基于表型和SSR分子标记的蒙古栎遗传多样性分析

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sdwhliyang
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蒙古栎作为我国分布最北的耐寒、耐旱的落叶栎,具有良好的生态和经济价值,在生产和生活中应用广泛。诸多研究证明蒙古栎群体间存在一定的变异程度,结果显示其分化程度高低不同,这与其取样范围密切相关。因而本研究收集蒙古栎分布区范围内的7省40地蒙古栎种质资源,从表型遗传变异和DNA分子遗传变异对其幼苗遗传多样性进行分析,主要得出以下结果:(1)蒙古栎幼苗生长性状、光合参数、叶表型性状和叶片解剖结构等表型性状遗传变异丰富(平均Shannon-Wiener指数H’=1.93)。26个性状(地径除外)在种源间和种源内存在显著或极显著差异。蒙古栎种源间平均表型分化系数为55.24%,而种源内的遗传变异仅占44.76%。27个性状中叶干重的变异程度最大(62.02%),叶片含水率相对比较稳定(变异系数仅为7.36%)。生长性状、叶表型性状、光合参数和叶片解剖结构性状之间存在一定的相关性,协同调节适应环境。生长性状与种源地的地理生态因子无显著相关性,而地理生态因子对叶表型性状、光合参数和叶片解剖性状存在一定程度的影响,如年日照时长分别与叶片解剖性状的TL、TS显著正相关(r=0.415,p<0.05;r=0.37,p<0.05)。(2)蒙古栎种源的综合评价。通过构建主成分得分模型,对各种源蒙古栎进行排序,结果显示辽宁省大黑山种源(Ldj)、黑龙江省哈尔滨市依兰(Hgy)、辽宁省营口市盖州市(Lyf)和吉林省四平市铁东区(Jst)四个种源(FLdj=12.731,FHgy=7.36,FLyf=6.116,FJst=5.973)较高,生长状况优于其他种源,且4个种源在聚类结果显示在第一类,而第五类中吉林省临江市种源(Jll)和山西省翼城县种源(Xly)生长最差,且主成分得分最低(FJll=-8.577,FXly=-9.164)。各种源的聚类结果、主成分得分顺序与地理种源分布无明显相关。(3)筛选的17对引物具有较高的多态性水平(PIC=0.59),其中13对引物来源于蒙古栎EST序列(PIC=0.56),4对来源于蒙古栎通用引物(PIC=0.70)。通过分析NCBI数据库中蒙古栎EST序列和叶绿体基因组上SSR位点,共发现132条EST序列上含有163个SSR位点,其中二核苷酸AG/CT出现的比例最高;叶绿体基因组含有88个SSR位点,其中单核苷酸A/T出现比例最高。共设计63对EST-SSR引物和30对cp SSR,其中52对引物能在多个模板上进行有效扩增。这些引物能为蒙古栎及栎属植物遗传多样性研究提供更多的标记支持。(4)蒙古栎具有丰富的遗传多样性,在栎属中处于相对较高的遗传多样性水平。对40个蒙古栎种源遗传多样性分析结果显示:平均观察杂合度Ho=0.557,平均期望杂合度He=0.55,Shannon’s信息指数I=1.083。蒙古栎遗传变异主要的存在种源(93.17%),6.83%的遗传变异来自于种源间。各种源生境隔离较远,影响到蒙古栎种子、花粉传播;种源间存在一定程度的基因流(Nm=1.8526);蒙古栎自身生物学特性等因素导致了蒙古栎种源间的遗传分化处于中等水平。种源分化及混群分析显示,种源间存在三次基因流迁移事件,且各种源间分化混乱。地理距离和遗传距离的相关性分析显示,地理距离会对蒙古栎种源群体的遗传变异造成一定的影响(R~2=0.12,p<0.001),其中海拔和经度对其遗传距离的影响大于纬度的影响,这些因素促成了地理隔离,进而影响蒙古栎的遗传分化水平。
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