海滨锦葵繁育系统、近交衰退与SSR标记开发的研究

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海滨锦葵为锦葵科多年生草本植物,自然分布于美国含盐沼泽地带。1992年作为发展盐土农业的候选物种被引入中国。前人多年滩涂试验结果表明,海滨锦葵能适应我国江苏、山东、辽宁等省沿海滩涂生境,是一种多用途的耐盐经济植物,特别是作为食品、饲料、油料和保健品的开发潜力很大。但作为一种引入物种,目前其个体间性状差异显著,种子产量和质量均较原产地有一定差距,急需对其进行改良,以满足进一步大面积推广对优良品系需求的需要。繁育系统和近交衰退的研究是传粉生物学研究的基础,是指导遗传改良的前提。同时,通过对SSR引物的开发,将为海滨锦葵交配系统检测和遗传多样性分析等方面提供研究基础和技术支持。 本试验按照Dafni的标准估算海滨锦葵的杂交指数(OCI)为4,估算海滨锦葵的繁育系统为异交,部分自交亲和,需要传粉者。依据Cruden以P/O评判繁育系统的标准,P/O为604.64±22.61(n=50),介于419.04-1450.44之间,判断繁育系统属于兼性异交类型。通过套袋、去雄及人工授粉的试验结果显示:去雄套袋处理的座果率接近0%,表明海滨锦葵不能进行无融合生殖;人工自交(85.8%±4.7%)与人工杂交(84.5%±1.7%)座果率间不存在显著差异(F<,1,9>=0.072,P=0.795),表明海滨锦葵是完全自交亲和物种;延迟自交座果率为65.9%±0.9%,虽与开放授粉间存在显著差异(F<,1,9>=9.725,P=0.014),但两种处理单果种子数间无显著差异(F<,1,228>=3.684,P=0.056),表明海滨锦葵在无外界授粉的条件下仍有较强的延迟自交能力;自然授粉座果率(F<,1,23>=58.604,P<0.001)及单果种子数(F<1,1857>=33.379,P<0.001)均显著低于人工授粉,判断与花粉萌发的群体效应降低及授粉期晚有关。以上三种检测结果基本一致,海滨锦葵的繁育系统可以判定为兼性异交类型,具较强的延迟自交能力。 海滨锦葵开花比例总体趋势为逐渐上升,然后逐渐下降,其中八月下旬到九月中旬是开花的高峰期。海滨锦葵开花同步性在不同植株变化较大,从0.14-0.63,平均值为0.46,它与花期的长短没有相关性,而是一般集中在开花高峰期开花的植株其同步性指数较高。 通过后代生活史性状的统计发现,海滨锦葵近交衰退主要发生在生活史早期。相对于杂交,自交的萌发率、第一片叶面积、株高和单株花量分别低了24%、29%、27%和36%左右,而生活史晚期各性状差异均在10%之内。8株测定海滨锦葵近交衰退的平均值为0.54±0.209,介于0.16到0.78之间,变化差异较大。通过四种不同方法来提取海滨锦葵的总基因组DNA,其问并不断改变提取条件,最终确定了一种高效简捷的提取程序,即改良尿素法。并且通过SSR反应体系优化,初步确定了其20μL反应体系中主要反应物的终浓度:引物为3μmol/L,Taq为1U/20μL,Mg<2+>为2.5 mmol/L,dNTP为0.75 mmol/L。根据SSR分子标记的可转移性和可通用性这一特点,从不同属植物棉花中已报道的SSR引物中筛选出22对具有多态性的SSR分子标记引物,占供筛选引物(50对)的44%。
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