苦楝地理变异和遗传多样性研究

发布时间：2018-10-15 11:39

【摘要】：苦楝(Melia azedarach L.)为楝科(Meliaceae)楝属(Melia)模式植物,分布广泛,是速生优质的多用途用材树种。本研究围绕苦楝种源地理变异规律和遗传多样性分布等问题,开展了苦楝的种源果核、种子性状、苗期和幼林期生长性状的地理变异规律研究,分析了种源间和种源内生长性状遗传变异,并基于SSR、SRAP标记进行了遗传多样性研究。主要结论如下:1、苦楝不同种源间在果核大小、单果种粒数、果核皮的厚度,果核质量、种子大小,种子质量、发芽率和发芽势等性状上的差异达到显著和极显著水平。采种点由南到北,苦楝种子变大,种子质量增加,发芽率增高,果核皮厚变薄,单果种粒数减少,高海拔种源果核和种子较大,果核皮较厚,果核质量较大。果核、种子宽度呈西南-东北梯度变异;种子百粒重、果核百粒重呈西北-东南梯度变异;果核皮厚;发芽势和发芽率呈南-北梯度变异。果核和种子随采种点海拔增加而变宽大,种子质量变大;种源发芽率和发芽势随采种海拔增加有降低的趋势,且发芽势的变幅速度更快。极端最高气温低、气压低、湿度小、降水少的采种点苦楝表现为果核大、种子大、果核皮厚、单果棱数多、果核质量大;来自湿度低、极端最低气温低、气压高采种点的种子,其发芽率和发芽势更高。广东、广西、海南和部分福建、江西、贵州及个别的湖南种源聚为类群I;江西、湖南、四川、安徽、江苏、湖北、陕西和个别的贵州、浙江种源聚为类群II,云南、河南、河北种源聚为类群III,云南、甘肃和部分贵州种源聚为类群IV。从类群I到类群IV,果核和种子增大,单果棱数增加,种子和果核重量增加,果核趋于圆形。2、在不同试验点,不同种源间在各生长性状之间的差异达到极显著水平,地点之间差异极显著,且大于种源间差异。在广东三个试验点上,广东、海南、贵州、广西、福建省份苦楝种源表现最好,其次是江西、湖南、云南省的种源。苦楝种源各性状地理变异受经纬度双重控制,但以纬向变异为主,其中保存率、树高、地径和冠幅还受到海拔控制。随采种点由南到北,由西到东,苦楝苗期生长变慢,且高海拔种源生长更快,但低海拔种源引种到广东地区更易存活。各性状地理变异趋势大体呈现为南-北梯度变异,其中树高呈西南-东北梯度变异,地径和东西冠幅呈南-北梯度变异,南北冠幅、侧枝数和干形呈东南-西北梯度变异。在试验点上,来自平均气温高、降水丰富、气压高、极端最高气温高、日照丰富采种点的种源,其树高、地径、冠幅、侧枝数比来自降水少、气温低、极端气压低、极端最高气温低、日照较少采种点的种源生长量大,树干更加通直。在生长性状上,福建、海南、广东、广西等种源聚为一类,湖北、安徽、河南、陕西、甘肃、河北、山东等种源聚为一类,而贵州、云南和江西的种源分散在不同类群中。3、苦楝种源间和种源内家系间在各性状上的差异达到显著水平。除保存率外,其他性状的种源内家系间方差分量比值都高于种源间。对适应性应以种源选择(成活与保存)为主,对生长性状改良应侧重于种源内家系选择。从适应性表现良好的种源中选择优良家系,其选择效果会更好。保存率、地径、分枝数的种源重复力较其他性状的大,而分枝数、冠幅和树高的家系遗传力较其他性状的高。各性状在种源和种源内家系水平受到区组、小区和行列空间自相关误差效应影响显著,空间分析模型提高了育种值和其他遗传参数估算的准确性。侧枝数的单株狭义遗传力最大(0.498±0.054),其次是南北冠幅的单株狭义遗传力(0.379±0.049),干形的单株狭义遗传力最小(0.100±0.022)。除东西、南北冠幅外,地径、冠幅和侧枝数三者间遗传相关都在0.7以上,树高和地径的遗传相关为0.647,与干形的遗传相关最小(0.299)。在广东试验点上,以广东、海南及周边的种源适应性最好,广西、贵州和云南的部分种源生长表现也较好。4、苦楝种源SSR和SRAP标记遗传多样性研究表明,20条SRAP引物有效扩增145条多态带,总遗传多样性(Ht)为0.37,种源间遗传多样性为(Hs)0.20,多态位点百分率(Pp)均值是58.24%。Nei’s遗传多样性指数平均值为0.20,Shannon’s信息指数均值为0.30。15个苦楝SSR位点在461个DNA样本中共检测到261个等位基因,Nei’s遗传多样性指数平均值为0.865,等位基因丰度从5.61(SSR123)到11.81(SSR120),群体水平近交系数(Fit)的平均值为0.120,群体内近交系数(Fis)的平均值为0.017,位点遗传分化系数(Fst)平均值为0.132,群体间的基因流平均值为1.830。平均观测杂合度和平均期望杂合度均值分别为0.74和0.75。分子方差分析表明,苦楝种源内的变异大于种源间的变异。SRAP种源间遗传距离邻接聚类法和PCo A分析将31个种源分为4聚类群,第I类群主要为海南种源;第II类群为广东、广西、福建、江西、湖南以及云南、贵州靠近广西地区的种源;第III类群为云南、贵州、四川、甘肃种源;第IV部分主要有浙江、湖北、河南、安徽、山东、陕西和河北种源。SSR分子标记遗传距离PCo A分析与聚类分析结果与SRAP分析结果大致相同。Mantel检验表明,苦楝种源间遗传距离存在极显著的地理相关性。SSR标记遗传结构分析表明,31个种源分别来自西部、南部和北部三个不同的同源基因库。5、以遗传距离和遗传结构分析结果为基础,结合果核、种子表型地理变异和幼林种源生长适应性分析,建议将中国苦楝分布区初步划分为3个种源区。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：华南农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S792.33

【参考文献】