通过几何形态学方法研究川滇高山栎和刺叶高山栎的叶片形态变异
发布时间：2021-11-07 02:24
叶片是植物主要的光合器官,其形态影响着一系列重要的生理过程,进而影响植物的适应性。本论文通过几何形态学方法试图去量化两种高山栎物种（川滇高山栎和刺叶高山栎）种间和种内各遗传家系间的叶片形态,并探索由遗传、地理和气候因素引起的叶形变异。我们基于微卫星分子标记（SSR）对川滇高山栎和刺叶高山栎进行遗传结构分析（川滇高山栎种内分析是基于25对SSR,刺叶高山栎为15对SSR分子标记）,并以Q=0.8为标准分别将川滇高山栎个体（273个个体）和刺叶栎个体（640个个体）划分到两个不同的遗传家系（川滇高山栎:WSP-HDM和Tibet家系;刺叶高山栎:East和West家系）。我们首先选用13个同源标志点对叶片样本进行标记,每个叶片形态被数字化为13个点的二维坐标;然后通过普式叠印分析将叶片形态分为对称组分,非对称组分和叶片大小。通过这三套叶形数据对川滇高山栎和刺叶栎种间和种内各家系间的叶片形态进行分析。研究发现,两物种种间叶片的对称组分、非对称组分以及叶片大小都存在显著差异;而种内各家系间,叶片对称组分和叶片大小存在显著差异,但非对称组分并没有发现显著的差异。其次,我们通过这两物种的叶片形态对...
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
叶形分析图
材料与方法112材料与方法2.1实验材料与数据获取2.1.1样本采集与处理经查阅中国数字标本馆(http：//www.cvh.ac.cn/)、中国植物图像库(http：//www.plantphoto.cn/)、地方植物志以及相关文献记载，确定了川滇高山栎和刺叶高山栎在中国的分布情况(横跨四川西部、云南北部和西藏东部)，课题组师生于2013年11月-2020年1月对这些分布区进行了实地考察及样本采集。我们选择距离至少相隔30千米的采样点作为一个种群。每个种群内随机选择5-15棵样本个体(保证个体之间的距离至少相隔5米以上)。采集2-3个健康、幼嫩新鲜的叶片样本，擦拭干净后放入样品袋，并按种群名对样本进行统一编号后入加硅胶干燥剂对样品进行干燥保存，以免叶片发霉影响DNA提取效果，后期用于提取DNA。另外，采集5-8个成熟完整的叶片样本，擦拭干净后将叶片铺平并压置于标本夹中保存，后期用于形态学分析。经过课题组师生多次野外调查及采样，本研究共选择了60个川滇高山栎种群(包括996个个体)，46个刺叶高山栎种群(包括661个个体)，跨越了整个分布区，最终从1209个个体上采集到6045片完整成熟的叶片。其中包括556个川滇高山栎个体的2780个叶片，653个刺叶高山栎个体的3265个叶片(注:于2017年-2020年对叶片进行扫描标记，部分种群的叶片由于存放年限过久，叶面褶皱或不完整，无法进行叶形扫描)。共53个川滇高山栎种群(包括578个个体)，46个刺叶高山栎种群(包括661个个体)用于川滇高山栎和刺叶高山栎叶形变异分析。采集点的分布和种群名称缩写见图2.1，每个种群具体的地理信息及样本量见附表。图2.1川滇高山栎和刺叶高山栎采样种群分布图Figure2.1SampingpopulationsdistributionareaofQuercusaquifolioidesandQ.spinosa
通过几何形态学方法研究川滇高山栎和刺叶高山栎的叶片形态变异14(7)保存15°CForeverPCR扩增后进行电泳检测，将扩增条带清晰的产物送到生物技术有限公司进行毛细管电泳检测。公司返回的毛细管电泳峰图使用GeneMarker(或SoftGenetics)软件进行读取(Hulceetal.,2011)。最终以EXCEL表格的形式输出分析结果，并且对结果进行整理。2.1.3叶形数据获取用于形态分析的叶片使用CanoScan5600F扫描仪(CanonInc.Japan)进行扫描(背面朝上)，分辨率为600dpi。扫描得到的叶片图像使用ImageJ软件(Abràmoffetal.,2004)进行标志点(Landmarks)标定。标志点的选取主要参考栎叶片主轴、对称结构以及同源点等信息，同时参考Viscosi(2015)和Liu等(2018)对几种栎树物种(Q.dentate,Q.aliena,Q.frainetto,Q.petraea和Q.pubescens)的叶型标志点位置。本文共选择了13个位置稳定、交叉点清晰的同源标志点，构成了川滇高山栎和刺叶高山栎的几何轮廓(图2.2)。图2.2标志点位置Figure2.2Landmarkconfigurationanddescriptionsofthelandmarks注：数字1～13代表叶片的标志点位置Note：Numbers1–13representthelocationofleaflandmarks其中LM1,LM2和LM3构成了叶片的主轴，其余的九个标志点(LM4-LM13)成对的分布于主轴两侧。所有叶片的形态通过这13个标志点的坐标数据(x，y)被量化，最终叶形数据的输入格式为“LM=13X0Y0X1Y1….
【参考文献】：
期刊论文
[1]南移后不同种源栓皮栎幼苗光合生理性状的比较[J]. 黄跃宁,倪妍妍,刘建锋,林永标,张玉婷,姚宁,江泽平. 林业科学研究. 2019(05)
[2]基于几何形态学与迭代随机圆的番茄识别方法[J]. 孙建桐,孙意凡,赵然,季宇寒,张漫,李寒. 农业机械学报. 2019(S1)
[3]8种绿化树种光合特性及叶片解剖结构比较[J]. 冮慧欣,王嘉琪,黄春岩,王秀伟. 植物研究. 2019(01)
[4]一种基于候选基因研究树木生态适应的方法——以川滇高山栎为例[J]. 王玉垚,张悦,方剑火,杜芳. 兰州大学学报(自然科学版). 2018(06)
[5]板栗叶片解剖结构特征及其与抗旱性的关系[J]. 郭素娟,武燕奇. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2018(09)
[6]高山植物全缘叶绿绒蒿叶片形态及解剖结构对海拔的响应[J]. 刘梦颖,刘光立,康永祥,张硕,吴云,王玉. 生态学杂志. 2018(01)
[7]蒙古栎叶片光合作用随叶龄的变化及其与叶片功能性状的关系[J]. 崔西甜,袁凤辉,王安志,关德新,吴家兵,金昌杰. 生态学杂志. 2017(11)
[8]不同倍性滇杨叶片解剖结构差异分析[J]. 邱芬,辛亚龙,唐军荣,李斌,何承忠,许程,辛培尧. 中南林业科技大学学报. 2017(06)
[9]基于AFLP的滇西北玉龙雪山不同海拔川滇高山栎遗传多样性分析[J]. 程小毛,李响,姜永雷,黄晓霞. 华中农业大学学报. 2017(01)
[10]春季辽宁西北部主要绿化树种根叶抗旱生理性状评价[J]. 王凯,雷虹,刘建华. 应用生态学报. 2016(06)
博士论文
[1]白刺叶片性状对人工增水的响应[D]. 李永华.中国林业科学研究院 2010
硕士论文
[1]几何形态在室内设计中的应用研究[D]. 曾双双.中南林业科技大学 2014
[2]基于人脸识别的安保系统的设计和实现[D]. 李逸群.电子科技大学 2014
[3]蒙古栎和辽东栎的遗传进化关系研究[D]. 刘牧.东北林业大学 2012
[4]川滇高山栎组织碳氮代谢与萌生更新能力的关系研究[D]. 黄亚洲.西南大学 2011
[5]川滇高山栎叶片生理指标和反射光谱对水分胁迫的响应[D]. 杜朋选.中国林业科学研究院 2011
[6]四川卧龙自然保护区川滇高山栎（Quercus aquifolioides）光合特性研究[D]. 郝晓东.北京林业大学 2006
本文编号：3480976
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
叶形分析图
材料与方法112材料与方法2.1实验材料与数据获取2.1.1样本采集与处理经查阅中国数字标本馆(http：//www.cvh.ac.cn/)、中国植物图像库(http：//www.plantphoto.cn/)、地方植物志以及相关文献记载，确定了川滇高山栎和刺叶高山栎在中国的分布情况(横跨四川西部、云南北部和西藏东部)，课题组师生于2013年11月-2020年1月对这些分布区进行了实地考察及样本采集。我们选择距离至少相隔30千米的采样点作为一个种群。每个种群内随机选择5-15棵样本个体(保证个体之间的距离至少相隔5米以上)。采集2-3个健康、幼嫩新鲜的叶片样本，擦拭干净后放入样品袋，并按种群名对样本进行统一编号后入加硅胶干燥剂对样品进行干燥保存，以免叶片发霉影响DNA提取效果，后期用于提取DNA。另外，采集5-8个成熟完整的叶片样本，擦拭干净后将叶片铺平并压置于标本夹中保存，后期用于形态学分析。经过课题组师生多次野外调查及采样，本研究共选择了60个川滇高山栎种群(包括996个个体)，46个刺叶高山栎种群(包括661个个体)，跨越了整个分布区，最终从1209个个体上采集到6045片完整成熟的叶片。其中包括556个川滇高山栎个体的2780个叶片，653个刺叶高山栎个体的3265个叶片(注:于2017年-2020年对叶片进行扫描标记，部分种群的叶片由于存放年限过久，叶面褶皱或不完整，无法进行叶形扫描)。共53个川滇高山栎种群(包括578个个体)，46个刺叶高山栎种群(包括661个个体)用于川滇高山栎和刺叶高山栎叶形变异分析。采集点的分布和种群名称缩写见图2.1，每个种群具体的地理信息及样本量见附表。图2.1川滇高山栎和刺叶高山栎采样种群分布图Figure2.1SampingpopulationsdistributionareaofQuercusaquifolioidesandQ.spinosa
通过几何形态学方法研究川滇高山栎和刺叶高山栎的叶片形态变异14(7)保存15°CForeverPCR扩增后进行电泳检测，将扩增条带清晰的产物送到生物技术有限公司进行毛细管电泳检测。公司返回的毛细管电泳峰图使用GeneMarker(或SoftGenetics)软件进行读取(Hulceetal.,2011)。最终以EXCEL表格的形式输出分析结果，并且对结果进行整理。2.1.3叶形数据获取用于形态分析的叶片使用CanoScan5600F扫描仪(CanonInc.Japan)进行扫描(背面朝上)，分辨率为600dpi。扫描得到的叶片图像使用ImageJ软件(Abràmoffetal.,2004)进行标志点(Landmarks)标定。标志点的选取主要参考栎叶片主轴、对称结构以及同源点等信息，同时参考Viscosi(2015)和Liu等(2018)对几种栎树物种(Q.dentate,Q.aliena,Q.frainetto,Q.petraea和Q.pubescens)的叶型标志点位置。本文共选择了13个位置稳定、交叉点清晰的同源标志点，构成了川滇高山栎和刺叶高山栎的几何轮廓(图2.2)。图2.2标志点位置Figure2.2Landmarkconfigurationanddescriptionsofthelandmarks注：数字1～13代表叶片的标志点位置Note：Numbers1–13representthelocationofleaflandmarks其中LM1,LM2和LM3构成了叶片的主轴，其余的九个标志点(LM4-LM13)成对的分布于主轴两侧。所有叶片的形态通过这13个标志点的坐标数据(x，y)被量化，最终叶形数据的输入格式为“LM=13X0Y0X1Y1….
【参考文献】：
期刊论文
[1]南移后不同种源栓皮栎幼苗光合生理性状的比较[J]. 黄跃宁,倪妍妍,刘建锋,林永标,张玉婷,姚宁,江泽平. 林业科学研究. 2019(05)
[2]基于几何形态学与迭代随机圆的番茄识别方法[J]. 孙建桐,孙意凡,赵然,季宇寒,张漫,李寒. 农业机械学报. 2019(S1)
[3]8种绿化树种光合特性及叶片解剖结构比较[J]. 冮慧欣,王嘉琪,黄春岩,王秀伟. 植物研究. 2019(01)
[4]一种基于候选基因研究树木生态适应的方法——以川滇高山栎为例[J]. 王玉垚,张悦,方剑火,杜芳. 兰州大学学报(自然科学版). 2018(06)
[5]板栗叶片解剖结构特征及其与抗旱性的关系[J]. 郭素娟,武燕奇. 西北农林科技大学学报(自然科学版). 2018(09)
[6]高山植物全缘叶绿绒蒿叶片形态及解剖结构对海拔的响应[J]. 刘梦颖,刘光立,康永祥,张硕,吴云,王玉. 生态学杂志. 2018(01)
[7]蒙古栎叶片光合作用随叶龄的变化及其与叶片功能性状的关系[J]. 崔西甜,袁凤辉,王安志,关德新,吴家兵,金昌杰. 生态学杂志. 2017(11)
[8]不同倍性滇杨叶片解剖结构差异分析[J]. 邱芬,辛亚龙,唐军荣,李斌,何承忠,许程,辛培尧. 中南林业科技大学学报. 2017(06)
[9]基于AFLP的滇西北玉龙雪山不同海拔川滇高山栎遗传多样性分析[J]. 程小毛,李响,姜永雷,黄晓霞. 华中农业大学学报. 2017(01)
[10]春季辽宁西北部主要绿化树种根叶抗旱生理性状评价[J]. 王凯,雷虹,刘建华. 应用生态学报. 2016(06)
博士论文
[1]白刺叶片性状对人工增水的响应[D]. 李永华.中国林业科学研究院 2010
硕士论文
[1]几何形态在室内设计中的应用研究[D]. 曾双双.中南林业科技大学 2014
[2]基于人脸识别的安保系统的设计和实现[D]. 李逸群.电子科技大学 2014
[3]蒙古栎和辽东栎的遗传进化关系研究[D]. 刘牧.东北林业大学 2012
[4]川滇高山栎组织碳氮代谢与萌生更新能力的关系研究[D]. 黄亚洲.西南大学 2011
[5]川滇高山栎叶片生理指标和反射光谱对水分胁迫的响应[D]. 杜朋选.中国林业科学研究院 2011
[6]四川卧龙自然保护区川滇高山栎（Quercus aquifolioides）光合特性研究[D]. 郝晓东.北京林业大学 2006
本文编号：3480976
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