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《福建农林大学》 2010年
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福建杉木王种质资源的调查及其遗传多样性分析

黄木生  
【摘要】: 杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国特有的用材树种,具有生长快、产量高、材质好、用途广和易繁殖等特点。近年来随着福建省集体林权制度改革的不断推进,杉木人工造林面积逐渐增大,天然阔叶林面积减少,使得大量野生天然杉木林种质资源受到破坏;同时由于杉木栽培历史悠久,不同产区之间的杉木种源相互调拨,造成不同杉木人工林来源不清,由此导致了杉木野生种质资源的急剧减少和杉木种质资源管理混乱。福建是中国杉木的中心产区,杉木栽培历史悠久,分布有大量的杉木王资源。这些杉木王经受长期的自然选择,记录了气候历史的变迁情况,具有重要科学价值。因此研究福建杉木产区内杉木野生种质资源及其遗传变异规律对于揭示福建杉木的种群分布格局具有重要现实意义。 1979年俞新妥等曾对福建省的20株杉木王资源进行过生长情况调查,但30年后这些杉木王资源的分布情况如何没有相关的报道,特别是这些福建杉木王的数量、生长状况及其遗传多样性资料十分缺乏,极大地影响了野生杉木种质资源的开发利用。有鉴于此,本研究通过对福建省杉木王种质资源数量、生长和分布情况的全面调查,在掌握福建省杉木王种质资源基础上,选择福建省现存的44个不同地区的杉木王为研究对象,采用ISSR分子标记技术进行不同杉木王种质资源的遗传多样性的比较研究,从分子水平上分析福建杉木王的生态遗传及其遗传变异规律;同时利用遗传距离对不同杉木王种质资源进行亲缘关系的聚类分析,揭示不同杉木王种质资源的遗传变异规律及种群分布格局,为合理杉木地理种源区划、种质资源基因库的建立、育种方案制定及种质资源管理提供科学依据。主要研究结果如下: 1、对福建省杉木王种质资源的全面调查表明:按照俞新妥制订的树高30米以上、胸径1米以上、单株材积10立方米以上的“杉木王”标准,目前福建的杉木王资源有44株。主要分布在闽西、闽南和闽北地区,闽东地区分布最少。其中以闽西杉木王数量最多,为17株,闽南11株、闽北8株、闽中6株、闽东2株。调查的44株福建杉木王均属于国家一、二、三级杉木古树保护范围,其中一级16株,二级9株,三级19株。 2、福建不同杉木王种质资源的生长状况存在比较大的差异。闽北杉木中心产区不同杉木王的单株材积差异最大,变异系数为0.68;福建杉木一般产区不同杉木王活枝下高差异最大,变异系数达0.71;福建杉木边缘产区不同杉木王的单株材积差异最大,变异系数达0.37;杉木中心产区、一般产区与边缘产区杉木王冠幅的差异最大,变异系数达0.51;与俞新妥30年前的调查结果相比,目前福建杉木王表现出一定的生长,但生长速度较慢。 3、由于福建杉木王芽中含有大量的多糖、色素和酚类物质,增加了DNA提取和纯化难度,本研究通过研究摸索,筛选出了去除上述物质的改良SDS法,所提取的DNA可以满足ISSR-PCR反应的要求,建立了适合福建杉木王芽的DNA提取方法。 4、经过反复对比试验,建立了适合于福建杉木王ISSR-PCR分析的反应体系和扩增程序。反应体系为:20uL反应体系中加入模板75ng,dNTP150umol/L,引物0.4umol/L,Mg2+ 1.5mM, Taq酶1.5U;扩增程序:94℃,7min→(94℃,30s→55℃,40s→72℃,2min)45→72℃,7min→4℃保存。 5、从UBC#系列的100条引物中筛选出扩增产物稳定、条带清晰且特异性强的27条引物,用于福建杉木王种质资源遗传多样性分析,共扩增出226条带,其中198条具有多态性,多态性比率为87.61%,福建不同杉木王种质资源表现出丰富的多态性。 6、按Nei-Li法计算出44个不同福建杉木王种质资源之间的遗传距离范围,在0.0891~0.6435之间,平均遗传距离为0.3829,其中22号与27号杉木王的遗传距离最大,为0.6435,27号与29号的遗传距离最小。说明ISSR标记能有效揭示不同杉木王种质资源间的遗传差异,福建杉木王种质资源间遗传分化较大。 7、ISSR-PCR扩增结果和UPGMA聚类分析表明:福建杉木王种质资源的遗传多样性水平较高,福建杉木王种质资源遗传距离聚类结果与不同地理位置的分布基本一致,说明不同地理位置环境条件的差异可能是导致福建杉木王种质资源遗传变异的重要因素。
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