中国特有植物鸡冠滇丁香保护遗传学研究

发布时间：2018-02-28 18:34

  本文关键词： 鸡冠滇丁香 易危物种 遗传多样性 表型性状 转录组测序 EST-SSR 花部挥发物　出处：《中国林业科学研究院》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：鸡冠滇丁香(Luculia yunnanensis Hu)为茜草科(Rubiaceae)滇丁香属(Luculia)灌木、小乔木,是我国特有花木。鸡冠滇丁香具有花柱异型、株型优美、花期较长、花香迷人等特点,是具有较高观赏价值且适于园林配置及盆栽的野生花木。关于鸡冠滇丁香的文献资料欠缺,研究仅集中在鸡冠滇丁香种子萌发和分子标记的引物开发上。为了解鸡冠滇丁香的资源现状,本研究对鸡冠滇丁香进行资源调查,旨在掌握鸡冠滇丁香资源现状和濒危等级;分析鸡冠滇丁香形态层面和分子层面的遗传多样性状况,旨在探索鸡冠滇丁香遗传结构;分析鸡冠滇丁香、滇丁香和杂交滇丁香的花部挥发物组分,揭示鸡冠滇丁香的花部挥发物特有成分,为鸡冠滇丁香的花香育种奠定基础;分析鸡冠滇丁香的致濒原因,提出鸡冠滇丁香的保护、利用策略,为我国特有植物鸡冠滇丁香及滇丁香属植物保护策略和利用方式提供参考依据,对新品种的培育奠定一定理论基础。研究结果如下:1.资源调查结果表明,鸡冠滇丁香目前仅存在于云南省怒江州贡山县、福贡县和泸水县境内,分布区行政面积仅10465.48km~2。与《中国植物志》和《云南植物志》中的记录相比,鸡冠滇丁香的分布范围从5个州、市的7个县缩减到1个州的3个县,现有分布范围的面积仅为历史记载的20%。经IUCN受威胁等级评估,鸡冠滇丁香属于易危种,需要重点保护。2.对6个鸡冠滇丁香居群进行了形态层面的遗传多样性研究,在居群间变异最大的是花序花数和柱头裂片长;比较21个表型性状间的相关性发现花柱类型与花柱长、花冠直径、花冠管长、柱头裂片长、雄蕊长和花药宽度呈极显著相关;方差分析结果表明,居群间方差分量小,居群间表型分化系数为18.69%,说明鸡冠滇丁香居群间的表型分化程度很低,表型性状分化来源是居群内;主成分分析(PCA)结果说明花序直径、花序花数、叶长、叶宽、花色、花冠管长、花药宽等表观指标对鸡冠滇丁香影响大;基于欧氏距离平方值的UPGMA聚类分析结果表明位于高黎贡山西部的GDX居群单独为一类,高黎贡山东部的5个居群为一类。3.对滇丁香和长、短柱型鸡冠滇丁香的花部进行转录组测序,共获得16.74 Gb Clean Data,共计98 389条Unigene。在滇丁香与鸡冠滇丁香花部样品中差异表达的Unigene共有954条,其中655条上调,299条下调,与花香挥发物合成途径相关的苯丙素类合成基因17个,倍半萜和三萜合成基因2个;与花色素物质合成途径相关的类黄酮生物合成基因3个。在长柱型与短柱型鸡冠滇丁香花部样品中差异表达的Unigene共有133条,其中73条上调,60条下调。共搜索到15 384个SSRs位点,SSR序列出现频率15.63%;其中,鸡冠滇丁香有89 518条Unigene,共搜索到14 772个SSRs位点,SSR序列出现频率16.50%;随机挑选81对EST-SSR引物进行筛选,44对引物能扩增出清晰条带,其中26对引物在6个鸡冠滇丁香居群中具有多态性。4.采用17对EST-SSR引物对6个鸡冠滇丁香居群164个个体进行遗传结构研究,共检测到等位基因数(N_A)为74个,有效等位基因数(N_E)均值为2.326;鸡冠滇丁香的居群内期望杂合度在0.416~0.601之间,基于N_E、H_E和Shannon's Ⅰ的均值居群多样性由高到低依次为LLOLCMFMMFPKGCGGDX,即鸡冠滇丁香居群多样性自北向南依次增大;居群间遗传分化系数(F_(ST))均值为0.129,基因流(N_M)均值为2.830,分子方差分析(AMOVA)结果显示居群间的遗传变异分布仅占2.62%,说明鸡冠滇丁香居群间遗传分化程度低,遗传变异主要分布在居群内,居群间基因交流十分频繁;鸡冠滇丁香的居群内和居群间t均低于共显性标记的异交植物的平均值(H_E=0.65,F_(ST)=0.22),说明鸡冠滇丁香遗传多样性较低;基于遗传距离的UPGMA聚类分析结果表明位于最北部的GDX居群和GCG居群聚为一类;位于最南部的LLO居群和LCM居群先聚为一小类,再与FMM居群聚合后与FPK居群聚合成一类。5.对海拔、地理距离与鸡冠滇丁香遗传多样性进行相关性分析。结果表明:鸡冠滇丁香花和叶的一些表型性状极显著的受海拔和基因型影响,而不受地理距离的影响;居群间虽未形成显著的地理隔离,但地理距离还是较大的影响了鸡冠滇丁香的遗传结构;鸡冠滇丁香表型与基因型之间虽然没有显著相关关系,但是有较高的相关性。6.对鸡冠滇丁香、滇丁香和杂交滇丁香的花部挥发物进行分析。结果表明:三者花香挥发物成分差异极大,杂交滇丁香的花香成分与母本滇丁香的花香成分相似度更高,而鸡冠滇丁香存在12种特有物质,主要有cis-Muurola-3,5diene、Humulen、(-)-Aristolene和Isopropyl myristate等,约占鸡冠滇丁香花香释放量(花开放的4个时期)的8.29~16.71%。7.导致了鸡冠滇丁香的濒危现状的原因:鸡冠滇丁香遗传多样性较低,对环境的适应性有限且分布区狭窄;人为干扰,导致生境斑块化现象严重;鸡冠滇丁香的实生苗数量极少,自然更新能力较弱。结合易危局面的成因和鸡冠滇丁香的特性,提出就地保护、迁地保护和回归引种相结合、增加鸡冠滇丁香重视度等保护措施。
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【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S685.26

【参考文献】

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本文编号：1548462