水仙种质资源遗传多样性及高温与盐胁迫下的生理响应

发布时间：2020-07-11 03:53

【摘要】：水仙(Narcissus L.)为石蒜科水仙属秋植球根花卉,种与变种有160余个。水仙属植物生长的气候带以温带为主,忌高温多湿,主要分布于地中海沿岸及中欧地区,分布中心位于摩洛哥北部和伊比利亚半岛(Fernandes,1968),而且广泛分布于许多种不同的生态环境中,具有很强的抗病,抗寒及耐盐碱特性。中国水仙(Narcissus tazetta L.var.chinensisRoem)为多花水仙的变种,分布于我国亚热带气候区福建、浙江等东南沿海一带,具有很强的耐热耐盐特性(陈心启,1982)。目前园艺栽培品种2万多个(Worley et al.,2000;陈俊愉,2001),且每年都有新品种诞生,遗传背景复杂。但迄今为止,国内外对水仙属植物的研究多集中在引种栽培和亲缘关系的研究中,对其遗传多样性和抗性生理等的研究很少。本研究开展了水仙叶绿体基因组比较及系统进化分析,开发水仙的叶绿体基因组中的cpSSR标记;以水仙属园艺品种和种共68份材料,利用形态学标记结合nSSR和cpSSR两种分子标记技术对其遗传多样性及亲缘关系进行分析;测定水仙属部分材料高温、盐胁迫下的形态和生理生化反应。主要研究结果如下:1.水仙属供试材料观测的26个表型性状,变异系数差异明显,形态多样性丰富;表型性状的主成分明显,其贡献率集中度明显,花型、花径、花被片颜色、花瓣宽、花瓣长、副冠颜色、副冠形状、副冠长和副冠宽是引起形态变异的主要性状,这和形态性状多样性指数得出的结论基本一致;采用NTSYS软件将供试材料分成12类,花性状作为主要性状,与传统的形态学分类完全一致。还观测10个洋水仙品种的农艺性状,结果表明:Narcissus'Tahiti'和Narcissus'Mount Hood'这两个洋水仙品种在漳州高山温带气候试验地种植具有观赏性强、适应性强、抗性强、繁殖系数高和产量高等优良特性,很适合在漳州高山地区种植推广。2.测定13份水仙材料和1份石蒜材料的叶绿体基因组全序列,结果表明:13个水仙品种的叶绿体DNA总长为147,865-158,961bp,两个反向重复区长26,902-27414bp,小单拷贝区长15,806-18,787bp,大单拷贝区长78,201-87,503bp,编码165-175个基因,包括111-118个蛋白基因、44-47个tRNA基因和8个rRNA基因;其基因顺序、基因结构、密码子和GC含量与大部分单子叶植物的叶绿体基因组类似。在水仙的叶绿体基因组中共检测到3对反向重复序列、7条串联重复序列及4对同向重复序列,A/T单碱基重复约占77%。水仙属内的叶绿体基因组长度差异主要取决于IR的收缩和扩张,其边界区域附近碱基的分布规律体现了不同水仙叶绿体基因组序列的差异,这和前人研究结果一致。13份水仙材料的叶绿体基因组间未检测到明显的序列重排或倒位等结构变化,但其在基因组成、数量及排列方式上具有良好的共线性关系。水仙叶绿体基因组的LSC和SSC区序列变异大于IR区,基因间区的变异最大,编码区序列变异大部分低于非编码区的。序列变异分析发现水仙11个变异较大的基因,其中ndhF、accD、clpP、matK、ycf1和ycf2等6个基因可作为水仙品种系统发育研究较好的候选基因,也证实基因变异不仅有位置效应而且有功能效应。基于76个叶绿体蛋白编码基因序列,利用ML法和MP法进行系统进化分析,明确分出中国水仙和欧洲水仙两个分支,中国水仙两个品种构成姐妹关系,欧洲水仙又分为两个分支。3.利用筛选的6对水仙cpSSR标记引物和发明的6对nSSR引物对68份水仙材料进行遗传多样性分析,结果表明:cpSSR标记引物共扩增出106条谱带,其中多态性谱带有94条,每对引物平均扩增出多态性谱带15.67条,平均多态率为86.13%,cpSSR标记引物之间具有丰富的遗传多样性;nSSR标记引物共扩增出255条谱带,其中多态性谱带有243条,每对引物平均扩增出多态性谱带42.50条,平均多态率为94.89%,nSSR标记引物具有丰富的遗传多样性。两个分子标记都表明水仙种质资源具有丰富的遗传多样性。所有引物主特征带明显,水仙属内基因组具有同一性。基于68份水仙资源之间欧氏距离的矩阵,利用UPGMA进行聚类分析,聚类结果表明:68份水仙种质资源之间的相似系数差异大,两个分子标记都能将其2大类,第一大类包括供试的21份多花水仙,可分为2个亚类;第二大类包括47份单生花欧洲水仙,可分为10亚类;多花水仙和单生花水仙亲缘关系较远,中国各水仙品种亲缘关系较近。4.为研究洋水仙对高温的响应机制,筛选出能反映洋水仙耐热性差异的生理指标及耐热性强的种质,本试验测定了 10个洋水仙品种在37℃高温胁迫下叶片的解剖结构、细胞膜透性、Pro含量和MDA含量。结果表明:不同洋水仙品种的耐热性生理指标差异显著,多花类型洋水仙品种Narcissus'Minnow'、Narissus'Graford'和Narcissus 'Scarlet Gem'耐热性较高;叶片气孔密度、栅栏组织/海绵组织厚度的比值、相对膜透性、Pro含量和MDA含量均能作为洋水仙耐热性的生理指标。在温室培养条件下,分别用叶片喷雾和根系盐度梯度培养的方式对水仙的幼苗进行NaC1胁迫处理,研究两种盐胁迫方式对其生长、矿质元素(Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Cl-)和灰分含量在植物体各器官和叶片不同部位的影响。结果表明:水仙幼苗叶片病斑在盐胁迫下较多分布于叶尖;两种方式盐胁迫水仙幼苗体内的Na+和Cl-含量都具有极显著的正相关性;两种方式盐胁迫对5种矿质元素在幼苗体内含量变化的影响相差不大,但它们影响盐分在植物体内的重新分布;叶片盐胁迫对水仙幼苗体内的离子毒害比根系盐胁迫的大。
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S682.21
【图文】：

电泳图,电泳,样品,水仙

第三章水仙叶绿体基因组结果及其进化分析结果与分析逡逑．１邋ｃｐＤＮＡ浓度与纯度检测逡逑从图３．１可知，提取的１４个水仙品种ｃｐＤＮＡ大小为２３１３０ｂｐ致，表明ｃｐＤＮＡ纯度较高，拖尾现象不明星。采用紫外分光水仙样品的的值在１．６－１．８之间，表明ｃｐＤＮＡ的纯表３．１紫外分光光度计检测逡逑Ｔａｂｌｅ邋３．１邋Ｔｈｅ邋ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ邋ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ品邋Ｓａｍｐｌｅ逦ＭＳ逦ＭＳ逦ＭＳＮ逦ＭＳＮ逦ＭＦ２６0ｎｍ逦0４８逦ＯＪ８９逦０２０４逦ＯＴ７８逦０Ａ５＼２８０ｎｍ逦０．０８４逦０．１１６逦０．１１９逦０．１０９逦０．０８８２６0ｎｍ／Ｄ２８0ｎｍ逦１．７６２逦１．６２９逦１．１７４逦１．６３３逦１．７１６Ｍｌ邋１邋２邋３邋４邋５邋６邋７邋８邋９邋１０邋１１邋１２邋１３邋１４邋Ｍ２逡逑

叶绿体基因组,边界,假基因,水仙

逦第三章水仙叶绿体基因组结果及其进化分析逦逡逑２．６．３叶绿体基因组ＩＲ区的扩张与收缩逡逑大家普遍认为叶绿体基因组最保守的区域是ＩＲ区，叶绿体基因组长度发生变异逡逑主要由于其边界区的扩张与收缩导致。由图３．４可知，１３个水仙品种叶绿体ＩＲ区长逡逑度都比红花石蒜长，ＩＲ区扩张了，其中Ｔｅｔｅ－ａ－ｔｅｔｅ最长。本研宄将水仙‘金盏银台’、逡逑‘玉玲珑’和红花石蒜的ＩＲ－ＳＳＣ及ＩＲ－ＬＳＣ边界区情况进行了比较（图３．４）。ｆ红花逡逑石蒜’、‘金盏银台’和‘玉玲珑’的ＩＲｂ／ＳＳＣ边界均位于ｎｄｈＦ基因编码区，其长度在‘金逡逑盏银台’中为２２３４ｂｐ，‘玉玲珑’中为２１９５ｂｐ，邋‘红花石蒜’中为２２０４ｂｐ；但‘金盏银逡逑台’和‘玉玲珑’的ＩＲａ／ＳＳＣ边界位于ｙｃｆｌ基因编码区，‘红花石蒜’并未发现这个逡逑基因片段；不同长度的ｒｐｓｌ９假基因位于ＩＲａ／ＬＳＣ边界，＇红花石蒜’邋ｒｐｓｌ９假基因的逡逑长度为４９ｂｐ，‘金盏银台’和‘玉玲珑’邋ｒｐＳ１９假基因的长度都为５３ｂＰ；邋‘金盏银台’逡逑和‘玉玲珑’的ＩＲｂ／ＬＳＣ边界都存有ｒｐｓｌ９基因，‘红花石蒜’并未发现这个基因片逡逑Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逡逑

水仙,品种,浓度,谱带

逦６１．９逡逑２．２．２逦ＤＮＡ浓度单因素实验梯度分析逡逑由图４－３可知，７０邋ｎｇ邋ＤＮＡ浓度都没有扩增出谱带，８０邋ｎｇ邋ＤＮＡ浓度扩增的谱逡逑带模糊，随着ＤＮＡ浓度增大谱带越来越清晰，非特异谱带也随浓度增大而增多，逡逑由此可见太低的ＤＮＡ浓度会降低扩增效率，过高的ＤＮＡ浓度会导致非特异片段出逡逑现，故初步可确定ＤＮＡ浓度适宜范围在８０－１００ｎｇ之间。逡逑８１逡逑

【参考文献】