青海省大果圆柏居群遗传多样性、化学多样性研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wanqadscb
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大果圆柏(Juniperus tibetica Kom.)是我国特有的刺柏属树种和传统的藏药植物之一,在中国生物多样性红色名录(高等植物卷)中被划定为“易危”种。因此,探究和构建大果圆柏种质资源的有效保护和利用策略显得尤为重要和迫切。但对于大果圆柏针叶化学多样性及遗传变异规律的研究鲜有报道,具有药用价值的活性物质还尚未明确。本研究从青海省采集了17个居群大果圆柏的针叶材料,分别从化学成分组成、生物活性和遗传变异对大果圆柏进行了系统的测定分析。同时采用指纹图谱和多元统计分析对各个居群的大果圆柏种质进行了分组和优良居群选择。本研究评价了青海省17个居群大果圆柏的化学多样性、遗传多样性,同时揭示了大果圆柏中分类标志性化合物和生物活性标志化合物,为大果圆柏的优良种质选择、功能林的定向培育及其保护与利用提供重要依据,同时对大果圆柏林的精准管理具有参考价值。主要研究结果如下:(1)化学成分多样性:在大果圆柏针叶精油中鉴定了74种成分(≥0.1%),居群YS01和YS04中鉴定出的精油成分数量最丰富(70个)。另外,不同居群大果圆柏针叶总酚含量(4.485±0.084~6.691±0.071mmol equiv.GAE/g)和总黄酮(2.43±0.13~3.44±0.01mmol equiv.QUE/g)均存在显著差异(p<0.05),具有药用价值的槲皮苷和穗花杉双黄酮的含量也各不相同。居群BM06的槲皮苷含量最高(4.39±0.01mg/g DW),居群BM07的穗花杉双黄酮含量最高(3.53±0.31 mg/g DW)。根据精油成分将17个居群共分成了3组——组1(BM01,BM02,BM03,BM04,BM05,BM06,BM07),组2(YS01,YS03,YS04,YS05),组3(NQ01,NQ02,NQ03,NQ04,YS02,YS06),其中后两组较为接近。构建了大果圆柏精油OPLS-DA模型,筛选出组1的差异标志物是Epicedrol、(+)-Sabinene、4-Terpineol、γ-Terpinene、α-Terpinene,组2的差异标志物为β-Eudesmol、β-Pinene,组3的差异标志物为α-Cadinol、(+)-Totarol、α-Pinene、(Z)-Thujopsene、δ-Cadinene、Epi-13-Manool。根据酚类结果将17个居群分别聚成了3组——组1(YS01,YS02,YS03,YS04,YS05),组2(NQ01,NQ02,NQ03,NQ04,YS06)与组3(BM01,BM02,BM03,BM04,BM05,BM06,BM07)。(2)生物活性方面:不同居群大果圆柏的3种抗氧化能力(DPPH、ABTS和FRAP)和抑菌活性差异显著,且酚类的抑菌活性普遍强于精油。囊谦县的居群NQ01~NQ04的对受测试细菌的抑菌活性普遍强于其他地区,表明抑菌活性存在地区差异。综合考虑,居群BM03表现出了杰出的生物活性,可进一步作为对象研究大果圆柏抗氧化和抗菌机制。结合PLS模型,发现与抗氧化相关的标志化合物有α-Pinene、Abietadien、Hedycaryol、γ-Elemene、β-Eudesmol、γ-Terpinene;与抑菌相关的标志化合物有Abietal、epi-α-Muurulol、Palustral、γ-Elemene、α-Pinene。(3)遗传多样性:首先针对大果圆柏不同居群从70个引物中筛选出20个多态性高、稳定性好的SSR引物,总共扩增378个多态性位点,平均每个引物含有18.9个多态性位点。其次,SSR结果表明青海省17个居群大果圆柏的Nei’s遗传多样性(H)在0.2895~0.3338之间;居群Shannon信息指数(I)在0.4512~0.5029之间。综合各项遗传参数来看,居群YS06的多态性最高,居群YS03最低。不同居群的遗传距离在0.110~0.1942之间,遗传相似度在0.8235~0.895之间,结果表明居群BM04和居群BM05的亲缘关系最亲近,居群NQ04和居群BM07的亲缘关系最远。最后,聚类分析结果表明,居群BM01远离其他居群,而居群YS01~YS06、居群NQ01~NQ04明显聚集在一起。
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