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为探究野生柳树种质资源的种间亲缘关系,了解金枝黄花柳的遗传特性,以河北省及其周边地区收集的24个野生柳树资源以及金枝黄花柳的半同胞家系子代为研究材料,测定了24个野生柳树资源的ITS、matK和rbcL序列,对序列的组成、差异位点及基于各序列构建的进化树和单倍型网络图进行了分析,并对金枝黄花柳半同胞家系生长状况和表型性状进行了测定和分析。主要结果如下:
(1)通过对24个野生柳树优良资源的核糖体DNA的ITS序列及叶绿体DNA的matK和rbcL序列进行比对和分析,结果显示,ITS、matK和rbcL序列长度在不同种间的差异均较小,碱基组成存在一定的差异;分别基于ITS、matK和rbcL序列的单倍型数量分别为20个、8个和10个。
(2)本研究中基于ITS、matK和rbcL序列的24个野生柳树资源的遗传距离矩阵呈现极显著正相关关系。对24个野生柳树资源的ITS序列间遗传距离、系统发育树及单倍型网络中介图的分析结果表明,三蕊柳、蒿柳、黄柳、小红柳、粉枝柳、金枝黄花柳半同胞变异子代、筐柳、大黄柳、皂柳、细枝柳、谷柳、紫枝柳及黄花柳之间的亲缘关系较近;旱柳、白柳、朝鲜柳和五蕊柳之间的亲缘关系较近。基于cpDNA序列matK和rbcL基因片段的分析结果显示,基于两个基因片段的聚类结果基本相同,黄花柳、大黄柳、谷柳、小红柳、皂柳、紫枝柳、蒿柳、金枝黄花柳半同胞变异子代、黄柳、细枝柳、粉枝柳之间的亲缘关系较近;三蕊柳与其它柳树的亲缘关系均远;旱柳、筐柳、五蕊柳、白柳和朝鲜柳之间的遗传距离较近。
(3)对金枝黄花柳半同胞家系生长状况的分析得出,所有成活的子代的株高呈正态分布,子代的地径不成正态分布,但其符合有理函数分布曲线。
(4)对金枝黄花柳半同胞家系叶片形态的分析得出,金枝黄花柳半同胞家系各植株的叶片大小、形态均存在较大差异。通过对叶面积和叶形指数的聚类分析,做出各类型叶片的轮廓图,发现母本叶片表现为卵形,叶片较大,子代叶片主要有5个类别5种形态,其叶形分别为椭圆状披针形、卵形、长卵形、椭圆形、披针形。
(5)对金枝黄花柳及其半同胞家系子代植株叶片色差的分析发现,正常生长季的叶片表现均为黄绿色到深绿色,不同单株间仍存在一定差异。对金枝黄花柳及其半同胞家系子代所有植株枝条色差的分析发现,子代枝条颜色出现绿、黄绿、金黄、浅红、红色、橙红、深红、紫红等多种颜色,而极少数子代的枝条颜色与母本相近。
综上所述,基于ITS、matK和rbcL序列的24个野生柳树资源的遗传距离呈现极显著正相关关系,黄花柳、大黄柳、谷柳、小红柳、皂柳、紫枝柳、蒿柳、金枝黄花柳半同胞变异子代、黄柳、细枝柳、粉枝柳之间的亲缘关系较近,旱柳、朝鲜柳、五蕊柳和白柳之间的遗传距离较近。金枝黄花柳半同胞家系各植株的株高呈正态分布,地径符合有理函数曲线分布;金枝黄花柳半同胞家系的叶片形态及枝条颜色的变异非常广泛;而子代叶片颜色的变异较小。
(1)通过对24个野生柳树优良资源的核糖体DNA的ITS序列及叶绿体DNA的matK和rbcL序列进行比对和分析,结果显示,ITS、matK和rbcL序列长度在不同种间的差异均较小,碱基组成存在一定的差异;分别基于ITS、matK和rbcL序列的单倍型数量分别为20个、8个和10个。
(2)本研究中基于ITS、matK和rbcL序列的24个野生柳树资源的遗传距离矩阵呈现极显著正相关关系。对24个野生柳树资源的ITS序列间遗传距离、系统发育树及单倍型网络中介图的分析结果表明,三蕊柳、蒿柳、黄柳、小红柳、粉枝柳、金枝黄花柳半同胞变异子代、筐柳、大黄柳、皂柳、细枝柳、谷柳、紫枝柳及黄花柳之间的亲缘关系较近;旱柳、白柳、朝鲜柳和五蕊柳之间的亲缘关系较近。基于cpDNA序列matK和rbcL基因片段的分析结果显示,基于两个基因片段的聚类结果基本相同,黄花柳、大黄柳、谷柳、小红柳、皂柳、紫枝柳、蒿柳、金枝黄花柳半同胞变异子代、黄柳、细枝柳、粉枝柳之间的亲缘关系较近;三蕊柳与其它柳树的亲缘关系均远;旱柳、筐柳、五蕊柳、白柳和朝鲜柳之间的遗传距离较近。
(3)对金枝黄花柳半同胞家系生长状况的分析得出,所有成活的子代的株高呈正态分布,子代的地径不成正态分布,但其符合有理函数分布曲线。
(4)对金枝黄花柳半同胞家系叶片形态的分析得出,金枝黄花柳半同胞家系各植株的叶片大小、形态均存在较大差异。通过对叶面积和叶形指数的聚类分析,做出各类型叶片的轮廓图,发现母本叶片表现为卵形,叶片较大,子代叶片主要有5个类别5种形态,其叶形分别为椭圆状披针形、卵形、长卵形、椭圆形、披针形。
(5)对金枝黄花柳及其半同胞家系子代植株叶片色差的分析发现,正常生长季的叶片表现均为黄绿色到深绿色,不同单株间仍存在一定差异。对金枝黄花柳及其半同胞家系子代所有植株枝条色差的分析发现,子代枝条颜色出现绿、黄绿、金黄、浅红、红色、橙红、深红、紫红等多种颜色,而极少数子代的枝条颜色与母本相近。
综上所述,基于ITS、matK和rbcL序列的24个野生柳树资源的遗传距离呈现极显著正相关关系,黄花柳、大黄柳、谷柳、小红柳、皂柳、紫枝柳、蒿柳、金枝黄花柳半同胞变异子代、黄柳、细枝柳、粉枝柳之间的亲缘关系较近,旱柳、朝鲜柳、五蕊柳和白柳之间的遗传距离较近。金枝黄花柳半同胞家系各植株的株高呈正态分布,地径符合有理函数曲线分布;金枝黄花柳半同胞家系的叶片形态及枝条颜色的变异非常广泛;而子代叶片颜色的变异较小。