兴安落叶松种源、无性系遗传多样性的研究

来源 :东北林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cser905
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本研究以黑龙江省林口县青山林场的兴安落叶松(Larix gmelinii(Rupr.)Rupr)无性系收集区49区和53区的7个兴安落叶松种源共105个无性系植株作为研究对象,利用ISSR和RAPD两种分子标记方法并结合表型生长性状对兴安落叶松的遗传多样性进行了分析,即真实反映原来不同种源植株的基因情况,同时还能了解新环境下的生长性状与基因的互作效应,能更好的对地理种源进行精确、真实、客观的评价。对兴安落叶松的引种、种子调拨、种质资源保护和遗传资源的充分利用具有一定的指导意义,为种源间亲缘关系的进一步研究,无性系鉴别,以及兴安落叶松遗传图谱构建奠定基础。主要研究结果如下:1利用正交设计法优化了适合兴安落叶松RAPD的反应体系和条件:最佳的兴安落叶松RAPD-PCR的反应体系(20μl)中含有模板90ng,0.5μmol/L的引物,1×反应缓冲液,DNTP各为0.25mmol/L,1U的Taq DNA聚合酶,Mg2+2.5mmol/L。扩增程序为:94℃预变性3min,然后进行如下循环:94℃变性1min,38.5℃退火1min(以引物S481为例,引物不同,退火温度有差异),72℃延伸1.5min,共进行40个循环,循环结束后72℃延伸7min。2兴安落叶松种源、无性系的生长性状都存在丰富的变异。种源水平上树高、胸径和材积变异系数分别为12.69~17.38%、18.03~28.25%、41.67~55.27%,其中遗传变异较大的种源是友好,树高、胸径、材积的变异系数分别为14.73%、28.25%、55.27%,遗传变异较小的种源是库都尔,树高、胸径、材积的变异系数分别为12.69%、18.03%、41.67%;无性系水平上树高、胸径和材积变异系数分别为1.25~26.69%、3.74~59.56%、10.21~94.25%,其中变异较大的无性系为1555、1007、1031、1570和1439,其树高、胸径、材积的变异系数分别为25.39%、59.56%、94.25%;19.64%、38.95%、89.27%;24.41%、35.38%、74.00%;25.27%、46.43%、68.90%;23.84%、36.70%、65.43%。3通过利用ISSR和RAPD两种标记方法对兴安落叶松105个无性系个体进行遗传多样性分析,从分子水平上证明了兴安落叶松种源具有丰富的遗传多样性,其中21个ISSR引物共检测到171个位点,多态位点169个,多态位点百分率高达98.83%。23个RAPD引物共检测到189个位点,其中多态位点184个,多态位点百分率高达97.35%。同时两种标记方法都表明兴安落叶松种源遗传变异主要存在于群体内部,群体间变异较小。其中ISSR群体总基因多样Ht为0.3724,群体内基因多样性Hs为0.3373,群体间遗传多样性Dst为0.0351,90.57%的遗传变异存在于群体内,只有9.43%的遗传变异存在于群体之间;RAPD群体总基因多样性Ht为0.3441,群体内基因多样性Hs为0.3079,群体间遗传多样性Dst为0.0362,89.48%的遗传变异存在于群体内,只有10.52%的遗传变异存在于群体之间。4兴安落叶松种源、无性系间各生长性状存在着显著性差异,从兴安落叶松种源、无性系的生长性状分析中表明库都尔和友好种源的生长量较好,平均树高、胸径和材积分别为12.34m、18.73cm、0.1818m3和12.16m、17.92cm、0.1753m3,分别超出种源平均值7.49%、6.56%、16.67%和5.92%、1.99%、12.18%,超出最差种源阿尔山分别为15.33%、13.79%、41.15%和13.64%、8.87%、36.10%。其中库都尔种源中较好的无性系1144和1128的树高、胸径、材积分别为13.93m、23.27cm、0.312m3;13.82m、19.20cm、0.212m3;友好种源中较好的无性系1566、1556、1666的树高、胸径、材积分别为13.75m、20.93cm、0.251m3;13.22m、21.14cm、0.248m3;13.50m、20.32cm、0.242m3。较差的阿尔山无性系1036、1037、1007的树高、胸径、材积分别为8.80m、14.08cm、0.081m3;10.00m、14.45cm、0.092m3;9.37m、14.68cm、0.103m3。5兴安落叶松种源的树高、胸径、材积都与纬度、海拔呈负相关,与经度呈正相关,并且树高与经度的相关性极显著;两种标记都表明多态位点百分率与纬度、海拔呈负相关,与经度呈正相关;并且都与七月均温、年降水量呈显著正相关,说明水热因子是影响多态位点百分率的重要气候因子。6利用POPGENE得到的遗传一致度(Ⅰ值:ISSR:0.9219~0.9563,RAPD:0.9137~0.9601)和遗传距离(D值:ISSR:0.0447~0.0814之间,RAPD:0.0408~0.0903)分析表明7个兴安落叶松种群的遗传一致度较高,由此说明了兴安落叶松种群之间有较大的遗传相似性,种群间亲缘关系较近。7依据ISSR标记和RAPD标记数据,对兴安落叶松7个种源进行了遗传距离聚类分析,结果表明两种分子标记所得到的遗传聚类结果相似,但存在一定的差异。ISSR的聚类结果:在0.065的遗传距离上,7个兴安落叶松种源分为四个类群,阿尔山、嫩江中央站、库都尔为第Ⅰ类;莫尔道嘎和甘河原江为第Ⅱ类;乌伊岭为第Ⅲ类;友好为第Ⅳ类。RAPD的聚类结果:在0.08的遗传距离上,7个兴安落叶松种源分为两大类群,阿尔山、库都尔、甘河原江、莫尔道嘎为第Ⅰ类;嫩江中央站、友好、乌伊岭为第Ⅱ类。在0.07的遗传距离上也可将7个兴安落叶松种源分为三个类群,阿尔山为第Ⅰ类;库都尔、甘河原江、莫尔道嘎为第Ⅱ类;嫩江中央站、友好、乌伊岭为第Ⅲ类。
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