枣种质资源遗传多样性的分子评价及其核心种质的构建

论文摘要

枣是原产我国的重要果树,种质资源极其丰富,遗传背景复杂。枣种质资源的研究涉及形态学、孢粉学、生物化学、分子生物学等领域,经历了从形态多样性到DNA多样性的发展过程。由于缺乏系统研究,对枣种质资源的亲缘演化关系目前仍不很清楚,尤其在核心种质构建方面的研究几乎为空白。本研究应用AFLP和SRAP分子标记技术对177份枣种质资源的亲缘关系、遗传多样性进行了分析,构建了枣的核心种质,为枣的分类、遗传育种和种质资源保存提供了有力证据,主要研究结果如下:1.确定了适合AFLP分析的枣基因组DNA提取方法为改良CTAB法,在细胞核裂解之前,用CTAB-free缓冲液对叶片组织匀浆洗涤后再进行DNA提取,可有效克服多糖等次生代谢物质对提取的干扰;加大CTAB浓度,用3×CTAB作为裂解液;在用无水乙醇沉淀DNA之前,用高浓度NaCl再次分离多糖。粗提后的DNA经RNase处理去除RNA,氯仿/异戊醇抽提去除蛋白质,得到了基本无降解、无污染、高分子量的枣基因组DNA。2.从120对AFLP引物组合中选出17对谱带清晰、多态性高的引物组合。对177份枣种质资源进行扩增分析,共扩增出577条电泳谱带,平均每对引物产生34条谱带,其中372条为多态性带,多态性比率为64.47%;其余205条谱带为所有材料共有,占35.53%。供试样品间的遗传相似系数在0.761～1.000之间。圆铃与酥圆铃之间遗传相似系数最大,为1.000;秤砣枣与酸枣1之间的遗传相似系数最小,为0.761。3.构建了供试材料的AFLP指纹图谱,部分供试材料具有独有的特征带,其余材料可通过二歧分类法确定各自在AFLP图谱中的差异带,根据样品的特征带或差异带可区分开所有的供试材料。4.利用6对SRAP引物组合对177份枣种质进行扩增,共扩增出113条谱带,平均每对引物能扩增出19条谱带。其中51条带为所有材料共有,占45.13%;其余62条均为多态性带,多态性检出率为54.87%。供试样品间的遗传相似系数范围在0.727～1.000之间。圆铃与酥圆铃,无头枣与襄汾圆枣,义乌大枣与南京枣,壶瓶酸与壶瓶枣,大马牙与葫芦长红,金丝小枣与金丝蜜,赞新大枣、赞皇大枣1与赞皇大枣2之间遗传相似系数最大,均为1.000;新疆小圆枣与永城长红,小平顶与核桃纹,小木枣与短果长红之间的遗传相似系数最小,均为0.727。5.采用UPGMA法对供试材料的AFLP数据、SRAP数据和AFLP与SRAP整合数据进行聚类分析,聚类结果与枣种质地理来源关系密切。6.基于AFLP和SRAP分析结果,在分子水平上,探讨了几组枣品种的亲缘演化关系:（1）酥圆铃与圆铃可能是同物异名;老婆枣可能是由核桃纹演化而来;延川狗头枣与圆铃的亲缘关系较近。（2）磨盘枣与圆铃枣品种群的亲缘关系较近,是由圆铃枣演化而来。（3）宣城尖枣、义乌大枣与南京枣亲缘关系较近,推测为同一近缘系。（4）宁阳六月鲜、孔府酥脆枣和疙瘩脆亲缘关系较近,推测为同一近缘系。（5）葫芦长红与大马牙的亲缘关系极近;短果长红与其他长红枣品种群的品种的亲缘关系稍远。河南龙枣与河北龙枣亲缘关系极近,推测为同一近缘系,是由长红枣演化而来;串铃与长红枣的亲缘关系较远,并不属于长红枣品种群。（6）大名布袋枣与尜尜枣亲缘关系较近,推测为同一近缘系。（7）金丝小枣品系间的差异是DNA水平的差异;天津快枣、二秋枣、缨络枣、郎家园枣、长木枣、小木枣、马铃脆和金丝小枣的关系较近,是金丝小枣品种群的组成部分;无核小枣是由金丝小枣演化而来。（8）馒头枣、沧县傻枣、大白铃、大瓜枣、大荔鸡蛋枣、溆浦鸡蛋枣、涪陵鸡蛋枣与临猗梨枣具有较近的亲缘关系,推测它们为同一近缘系。（9）敦煌大枣和临泽大枣亲缘关系极近,推测为同一近缘系。（10）临泽小枣和中宁小枣亲缘关系极近,推测为同一近缘系。（11）大王枣、薛城冬枣和雪枣的亲缘关系较近。（12）赞皇大枣株系间的差异是DNA水平的差异。（13）婆枣株系间的变异程度较大;泡泡红、串干、沙枣与婆枣的亲缘关系较近,可能为同一近缘系。（14）灵宝大枣和屯屯枣的亲缘关系较近,差异应该属于品种内株系间的差异。（15）小平顶和朝阳圆枣的亲缘关系较近,为同一近缘系。（16）胎里红和三变红的亲缘关系较远,并不是同一个品种。（17）蒲城晋枣和耙齿枣的亲缘关系较近,可能为同一近缘系。（18）稷山圆枣和柳罐枣的亲缘关系较近,可能为同一近缘系。（19）茶壶枣与扁核酸的亲缘关系较近,推测茶壶枣可能是由扁核酸变异而来。（20）日出、红颜和福枣3个韩国品种与中国枣品种亲缘关系较近,3个品种之间的遗传差异较大。7.根据AFLP和SRAP数据整合后的聚类结果,对166个枣品种采用3种方法构建核心种质,比较了等位基因数、有效等位基因数、Nei’s遗传多样性指数和Shannon’s信息指数,表明采用逐步聚类法构建的枣核心种质代表性较好。枣核心种质包括50份资源,观测等位基因数、有效等位基因数、Nei’s遗传多样性指数和Shannon’s信息指数的保留率基本在95%以上,核心种质能很好的代表初始种质。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 枣种质资源研究进展
• 1.1.1 枣种质资源的起源与演化
• 1.1.2 枣种质资源的分布
• 1.1.3 枣种质资源的调查、收集和保存
• 1.1.4 枣种质资源的评价
• 1.1.5 枣种质资源的分类与鉴定
• 1.1.6 枣种质资源的创新
• 1.2 植物核心种质研究进展
• 1.2.1 核心种质的概念、特征
• 1.2.2 核心种质的构建
• 1.2.3 核心种质的应用
• 1.2.4 核心种质研究概况
• 1.2.5 木本植物核心种质的构建
• 1.3 AFLP技术及其在果树研究中的应用
• 1.3.1 AFLP技术的原理及特点
• 1.3.2 AFLP技术在果树研究中的应用
• 1.4 SRAP技术及其在植物研究中的应用
• 1.4.1 SRAP技术的原理及特点
• 1.4.2 SRAP技术在植物学研究中的应用
• 1.5 本研究的目的意义
• 2 材料与方法
• 2.1 供试材料
• 2.2 主要仪器和试剂
• 2.2.1 主要仪器
• 2.2.2 试剂
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 枣基因组DNA的提取
• 2.3.2 模板DNA纯度和浓度检测
• 2.3.3 AFLP分析
• 2.3.4 SRAP分析
• 2.3.5 扩增产物的变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分析
• 2.3.6 凝胶银染程序
• 2.3.7 引物筛选
• 2.3.8 结果统计与数据分析
• 2.3.9 供试枣品种核心种质的构建
• 2.4 试剂配制
• 3 结果与分析
• 3.1 枣基因组DNA的提取
• 3.2 供试材料的AFLP分析
• 3.2.1 AFLP引物筛选
• 3.2.2 枣种质的AFLP分析
• 3.2.3 基于AFLP标记的遗传多样性分析
• 3.2.4 基于AFLP标记的聚类分析
• 3.3 供试材料的SRAP分析
• 3.3.1 多态性分析
• 3.3.2 遗传相似性分析
• 3.3.3 基于SRAP标记的聚类分析
• 3.4 AFLP和SRAP数据的综合分析
• 3.4.1 AFLP和SRAP在枣种质间扩增结果的比较
• 3.4.2 AFLP和SRAP聚类分析结果的比较
• 3.4.3 AFLP和SRAP数据在枣种质分类中的综合利用
• 3.5 供试枣品种核心种质的构建
• 3.5.1 枣核心种质构建方法
• 3.5.2 各样本群的遗传多样性比较
• 3.5.3 取样比例的确定
• 4 讨论
• 4.1 AFLP和SRAP标记在枣种质资源研究中的应用
• 4.2 枣DNA水平的遗传多样性
• 4.3 几组枣品种或品系的亲缘演化关系
• 4.3.1 酥圆铃、核桃纹、老婆枣、大柿饼枣、延川狗头枣、圆铃新1号与圆铃的关系
• 4.3.2 磨盘枣与圆铃枣品种群的关系
• 4.3.3 义乌大枣、南京枣和宣城尖枣的关系
• 4.3.4 宁阳六月鲜、孔府酥脆枣和疙瘩脆的关系
• 4.3.5 龙枣和长红枣品种群的关系
• 4.3.6 串铃和长红枣品种群的关系
• 4.3.7 大名布袋枣与尜尜枣的关系
• 4.3.8 几个枣品种和金丝小枣品种群的关系
• 4.3.9 馒头枣、大荔鸡蛋枣、涪陵鸡蛋枣、临猗梨枣等的关系
• 4.3.10 敦煌大枣和临泽大枣的关系
• 4.3.11 临泽小枣和中宁小枣的关系
• 4.3.12 大王枣、薛城冬枣、雪枣的关系
• 4.3.13 赞新大枣和赞皇大枣的关系
• 4.3.14 泡泡红、串干、沙枣、新乐大枣和婆枣的关系
• 4.3.15 灵宝大枣和屯屯枣的关系
• 4.3.16 小平顶和朝阳圆枣的关系
• 4.3.17 三变红和胎里红的关系
• 4.3.18 蒲城晋枣和耙齿枣的关系
• 4.3.19 稷山圆枣和柳罐枣的关系
• 4.3.20 茶壶枣和扁核酸的关系
• 4.3.21 韩国枣品种的亲缘关系
• 4.4 枣的种下划分
• 4.5 枣核心种质的构建
• 4.5.1 构建核心种质的数据
• 4.5.2 核心种质的取样比例
• 4.5.3 核心种质构建的取样方法
• 4.5.4 核心种质的代表性、多样性和实用性
• 5 结论
• 参考文献
• 在读期间发表的学术论文
• 作者简历
• 致谢
• 附录