中国结缕草(Zoysia japonica Steud.)遗传多样性研究

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huan3036646
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禾本科(Gramineae)结缕草属(Zoysia)共有11个种,我国有5个种,其中结缕草(Zoysia japonica Steum.)的分布和应用最广,是宝贵的国产草坪草种质资源。结缕草在我国的分布范围在北纬42°30′至23°30′,东经126°50′至109°区域内,属隐域性、广生态幅的暖季型草种,具有适应性广,抗旱性强、扩展力强、耐磨性和耐践踏性强、弹性高等特性,被广泛用于草坪、生态恢复、水土保持和优良饲料等诸多方面。鉴于结缕草在分布范围和生长习性上的多样性、具有的丰富变异和遗传多样性,本研究对我国结缕草种质资源自然分布区19个具有代表性居群和1个栽培居群进行了生态学特性和居群变异、比较解剖学和AFLP分子标记几个不同水平的系统研究,并建立了我国结缕草种质资源基地。研究结果主要包括以下几个方面: 1、20个结缕草居群主要分布在海拔5~380m之间,土壤pH范围在6.5~8.1之间,其中60%为微碱性。其分布类型可分为:丘陵山地型、平原草甸型、滨海滩涂型和农林间隙地草地型四种类型;结缕草的群落结构中主要的优势植物种有矮丛苔草(Carex humilis)、委陵菜(Potentilla chinensis)、野古草(Arundinella anomala)、花木蓝(Indigofora kirilowii)、黄背草(Themeda japonica) 狼尾草(Pennisetum alopecuroides)、菌陈蒿(Artemisia capillaries)、猪毛蒿(Artemisia.scoparia)、达乌里胡枝子(Lespedeza davurica)等。 2、受到不同地理环境的影响,20个居群结缕草的匍匐茎长、小穗数和叶舌长等15个表型性状均存在较大的差异,对结缕草形态表型性状的数据进行主成分分析结果显示:匍匐茎长、穗长、匍匐茎中部节间长这3个性状是造成结缕草各居群表型差异的主要因素。同时匍匐茎的长度和直径、穗长、穗宽、叶长、叶宽等随纬度的增加而降低;而小穗数、匍匐茎中部节间长、叶舌长度等随纬度增加出现增加的趋势。这些性状表现出的明显变异,说明结缕草具有丰富的遗传多样性。通过聚类分析,将20个居群分为8类,聚类结果与结缕草生境和地理分布基本吻合。其中山东省乳山市乳山寨、诸往镇和辽宁省庄河市南水、瓦房店市瓦房店等4个居群均有植株矮小、叶片短而窄、中部节间较短和成坪致密等特点,本研究认为这四个居群可作为优良草坪草选种育种材料的来源。 3、对20个不同居群结缕草营养器官进行了比较解剖学研究,结果显示:结缕草营养器官在解剖结构上与早熟禾相比表现出明显的特性。结缕草根中木质部导管直径较大;茎和叶表皮角质层和机械组织非常发达、维管束数量较多;叶片的泡状细胞极为发达,这些解剖结构特性提高了水分保持和有效运输,增加了机械强度,是结缕草抗旱、耐磨耐践踏和高弹性的解剖学依据。另外,根中特殊的2—4层凯氏带结构提高了对吸收养分的选择性,同时也进一步增强了结缕草的弹性和强度。摘要 4、采用SPSSn.O数据分析软件对20个居群结缕草营养器官的23个解剖数量性状的观测数据进行了分析,结果表明:结缕草营养器官的解剖数量性状在居群内和居群间均存在着不同程度的差异,这是它们对不同环境适应的结果,不同解剖数量性状在居群内的平均变异是6.71%,具有相对稳定性;叶肉厚度、叶片厚度、叶上、下表皮细胞厚度、叶下表皮细胞长度和叶片表皮气孔密度等5个解剖数量性状是对结缕草不同居群间进行聚类的23个解剖数量性状中的主要因素;叶片解剖数量性状的总变异有55.37%来自于居群间。 5、首次应用AFLP分子标记技术对我国结缕草分布区n个省份的具有代表性的7个省份中19个野生结缕草居群和1个栽培居群进行了遗传多样性分析。从48对引物组合中筛选出10对多态性较高的引物组合构建了结缕草种质的指纹图谱。分析结果表明:20个居群结缕草的AFLP标记图谱显示了很高的多态性。 6、从10对AFLP引物组合(分别是E44/M47、E44/M60、E44/M44、E34/M31、E34/M63、E63/M31、E34/M6O、E33/M44、E63/M46和E44/M63)中共得到524条清晰的显带,其中385(73.5%)条呈多态性,从DNA分子水平显示出结缕草具有丰富的遗传多样性。有65.34%的遗传变异存在于居群间,34.66%的遗传变异存在于居群内。结缕草居群间的遗传距离为0.0369~0.4036,根据遗传距离进行聚类分析的结果表明:生境相似及地理距离较近的居群具有优先聚类的趋势。 7、通过本研究证明:采用的AFLP技术在结缕草遗传多样性研究中是一种快速、稳定、灵敏的方法;本研究中首次在草坪草中使用干制草样来提取基因组DNA,其效果十分理想。
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