基于形态、孢粉学和SSR标记的玉兰亚属分类研究

发布时间：2020-08-26 01:43

【摘要】：玉兰亚属(subgenus Yulania)是木兰科(Magnoliaceae)木兰属(Magnolia L.)的分支,栽培历史悠久,是我国传统名花之一,也是重要的园林树种和药材来源。玉兰亚属植物具有的原始特征,对研究木兰科属系统进化具有重要价值。但木兰科属存在种间杂交、形态重叠等现象,引发众多学者对亚属、种的分类的争议。本研究从我国北京、杭州、广州、西安等地采集玉兰亚属植物重要种质,从形态学标记、孢粉学标记以及SSR分子标记3种方式,分析14个玉兰亚属植物及9个近缘种的遗传多样性和亲缘关系,构建DNA指纹图谱,综合探究玉兰亚属分类分组问题,为解决木兰科属系统分类提供依据。主要研究成果如下:(1)筛选形态学标记指标33个,经R型聚类和主成分分析,确定为可用指标,其中雄蕊数目、小枝粗细、叶形指数,其载荷量均在0.731以上,主成分贡献率较大,为重要分类依据指标。经Q型聚类构建玉兰亚属部分种质亲缘关系树状图。在遗传距离17.99处,将14份玉兰亚属植物聚为望春玉兰组(section Buergeria)、玉兰组(sect.Yulania)、紫玉兰组(sect.Tulipastrum)个组。(2)利用8个花粉形态指标进行扫描电子显微镜观察分析,构建玉兰亚属亲缘关系聚类树状图。在遗传距离6.13处,得到与表型标记相一致的分类分组结论。并通过花粉表面纹饰得出所试玉兰亚属种质的进化演变顺序:玉兰组相对比较原始,望春玉兰、紫玉兰组相对比较进化。玉兰、日本辛夷、星花木兰相对较原始,望春玉兰、武当木兰、紫玉兰相对比较进化,天目木兰、红花玉兰、黄山木兰进化程度较高。(3)筛选出18对多态性较好的引物对14份玉兰亚属、4份木兰亚属、5份含笑属植物进行遗传多样性和亲缘关系研究。STR检测结果显示,23份材料均能被很好扩增。18对引物共得到251个等位位点,多态性比率达100%。PIC含量变化范围为0.7508～0.9482,平均0.8794。Nei's基因多样性指数最大为0.4998,最小为0.0430,Shannon信息指数变化范围为0.1057～0.6929,平均值0.2135。所试材料种均存在一定遗传差异,具较高的遗传多样性水平。(4)利用18对引物的多态性信息含量和Shannon遗传多样性信息指数构建了23份玉兰亚属植物及其近缘种的指纹图谱,可明显区分23份材料和判别倍性信息,完善了玉兰亚属指纹图谱数据库。根据图谱,所试含笑属、木兰亚属均为二倍体物种,与玉兰亚属界限清晰,认为当前Dandy(1964)和刘玉壶(1984)的系统分类是合理的。(5)SSR标记亲缘关系聚类结果显示,区分明显的几个类群是含笑属、木兰亚属及玉兰亚属中的玉兰组,每个类群具有形态相似度较高、花期相近、倍性一致的共同点。玉兰亚属与含笑属植物亲缘关系较近而与木兰亚属植物较远,但属与亚属间界限明显,不建议将含笑属与玉兰亚属合并。天目木兰与黄山木兰亲缘关系较近,紫玉兰与望春玉兰组亲缘关系较近,源自美洲的渐叶木兰品种'黄鸟'玉兰与中国的各种玉兰亲缘关系较远。(6)本研究基于将形态学、孢粉学和SSR分子3种标记的聚类结果综合比较分析,玉兰亚属可大致分为4个组,在紫玉兰组、玉兰组、望春玉兰组基础上,支持增加朱砂玉兰组(Sect.soulangeana),将新种红花玉兰归并到玉兰组,而不建议紫玉兰组与望春玉兰组合并。
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S685.15
【图文】：

技术路线图,孢粉学,玉兰,亚属

图１－１本研究技术路线图逡逑Ｆｉｇ．１－１邋Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ邋ｒｏａｄｍａｐ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｕｒｒｅｎｔ邋ｒｅｓｅａｒｃｈ逡逑

玉兰,亚属,扫描电镜,木兰

图３－丨扫描电镜下１３份玉兰亚属植物花粉形态逡逑Ｆｉｇ．邋３－１邋Ｐｏｌｌｅｎ邋ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ邋ｏｆ邋１３邋ｋｉｎｄｓ邋ｏｆ邋ｓｕｂｇｅｎｕｓ邋Ｙｕｌａｎｉａ邋ｕｎｄｅｒ邋ｓｃａｎｎｉｎｇ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎ邋ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ逡逑注：ａ．玉兰；ｂ．望春玉兰；ｃ．天目木兰；ｄ．日本辛夷；ｅ．‘玉灯’玉兰；ｆ．红花玉兰；ｇ．武当木兰；ｈ．逡逑黄山木兰；ｉ．二乔木兰；ｊ．‘飞黄’玉兰；ｋ．星花木兰；１．紫玉兰；ｍ／黄鸟’玉兰；ａ＾ｍ，为花粉群体逡逑图；ａ２？ｍ２为单个花粉图，？邋ａ广ｍ＿；为花粉局部纹饰图。逡逑ａ．邋Ｍａｇｎｏｌｉａ邋ｄｅｎｕｄａｔａ＼邋ｂ．邋Ｍａｇｎｏｌｉａ邋ｂ＼ｏｎｄｎ＼邋ｃ．邋Ｍａｇｎｏｌｉａ邋ａｍｏｅｎａ＼邋ｄ．邋Ｍａｇｎｏｌｉａ邋ｐｒａｅｃｏｃ＼ｓｓｉｍａ＼邋ｅ．逡逑Ｍａｇｎｏｌｉａ邋ｄｅｎｕｄａｔａ＇Ｌｄｉｍｐ＇＇＼邋ｆ．邋Ｍ．邋Ｗｕｆｅｎｇｅｍｉｓ＼邋ｇ．邋Ｍａｇｎｏｌｉａ邋ｓｐｒｅｎｇｅｒｉ＼邋ｈ．邋Ｍ邋Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ邋ｉ．逡逑Ｍｕ＾ｎｏＨａ＞ｓｏｕｌａｎｇｅａｎａ＼］．邋Ｍａｇｎｏｌｉａ邋ｄｅｎｕｄａｔａ＾Ｖ＾ｘ邋ｈｕａｎｇ＇；邋ｋ．邋Ｍａｇｎｏｌｉａ邋ｓｔｅｌ！ａｔａ＼邋１．邋Ｍａｇｎｏｌｉａ邋Ｈｌｉｆｌｏｒａ＼邋ｍ．逡逑以／以‘Ｙｅｌｌｏｗ邋ｂｉｒｄ邋；邋ａ！？ｒｒｎ邋ａｒｅ邋ｐｉｃｔｕｒｅｓ邋ｏｆ邋ｐｏｌｌｅｎ邋ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ；邋ａ２邋？ｍ２邋ａｒｅ邋ｐｉｃｔｕｒｅｓ邋ｏｆ逡逑ｐｏｌｌｅｎ邋ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ；邋ｍ３邋ａｒｅ邋ｐｉｃｔｕｒｅｓ邋ｏｆ邋ｐｏｌｌｅｎ邋ｌｏｃａｌ邋ｏｒｎａｍｅｎｔａｔｉｏｎ．逡逑３．２结果与分析逡逑３．２．１扫描电镜下玉兰亚属花粉形态特征逡逑

琼脂糖凝胶电泳,样品,玉兰,亚属

对（表４－２）。再次，以来自不同亚属的样品ＤＮＡ模板，筛选能够特异性识别的引逡逑物。选取玉兰亚属７个代表种，木兰亚属３个代表种，含笑属２个代表种，分别与逡逑４１对引物进行ＰＣＲ扩增。图４－１邋（ｂ）为同种ＳＳＲ引物在不同样品内的扩增条带，第逡逑１泳道至第１２泳道分别为玉兰、天目木兰、武当木兰、望春玉兰、黄山木兰、‘黄逡逑鸟’玉兰、紫玉兰、凹叶厚朴、夜香木兰、广玉兰、含笑、乐昌含笑的ＤＮＡ与引物逡逑Ｍ１０Ｄ６扩增条带。逡逑图４－１部份ＤＮＡ扩增样品琼脂糖凝胶电泳图逡逑Ｆｉｇ．邋４－１邋Ａｇａｒｏｓｅ邋ｇｅｌ邋ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ邋ｏｆ邋ｐａｒｔｉａｌ邋ＤＮＡ邋ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ邋ｓａｍｐｌｅｓ逡逑最终合适的ＰＣＲ反应体系（１０邋ｐＬ）包括２ｘＴａｑ邋ＰＣＲ邋Ｍｉｘ邋（含有２ｘＰＣＲｂｕｆｆｅｒ、逡逑Ｍｇ２＋、ｄＮＴＰｓ）、模板ＤＮＡ３０￣５０ｎｇ、上游引物０？２＾ｍ＾ｏｌ／Ｌ、下游引物０．８（Ａｍｏｌ／Ｌ、逡逑Ｍ１３接头０．６卜ｉｍｏｌ／Ｌ。ＰＣＲ扩增反应在ＡＢｌ邋ＰｒｏＦｌｅｘ邋ＰＣＲ仪上进行。ＰＣＲ的循环条件逡逑为：９５邋°Ｃ预变性５邋ｍｉｎ，３０个循环：９５邋°Ｃ变性３０邋ｓ，合适退火温度（如表４－２）退火逡逑３０邋ｓ，７２°Ｃ延伸邋１邋ｍｉｎ，最后邋７２°Ｃ延伸邋７邋ｍｉｎ。逡逑４．］．２．３毛细管电泳检测逡逑ＰＣＲ产物送睿博兴科公司进行毛细管电泳ＳＴＲ检测（３７３０邋ｘｌ毛细管ＤＮＡ测序逡逑仪，美国ＡＢＩ公司），分子量内标０．５卟和去离子甲酰胺９．５卟混合加入ＰＣＲ板，逡逑９ｙＣ变性５ｍｉｎ

【参考文献】