栽培金鸡菊种质资源遗传多样性及亲缘关系分析

来源 :河北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenpenghust
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菊科(Compositae)金鸡菊属(CoreopsisL.)植物大多为一年生或多年生草本,也有部分灌木和亚灌木,主要原产于北美和南美。金鸡菊属植物大多具有较为广泛的适应性,其成景效果好,观赏价值高,是世界各国广为栽培的观赏花卉,同时,也具有较高的药用价值。前人的研究表明,野生的金鸡菊具有丰富的遗传多样性,但对于栽培金鸡菊来说,目前世界各国还暂未对其有一定较为合理的统计和分类,一些种质的来源和亲缘关系也尚不明确,部分更是存在同名异物的现象,这些都限制了金鸡菊资源的开发和利用。因此,本研究搜集了世界各国广为栽培的一些金鸡菊种质资源,从形态标记、分子标记和染色体核型三个方面开展遗传多样性研究,探究他们的亲缘关系,并根据引种表现结果进行综合评价,旨在为栽培金鸡菊的分类鉴定、亲本溯源和新品种培育等提供一定理论依据。主要结果如下:(1)栽培金鸡菊在形态学上具有较为丰富的遗传变异,130个种质的34个表观形态的遗传多样性指数介于0~1.5415之间,分析并提取了生活习性、株高、冠幅、初花期等20个主成分指标,可作为栽培金鸡菊形态分类的重要依据。经过UPGMA聚类,在遗传距离为7.0时可将所有材料划分为7类。(2)通过对剑叶金鸡菊‘斯丹泰勒’的幼叶进行转录组测序,共得到了 5 470条含EST-SSR位点的序列,搜索出EST-SSR位点6 546个,并以此为基础成功开发出了 22对EST-SSR引物,其在100个金鸡菊种质上扩增出的166个条带全部具有多态性。通过UPGMA聚类分析,在遗传距离为0.460时可将100个栽培金鸡菊种质划分为7类,其遗传相似系数介于0.5422~1之间,平均为0.7476。(3)筛选出了 12条适合金鸡菊属植物的ISSR分子标记引物,在100个栽培金鸡菊种质上共扩增出153个条带,其中149条为多态性条带,多态性条带占比为97.39%,其遗传相似系数介于0.4138~1之间,平均为0.7132,与EST-SSR分子标记的结果相似。在UPGMA聚类图中,在遗传距离为0.664时可将100个栽培金鸡菊种质划分为4类。(4)100个栽培金鸡菊种质的核糖体ITS2基因、叶绿体psbA-trnH区间和trnL-F区间的长度分别为168 bp~172 bp,251 bp~284 bp和698 bp~703 bp,平均GC含量分别为57.60%,28.55%和34.17%。通过对序列分析,栽培金鸡菊的ITS2序列在突变总数、变异位点、简约信息性位点等方面较psbA-trnH和trnL-F序列具有更丰富的遗传多样性。(5)基于psbA-trnH和trnL-F两个叶绿体区间的栽培金鸡菊母系溯源研究发现,不同的系统发育树可将100个栽培金鸡菊种质明显划分为4~6类。大花金鸡菊和剑叶金鸡菊的栽培品种与原生种之间存在交叉,两色组金鸡菊是轮叶金鸡菊远缘杂交品种和小花型金鸡菊品种重要的母系材料,歧序组金鸡菊是‘月光’、短毛金鸡菊‘虹光’和一些具有特殊舌状花色金鸡菊品种的重要母系材料。(6)以ITS2序列分析为基础构建的系统发育树可将100个栽培金鸡菊种质划分为4~5类,沙漠金鸡菊可单独归为一类;‘焦糖布丁’、‘甜蜜果酱’、大部分长花梗和超长花梗的金鸡菊种质可归为一类;‘秋之诗韵’、‘雪莓’、‘蔓越莓沙冰’、‘黄水晶’和‘红宝石霜’可归为一类;其余材料可在不同程度上归为一类或两类。(7)60个栽培金鸡菊种质的染色体数目变化范围在20~60之间,共有14种(20,24,25,26,28,34,37,38,39,44,48,50,52,60)类型,籽播系金鸡菊的染色体数以26为主,无性系的以37为主。籽播系材料有二倍体和四倍体,无性系材料中可能含有大量的非整倍体和异源多倍体。核型全部为2A,染色体类型有s,sm和st三种,部分材料中发现了随体。不对称系数介于58.56%~64.93%之间,所有一年生金鸡菊的不对称系数均高于多年生金鸡菊。(8)利用AHP层次分析法对130个栽培金鸡菊的观花价值、观叶价值、整体观赏价值和适应性共四方面下的20个指标性状进行评价,大部分栽培金鸡菊具有较好的观花价值和适应性,综合得分较高的有‘星团’、‘精彩表演’等,适合保定地区的园林推广应用。
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