泡桐种质资源遗传多样性的ISSR研究

论文摘要

泡桐（Paulownia）原产于我国,是重要的速生用材树种之一。由于泡桐属植物经过漫长的自然迁移,突变,自然或人工杂交等,出现了大量的变种,表型过渡性杂种群集等形成了丰富的泡桐属种质资源,种内不同种源也存在一定的差异。为弄清泡桐各个种的亲缘关系,有效鉴别泡桐不同种类以及种内遗传差异。本研究以泡桐不同类型的45个植物的叶片为试材,利用ISSR技术对泡桐属植物间的遗传相似性和亲缘关系进行了分析,旨在为泡桐属植物的分类,品种的鉴定,优异种质基因的发掘提供依据。同时,研究了白花泡桐38个种源的遗传变异和遗传多样性,以期为今后白花泡桐种源选择、优株的选育和杂交育种提供分子生物学基础。主要结论如下：（1）建立了泡桐属植物ISSR-PCR最佳反体系：总体积20μL时,lO×buffer、40ng模板DNA.Mg2+1.5mmol/L.dNTPs0.30mmol/L.随机引物0.40μmol/L、1UTaqDNA聚合酶。（2）利用ISSR标记构建了45份泡桐植物的指纹图谱,建立了2种独立的方法（特异的谱带类型,不同引物提供的谱带类型组合）,有效地鉴别了泡桐属不同类型。扩增到了种及变种、优树等的特异性谱带（括号内的数字代表表2.1中的序号）：①白花泡桐（4）：P855-1400bp,P855-850bp,P810-950bp：②川泡桐（5）：P807-2000bp,P807-850bp,P834-1700bp；③毛变：P807-960bp,P836-1700bp,P880-2000bp；④毛变8（26）：P834-800bp；⑤白变：P811-3000bp,P815-2700 bp,P810-550bp；⑥白变4（27）：P815-3000bp；⑦川优1（35）：P810-2500bp。（3）泡桐属不同类型的45个植物间遗传多样性的ISSR分析：从100个引物中筛选出9个能扩增出清晰带型并具多态性的引物,共扩增出109个条带,其中103条具多态性,各引物多态位点比率在80%-100%之间。遗传一致度在0.37-0.85之间,其中白变3和白变9遗传一致度最大为0.85,说明其亲缘关系最近。泡桐的观测等位基因数（Na）、有效等位基因数（Ne）.Nei’s基因多样性指数（H）.Shannon’s信息指数（Ⅰ）的平均值分别为1.9541、1.5391、0.3154、0.4744,表明泡桐具有相当高的遗传多样性水平UPGMA法聚类分析清楚地说明了物种的亲缘关系：兰考泡桐、山明泡桐和白花兰考泡桐的亲缘关系近,白花兰考泡桐是兰考泡桐的变型,楸叶泡桐是毛泡桐演变而来的种,圆冠是毛泡桐和楸叶泡桐的杂交种,亮叶毛泡桐是一个独立的变种,宜昌是一个独立的种,南方泡桐与鄂川泡桐、建始泡桐、成都泡桐亲缘关系近,白花泡桐、川泡桐和台湾泡桐亲缘关系近,南方泡桐与台湾泡桐两者之间有一定的遗传差异。主坐标分析的结果与聚类分析的结果相似。（4）白花泡桐38个种源遗传多样性的ISSR分析：研究了白花泡桐38个不同地理来源材料的遗传多样性。从100个引物中筛选出9个能扩增出清晰带型并具多态性的引物,共扩增出95个条带,其中88条具多态性。种源的多态位点比率在32.63%-56.84%之间,平均多态位点比率达到47.16%,表明白花泡桐种源具有高的多态位点比率,种源内存在一定的遗传变异。遗传一致度在0.39-0.82之间,其平均值为0.61。白花泡桐种源的观测等位基因数（Na）、有效等位基因数（Ne）、Nei’s基因多样性指数（H）、Shannon’s信息指数（Ⅰ）的平均值分别是1.8571、1.3910、0.2424、0.3765；种源遗传分化系数（Gst）为0.4716,种源间的遗传变异占总遗传变异的47.16%,表明白花泡桐种源具有较高的遗传变异和遗传多样性水平,且遗传变异主要来源于种源内的个体间。UPGMA法聚类分析和主坐标分析均能将38个种源很好地分开。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 泡桐的概述
• 1.1.1 形态学特征
• 1.1.2 生物学特性
• 1.1.3 生长分布
• 1.1.4 中国泡桐属植物的分类情况和主要栽培种的介绍
• 1.2 泡桐种质资源研究进展
• 1.2.1 泡桐资源的调查研究及收集保存
• 1.2.2 细胞学研究
• 1.2.3 泡桐的分子标记研究进展
• 1.3 分子标记及其在林木种质资源研究中的应用
• 1.3.1 分子标记的种类与特征
• 1.3.2 RFLP标记
• 1.3.3 RAPD标记
• 1.3.4 AFLP标记
• 1.3.5 SSR标记
• 1.3.6 SCAR标记
• 1.4 ISSR原理与特点
• 1.4.1 ISSR原理
• 1.4.2 特点
• 1.5 ISSR标记在林木遗传育种中的应用
• 1.5.1 遗传多样性研究
• 1.5.2 品种亲缘关系及分类研究
• 1.5.3 树木DNA指纹图谱的构建
• 1.5.4 种质鉴定及种质遗传基础的研究
• 1.5.5 构建分子标记遗传图谱及分子标记辅助树木育种早期选择
• 1.6 课题的创新点及试验的目的意义及技术路线
• 2. 材料和方法
• 2.1 研究材料
• 2.1.1 泡桐属植物资源
• 2.1.2 白花泡桐种源
• 2.1.3 主要试剂
• 2.1.4 主要仪器及设备
• 2.1.5 引物序列及合成
• 2.2 方法
• 2.2.1 基因组DNA提取
• 2.2.2 纯化DNA
• 2.2.3 基因组DNA纯度及浓度测定
• 2.2.4 ISSR-PCR反应体系及反应程序的优化
• 2.2.5 引物的筛选
• 2.2.6 ISSR-PCR扩增产物的检测
• 2.2.7 结果记录与分析方法
• 3 结果与分析
• 3.1 叶片基因组DNA提取质量
• 3.2 ISSR-PCR反应体系的建立
• 3.2.1 模板浓度对ISSR-PCR的影响
• 2+浓度对ISSR-PCR的影响'>3.2.2 Mg²⁺浓度对ISSR-PCR的影响
• 3.2.3 dNTPs浓度对ISSR-PCR的影响
• 3.2.4 引物浓度对ISSR-PCR的影响
• 3.2.5 TaqDNA聚合酶浓度对ISSR-PCR的影响
• 3.3 ISSR-PCR循环条件的优化
• 3.3.1 循环数对ISSR-PCR的影响
• 3.3.2 退火温度对ISSR-PCR的影响
• 3.3.3 泡桐属植物ISSR-PCR分析最佳反应条件
• 3.4 引物的筛选
• 3.5 泡桐属不同类型的遗传多样性ISSR标记分析
• 3.5.1 扩增产物与多态性分析
• 3.5.2 特异带的扩增
• 3.5.3 遗传一致度和遗传距离
• 3.5.4 亲缘关系分析
• 3.5.5 遗传变异与遗传分化
• 3.6 白花泡桐种源的遗传多样性ISSR标记分析
• 3.6.1 扩增结果及多态性分析
• 3.6.2 白花泡桐种源的遗传变异与遗传分化
• 3.6.3 白花泡桐种源间遗传一致度和遗传距离
• 3.6.4 聚类分析
• 3.6.5 主坐标分析
• 4 结论与讨论
• 5 创新点
• 参考文献
• 附录A
• 附录B
• 参加项目课题
• 致谢