苏皖4种同域分布栎树的遗传变异与基因渐渗

发布时间：2017-06-15 00:08

  本文关键词：苏皖4种同域分布栎树的遗传变异与基因渐渗，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：栎属(Quercus)是壳斗科(Fagaceae)中最大的属,是典型的风媒传粉、异交植物,栎树常同域分布,种间存在着较强的基因交流,是研究植物遗传多样性、物种形成与进化、种间基因渐渗与杂交的模式植物。中国是栎属植物的起源地,也是现代栎树的分布中心之一,栎树是我国重要经济和生态树种。本研究以江苏省、安徽省4块样地中同域分布的麻栎(Quercus acutissima)、栓皮栎(Q. variabilis)、白栎(Q.fabri)和短柄袍栎(Q. glandulifera var. brevipetiolata)居群为研究对象,利用叶表型性状、核基因组大小和核SSR标记分析了4种栎树居群的遗传多样性、居群和个体的变异情况,以探明栎树种间基因渐渗和杂交的水平。主要研究结果如下：(1)表型性状变异。在种内居群水平上,麻栎的侧脉对数与叶柄长存在着显著变异,白栎除叶柄长外其它表型性状指标上均存在显著变异,短柄袍栎在叶片长、叶片长／宽、侧脉对数等3个指标上存在显著变异,栓皮栎在所有指标上均不存在显著变异。聚类分析表明,4种栎树居群内均存在着表型变异,部分白栎、麻栎和栓皮栎个体表现出明显的种间变异表型。(2)基因组大小变异。通过对4种传统的细胞核分离缓冲液进行比较,并利用正交设计法对经典Marie's缓冲液中的β-疏基乙醇和Tween 20组分进行了优化,成功构建了分别适合于麻栎、栓皮栎、白栎和短柄袍栎的流式细胞术试验体系。并测定了江苏紫金山样地4种栎树共120个个体的核基因组大小。发现麻栎居群与栓皮居群间在基因组大小上存在着显著变异,二者与白栎居群和短柄袍栎居群间也均存在着显著变异,但白栎居群与短柄袍栎居群间无显著变异。聚类显示,同组的栎树间表现出广泛的种间变异,不同组的栎树间有部分个体存在着种间变异。(3)居群遗传结构。从来自于近缘物种的92对核SSR引物中,选出能在4种栎树中扩增出多态性的核SSR引物27对,并对4种栎树共300个个体的DNA样品进行了PCR扩增反应,进行了4种栎树总体水平、种水平和种内居群水平遗传多样性的分析。在4种栎树总体水平上,27对SSR引物共检测到526个等位基因,平均为19.48个,期望杂合度(He)为0.79-0.94,平均为0.90,多态性信息含量指数PIC为0.755-0.939,平均PIC值为0.886,表明在4种栎树总体水平上具有较高的遗传多样性。在物种水平上,4种栎树平均等位基因数为13.63-14.48,期望杂合度(He)为0.84-0.87,多态性信息含量PIC为0.811-0.845,均表现了较高水平的遗传多样性,其中麻栎的遗传多样性水平最高,其次为白栎,栓皮栎与短柄袍栎的变异水平最低,二者的遗传多样性近于同一水平。对10个栎树居群遗传结构的分析结果表明,所有居群均表现出较高水平的遗传多样性。(4)居群遗传变异。i同种栎树居群的居群内变异率为83%-91%,居群间为9%-17%,基因流(Nm)为1.202-2.394。其中,短柄袍栎安徽凉亭沟口居群(LT-B)与江苏紫金山居群(ZJ-B)间变异率最高,麻栎居群间的变异率最低。ii异种栎树居群的居群内变异率为80%-94%,居群间变异率为20%-6%,居群间基因流(Mm)为1.015-4.267。麻栎居群-栓皮栎居群、白栎居群-短柄袍栎居群间均存在着强烈的基因交流,基因流(Nm)1.634-4.267,居群间的变异率相对较低(6%-13%)。其它异种居群间基因流(Nm)值相对较低,居群间变异率为14%-20%。iii聚类结果表明,白栎居群和部分短柄袍栎居群出现了明显的种内分化和种间变异,种间差异缩小。部分栎树个体表现出较高程度的种间分子变异。江苏紫金山白栎居群(ZJ-F)显示出强烈的种间变异,与江苏紫金山短柄袍栎居群(ZJ-B)构成了潜在的种间基因渐渗高发群体。(5)栎树种间基因渐渗。4块样地共检出栎树种间基因渐渗现象24例(6.67%),其中,1个个体疑似为杂交一代个体。种间基因渐渗全部集中于麻栎-栓皮栎、栓皮栎-短柄袍栎、白栎-短柄袍栎等3个种对间。白栎-短柄袍栎间的比例最高(10.83%),栓皮栎-短柄袍栎间的比例最低(1.71%)。在麻栎-白栎、麻栎-短柄袍栎、栓皮栎-白栎等3个种对间未检出基因渐渗现象。结果显示基因渐渗现象在同组内的栎树种间普遍存在,不同组栎树间能够发生种间基因渐渗现象,但不是普遍现象。
【关键词】：栎 表型性状 基因组大小 遗传变异 基因渐渗
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S792.18
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-6
• abstract6-12
• 第一章 文献综述12-28
• 1.1 栎属植物的系统分类与地理分布12
• 1.2 植物的遗传变异12-13
• 1.3 植物种间基因渐渗13
• 1.4 植物遗传变异的研究方法13-15
• 1.4.1 表型性状变异分析13-14
• 1.4.2 流式细胞术分析14
• 1.4.3 分子标记分析14-15
• 1.5 栎树遗传变异研究进展15-19
• 1.5.1 栎树表型性状变异分析15-16
• 1.5.2 栎树核基因组大小研究16-17
• 1.5.3 栎树居群遗传变异研究17-18
• 1.5.4 栎树种间基因渐渗研究18-19
• 1.6 本研究的目的和意义19-20
• 1.6.1 4种栎树概述19-20
• 1.6.2 研究目的20
• 1.6.3 研究意义20
• 参考文献20-28
• 第二章 4种同域分布栎树居群叶表型性状变异28-42
• 2.1 样地及居群概况28-32
• 2.1.1 材料28-30
• 2.1.2 栎树叶表型性状指标设置30-32
• 2.1.3 叶表型性状指标测量方法32
• 2.1.4 叶表型性状指标统计方法32
• 2.2 结果和分析32-36
• 2.2.1 栎树居群间表型性状变异分析32-35
• 2.2.2 栎树居群表型性状相关性分析35-36
• 2.2.3 4种栎树个体表型性状变异的聚类分析36
• 2.2.4 4种栎树居群表型性状变异的聚类分析36
• 2.3 结论与讨论36-39
• 2.3.1 栎树叶表型变异36-38
• 2.3.2 栎树叶表型性状的相关性38-39
• 2.3.3 栎树个体叶表型性状变异的聚类分析39
• 2.3.4 栎树居群叶表型性状变异的聚类分析39
• 参考文献39-42
• 第三章 4种同域分布栎树居群基因组大小变异42-62
• 3.1 材料与方法42-44
• 3.1.1 材料42-43
• 3.1.2 细胞核分离缓冲液43
• 3.1.3 细胞核悬浮液制备和上机测试43-44
• 3.1.4 缓冲液优化组合的设定44
• 3.1.5 缓冲液优化数据的比较44
• 3.1.6 数据处理44
• 3.2 结果与分析44-57
• 3.2.1 细胞核分离缓冲液的初选44-45
• 3.2.2 Marie's-细胞核分离缓冲液的优化45-49
• 3.2.3 4种栎树2C DNA含量的测定49-55
• 3.2.4 4种栎树居群间基因组大小变异55
• 3.2.5 4种栎树个体基因组大小变异的聚类分析55-57
• 3.3 结论与讨论57-59
• 3.3.1 细胞核分离缓冲液的初选57
• 3.3.2 Marie's细胞核分离缓冲液优化57
• 3.3.3 4种栎树2C DNA含量的测定57-58
• 3.3.4 4种栎树居群间核基因组大小变异58-59
• 3.3.5 4种栎树个体基因组大小变异的聚类分析59
• 参考文献59-62
• 第四章 4种同域分布栎树居群的遗传结构与遗传变异62-82
• 4.1 材料和方法62-65
• 4.1.1 材料62
• 4.1.2 SSR引物62-63
• 4.1.3 方法63-65
• 4.2 结果与分析65-75
• 4.2.1 4种栎树核SSR引物的筛选65-67
• 4.2.2 4种栎树的总体遗传多样性67-69
• 4.2.3 4种栎树的遗传多样性69-72
• 4.2.4 4种栎树居群间的遗传变异72-73
• 4.2.5 4种栎树个体遗传变异的聚类分析73-74
• 4.2.6 4种栎树居群遗传变异的聚类分析74-75
• 4.3 结论与讨论75-79
• 4.3.1 栎树种间核SSR引物的通用性75-76
• 4.3.2 4种栎树居群的遗传结构与遗传变异76-78
• 4.3.3 4种栎树的聚类分析78
• 4.3.4 栎树居群的保护策略78-79
• 参考文献79-82
• 第五章 4种同域分布栎树种间基因渐渗82-93
• 5.1 材料和方法82
• 5.1.1 材料82
• 5.1.2 方法82
• 5.1.3 数据分析方法82
• 5.2 结果与分析82-89
• 5.2.1 安徽八眼塘样地麻栎与栓皮栎种间基因渐渗分析83
• 5.2.2 安徽凉亭沟口样地白栎与短柄袍栎种间基因渐渗分析83-84
• 5.2.3 安徽中坞山样地栓皮栎与短柄袍栎种间基因渐渗分析84-85
• 5.2.4 江苏紫金山样地麻栎与栓皮栎种间基因渐渗分析85-86
• 5.2.5 江苏紫金山样地麻栎与白栎种间基因渐渗分析86
• 5.2.6 江苏紫金山样地麻栎与短柄袍栎种间基因渐渗分析86
• 5.2.7 江苏紫金山样地栓皮栎与白栎种间基因渐渗分析86-87
• 5.2.8 江苏紫金山样地栓皮栎与短柄袍栎种间基因渐渗分析87
• 5.2.9 江苏紫金山样地白栎与短柄袍栎种间基因渐渗分析87-88
• 5.2.10 4种栎树种间基因渐渗水平88-89
• 5.3 结论与讨论89-90
• 参考文献90-93
• 第六章 同域分布栎树遗传变异与基因渐渗的综合分析93-99
• 6.1 同域分布栎树居群水平的变异93-94
• 6.1.1 同域分布栎树的表型性状变异93
• 6.1.2 同域分布栎树的核基因组大小变异93
• 6.1.3 同域分布栎树的遗传变异93-94
• 6.2 同域分布栎树个体变异94
• 6.2.1 基于叶表型性状分析的栎树种间变异94
• 6.2.2 基于核基因组大小分析的栎树种间变异94
• 6.2.3 基于核SSR标记分析的栎树种间变异94
• 6.3 同域分布栎树的种间基因渐渗与个体变异94-95
• 6.4 4种栎树的核基因组大小95
• 6.5 结论与讨论95-96
• 6.5.1 同域分布栎树的遗传变异95-96
• 6.5.2 同域分布栎树种间基因渐渗96
• 参考文献96-99
• 第七章 全文结论和创新点99-102
• 7.1 全文研究结论99-100
• 7.1.1 4种同域分布栎树表型性状变异99
• 7.1.2 4种同域分布栎树基因组大小变异99
• 7.1.3 4种同域分布栎树遗传多样性99-100
• 7.1.4 4种同域分布栎树的遗传变异100
• 7.1.5 4种同域分布栎树种间基因渐渗100
• 7.2 本文特色和创新点100-102
• 7.2.1 同域分布栎树遗传多样性100
• 7.2.2 同域分布栎树种间遗传变异100-101
• 7.2.3 同域分布栎树种间基因渐渗101-102
• 攻读学位期间发表的学术论文102

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本文编号：450912