与讨论
• 第五章 皂荚群体种子萌发特性与苗期生长变异研究
• 5.1 试验地概况
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 试验材料
• 5.2.2 试验方法
• 5.2.3 苗期生长试验
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 种皮的透水性
• 5.3.2 酸蚀处理对皂荚种子萌发的影响
• 5.3.3 温度对皂荚种子萌发的影响
• 5.3.4 破壳对种子萌发的影响
• 5.3.5 苗期性状在群体内家系间的变异
• 5.3.6 苗期性状变异的方差分析
• 5.3.7 皂荚群体间苗高和地径的多重比较
• 5.3.8 皂荚苗木生长性状的地理变异
• 5.4 结论与讨论
• 5.4.1 皂荚种子打破休眠的处理
• 5.4.2 皂荚种子苗期生长变异规律
• 第六章 皂荚遗传资源保存策略研究
• 6.1 皂荚保存策略制定依据
• 6.1.1 表型变异的分布规律及变异模式
• 6.1.2 遗传多样性分布模式
• 6.2 皂荚面临的威胁
• 6.2.1 人为因素和环境因素
• 6.2.2 皂荚自身因素
• 6.3 皂荚遗传资源保存方法
• 6.3.1 原地保存
• 6.3.2 异地保存
• 6.3.3 设备保存
• 6.4 皂荚遗传资源的可持续利用分析
• 6.4.1 利用价值与需求分析
• 6.4.2 在保存前提下开展遗传改良
• 6.4.3 遗传改良与保存的有机结合
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 在读期间的学术研究
• 致谢