竹节草种资源遗传多样性研究及抗性评价

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竹节草[Chrysopogon aciculatus(Retz.) Trin.]又名粘人草,是一种多年生禾本科(Gramineae)金须茅属(Chysopogon Trin.)植物,暖季型草坪草。竹节草(C.aciculatus)在全世界热带与亚热带地区均有分布,在我国主要分布在福建、广东、广西、云南和海南等省份。对竹节草的调研范围还主要局限在品种调查,形态学特征和生理特性方面,未见报道利用DNA标记技术研究竹节草种质遗传多样性。本研究运用形态学标记和分子标记对福建省、广东省、广西省、云南省及海南省收集的86份竹节草种质资源进行遗传多样性分析,并结合其生态分布特点,形态学分析结果及抗逆性的评价结果,为进一步培育优良品种建立基础。具体研究内容如下:1、竹节草种质资源形态多样性研究以24个指标对86份竹节草种质的形态多样性变异分析,结果表明:除匍匐茎节间直径达到显著(P<0.05)外,其它指标皆达到极显著(P<0.01),竹节草种内形态变异较大,变异范围在9.09%-90.95%,其中花序密度变异系数最大(90.95%),匍匐茎节间直径最小(9.09%),所有指标变异系数平均为25.13%。部分指标间相关性达显著(P<0.05)或极显著差异(P<0.01)。2、竹节草种质资源水分利用效率评价以69份竹节草为试材,对其水分利用效率进行差异分析,进而对竹节草抗旱性做出评价。结果表明,供试材料水分利用效率变异范围为0.28%-0.95%,变异系数为14.68%,其中海南省的供试材料水分利用效率均值和变异系数均高于其余省份供试材料;供试竹节草的水分利用效率值与其经度,纬度相关性都不显著(P>0.05)。来自海南琼中的CA28, CA59和CA66是抗旱性最优的三个品系。3、竹节草种质资源耐荫性评价本研究选取了叶绿素、枯黄率,质量评定和增长的干物质量为测定指标,83份竹节草供试材料的枯黄率及其质量评定值差异极显著。指标间质量评定与叶绿素值,试验期间增长干重呈现极显著正相关;枯黄率与叶绿素呈现极显著负相关;其余指标间均无显著相关性。聚类分析可分将供试材料分为耐荫性强型,耐荫性较强型,耐荫性一般型,耐荫性较弱型,耐荫性极弱型。耐荫性最优的三个品系分别分布在海南海口(CA01),广东英德(CA26),广西翁源(CA50)。供试材料各耐荫性评定指标与其经纬度均无显著(P’>0.05)相关性。4、竹节草种质资源ISSR标记的遗传多样性分析从100条ISSR引物中筛选出多态性好、清晰度高的25条引物对86份竹节草种质资源进行扩增,共扩增出283条带, 其中多态性条带为266条,其多态性的比率为94%,扩增的条带数范围:5-20条,多态性条带平均值为10.6条, 遗传相似系数范围0.52-0.93。5、竹节草种质资源SRAP标记的遗传多样性分析从400对SRAP引物中,选出30对多态性、清晰性、整齐性好的引物对86份种质进行扩增,共扩增出627条条带,其中多态性条带576条,多态性比率为91.87%,30对引物扩增条带数在12-27条之间,平均多态性条带19.2条, 遗传相似系数是0.56-0.91。6、竹节草种质资源微卫星标记的开发采用罗氏454测序法与FIASCO磁珠富集相结合的方法开发,共获得66198个原始序列,其中有17161个序列可识别(占25.92%),4289个适合用于引物设计(占6.48%)。随机选取100引物进行扩增,其中25对引物条带清晰,多态性号。并将25对引物相关信息登录在GenBank基因文库中(KT946824-KT946834; KU170066-KU170079),25对引物用于20份材料的扩增测试,等位基因位点变化范围为3-6个;Nei’s遗传多样性指数变化范围为0.085-0.493;Shannon信息指数值的范围为0.141-0.686。7、竹节草种质资源SSR标记的遗传多样性分析25对SSR引物共扩增出90条谱带,此中多态性条带83条,多态性的比率92.22%,扩增条带数范围为2-6条,多态性条带平均值为3.32条,遗传相似系数变化范围为0.51-0.96。8、 ISSR, SSR和SRAP的综合分析对三个分子标记进行Mantel测试,ISSR和SRAP、ISSR和SSR, SRAP和SSR标记二者之间相关系数对应值为0.8023、0.7142和0.7021。从相关性分析结果可以看出ISSR和SRAP标记分析的结果匹配较好。SRAP与ISSR的聚类结果有很多相似处,但ISSR多态性比率高于SRAP标记。而SSR和SRAP、SSR和ISSR之间的匹配性较为一般。
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