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博白大果油茶(Camellia gigantocarpa Hu et Huang)是山茶科山茶属常绿乔木,产于广西省博白县。博白大果油茶树形优美,花大果大,其种子含油丰富,是很有价值的观赏植物和油料植物。因森林不断遭到砍伐和破坏,博白大果油茶野生资源数量稀少。本研究首次利用ISSR分子标记对4个博白大果油茶种群进行遗传多样性分析,为合理开发和有效利用博白大果油茶资源提供科学的指导和依据。
本研究采用改良CTAB法、改良SDS法及试剂盒法提取博白大果油茶基因组DNA,进行综合比较后确定提取博白大果油茶DNA的最佳方法是试剂盒法,该方法无论提取博白大果油茶的幼叶还是成熟叶均能得到纯度较高的基因组DNA。
采用单因素实验设计和正交设计对影响PCR反应体系的主要成分及PCR扩增程序进行优化,建立了稳定的、可重复的博白大果油茶ISSR—PCR扩增反应体系:在20ul的反应体系中,Mg2+浓度为2.5mmol/L,模板DNA用量为20ng,Taq DNA聚合酶为1.75U,dNTPs浓度为0.25 mmol/L,引物浓度为0.6 mmol/L。扩增程序为:94℃预变性4min,94℃变性30s,52℃退火45s,72℃延伸90s,进行35个循环,72℃延伸7min,4℃保存。
利用最佳ISSR反应体系和扩增程序,从100条引物中筛选出10条多态性高、重复性好的引物,对42个博白大果油茶样品进行ISSR扩增,共扩增出115条清晰可重复的DNA条带,其中98条多态性条带。每个引物可扩增的多态性条带长度范围为220~2000bp,多态性条带数目在7~13条,多态条带百分率为85.22%,说明博白大果油茶存在着丰富的遗传多样性。
通过PopGen32软件统计结果显示,博白大果油茶4个种群间平均有效等位基因数为1.5637,平均Nei’s基因多样性指数为0.3230,平均Shannon信息指数为0.4766,表明博白大果油茶总的遗传多态性较高。4个种群间具有较高的遗传分化(Gst)为0.2949,但仍有70.51%的遗传变异保存于居群内。博白大果油茶4个种群间基因流(Nm)为1.1954,大于1,表明居群间存在一定的基因流动,足以抵制遗传漂变的作用。
根据遗传一致度进行UPGMA聚类得到4个种群的聚类图,结果表明:湖南省新宁县与湖南省植物园聚为一类,他们的亲缘关系最近,遗传一致度为0.8946;广西省博白县那林镇与广西省博白县江宁镇聚为一类,其遗传一致度为0.8836;湖南的两个种群与广西省博白县两种群具有很近的亲缘关系,他们之间的遗传一致度差异仅为0.011,这同时也印证了湖南省新宁县与湖南省植物园的博白大果油茶种群确实引种于广西省博白县。随着全球气候变暖,本来生长于南亚热带地区的博白大果油茶在处于中亚热带的湖南地区也能适应当地的生态环境,产生相应的遗传分化茁壮生长,这为今后尝试将热带亚热带地区的珍稀树种向北引种栽培具有一定的指导意义。