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中国小桐子不同地理种源差异比较与种源亲缘关系研究

栗宏林  
【摘要】: 随着能源危机的日益迫近,环境友好、高效可再生的生物质能源的研究开发正方兴未艾。小桐子以高含油率、优质的特点成为最有发展潜力的生物能源树种之一。本研究对我国小桐子主要分布区内22个种源从形态学、解剖学、光合生理三个层次对不同地理种源间差异进行比较研究,并采用ITS测序对不同种源的小桐子亲缘关系与起源进行探讨。研究结果丰富了小桐子系统进化学研究的内容,为进一步深入探讨小桐子亲缘关系提供依据;同时对实际生产中种子的调拨、优良种源的选择育苗及造林生产、扩大种植区等工作提供理论依据,增加资源产量,解决生物质能源开发原料不足带来的“瓶颈”问题,具有重要实际意义。主要结论如下: 1)形态学研究表明不同种源地种子形态性状差异明显,表明小桐子不同种源遗传多样性丰富,种源选择具有很大潜力。不同种源出苗率及株高存在显著差异,种源间地径无显著差异。综合种子性状及苗期生长,初步提出生长表现较好的种源,可作为进一步开展地理种源造林试验和优良种源推广的材料。 2)叶片解剖观察表明,小桐子幼苗叶片具有双子叶植物典型的异面叶解剖结构。其叶片横切面由上表皮、叶肉组织、叶脉及下表皮四个部分组成。小桐子不同种源地幼苗叶片的各部组成结构相同,但各结构部分的紧密度及厚度具有明显不同。小桐子22个种源间叶片厚度、上表皮厚度、栅栏组织厚度、海绵组织厚度、栅海比、叶片结构紧密度及叶片结构疏松度等解剖性状存在显著差异。解剖结构性状彼此间存在不同程度的相关性。株高与叶片上表皮厚度极显著正相关,而与叶片结构紧密度呈显著负相关;小桐子幼苗生长势仅表现为株高与叶片结构有一定相关性。 3)小桐子一年生苗木光合速率日变化呈双峰型,有“光合午休”的现象。光合速率年周期变化分为“单峰型”和“双峰型”两种,单峰型种源多分布于纬度较低的区域,双峰型种源多分布于纬度略高的山地地区。不同种源小桐子光合速率在一年的生长季中各不相同,但光合速率有随纬度升高呈现增加的趋势。不同种源叶绿素含量、气孔导度(Cond)、胞间CO_2浓度(Ci)、蒸腾速率(Trmmol)及光饱和点、光补偿点等光合特征各不相同,存在种源选择的可能。 4)经ITS序列分析,小桐子各种源间存在变异,遗传多样性较丰富。小桐子不同种源的ITS序列全长为479~649bp,ITS1的长度范围为163~278bp,ITS2的长度范围为116~207bp,5.8S FDNA为155bp~227bp。G+C的含量在ITS1区的变化范围为34.7%~66.2%,在ITS2区的变化范围为34.1%~69.5%。所有样品中有12个样品的ITS全序列的长度高度一致,均为648bp,其中有142个变异位点占ITS的21.91%。ITS1共有278bp,其中有70个变异位点,占ITS1的25.18%;ITS2共有207 bp,其中有46个变异位点,占ITS2的22.22%。 5)小桐子18个种源由系统发生树分为4个组,亲缘关系远近不同,种源来源不同,表明我国的小桐子是经由多条路径引种而来而非同一来源。亲缘关系的系统分组与形态学分组不完全符合。分布于我国云南省的8个地区的种源具有同一起源;广西省8个地区的种源具有不同的来源。


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