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《中南林业科技大学》 2010年
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湖南假俭草遗传多样性、生理学特性及护坡性能研究

刘卫东  
【摘要】:从形态和ISSR分子标记两方面分别对湖南省的12个地区30份野生假俭草种质资源进行了研究,分析探讨它们之间的遗传多样性,结果表明:(1)30份假俭草种质资源在被测的12个形态学指标上出现较大的变异,其中根系深度、叶面积、叶毛、茎色和叶色这5个形态学指标的变异都达到20%以上;(2)对所测得的形态学指标进行相关分析表明,叶层高度与叶长、匍匐茎节直径、叶面积、叶毛、直立茎节间长、匍匐茎节间长、叶色这7个被测指标呈极显著正相关或负相关,r值范围在-0.791-0.803之间;叶色与叶长、直立茎节间长、匍匐茎节间长、匍匐茎节直径、叶面积、呈极显著正相关或负相关,r值范围在-0.889-0.793之间;(3)对形态指标结果聚类分析结果表明,在欧氏距离8.445处,30份种质资源可以分为三大形态类型,即普通型、高大型和矮生型;(4)综合考虑叶片形态和绿期,采集自岳阳市临湘县围城村的野生假俭草种质资源很适合在长沙地区作为坪用草坪草;(5)通过ISSR分子标记扩增反应体系的试验摸索,确立了适合于湖南地区野生假俭草的ISSR分子标记扩增反应体系;(6)从70个ISSR引物中选出了7个ISSR多态性引物用于30份野生假俭草种源遗传多样性分析,结果表明,湖南野生假俭草具有丰富的遗传变异。7个ISSR多态性引物共检测到126个条带,其中多态条带123个,总的多态位点百分率为97.62%;在单份材料水平上,I=0.1922,H=0.3155;群体水平上, I=0.0878,H=0.1302;(7)Nei's遗传多样性分析表明,12群体间产生了一定程度的遗传分化(GST=0.5434)。最低遗传多样性水平出现在衡阳假俭草群体、娄底假俭草群体、邵阳假俭草群体,而最高遗传多样性水平出现在永州假俭草群体;(8)湖南野生假俭草群体间的Nei's遗传距离(D)的变化范围为0.0274~0.1942,根据Nei's遗传距离(D),利用UPGMA法构建的12个群体的遗传关系聚类图得出,在欧氏距离0.12处可将12个群体分为6个大类,划分类群与地理分布有较明显的关系,其中怀化假俭草群体和吉首假俭草群体的亲缘关系最近;邵阳假俭草群体和衡阳假俭草群体遗传距离最大;(9)利用ISSR标记获得的数据,使用NTSYS-pc2.10软件对30份湖南野生假俭草种质材料进行聚类分析结果表明,在相似系数0.780为阈值时,可以将材料分为八大类,根据ISSR遗传相似系数划分的类群与种质资源地理分布存在一定关系,这与主成分分析结果较一致;(10)形态和ISSR分子标记从不同层次上揭示了湖南省野生假俭草的遗传多样性。不能以一方法代替另一种方法,只有相互结合,综合分析,才能够较全面地揭示湖南省野生假俭草的遗传本质。 生理学特性是植物在各种环境条件下的生命活动规律和机理的综合性表现,本研究以岳阳市临湘县E22假俭草(Eremochloa ophiuroides)为研究对象,选择长沙本地狗牙根(Cynodon dactylon)、山东青岛中华结缕草(Zoysia sinica)、美国百喜草(Paspalum notatum)三种暖季型草坪草作为对照,在各种环境条件下,研究草种的外部形态、生理活性以及光合特性,并对其抗旱性、抗盐性、抗寒性作出评价。结果表明:(1)在干旱胁迫下,假俭草叶片中具有较低的质膜透性,脯氨酸积累时间较长且积累量大,叶绿素含量降低较为缓慢且下降幅度小,水分饱和亏和丙二醛含量增加缓慢,且增加量较低。利用模糊隶属函数分析法,对生理指标进行综合分析,假俭草的抗旱性要比狗牙根、结缕草及百喜草弱;(2)随着盐分胁迫的加大,假俭草根、茎、叶干重出现下降趋势,随着处理时间的延长和盐浓度的增高,植株正常生长过程减短,萎蔫程度和死亡数量逐渐增加,同时叶色由绿到黄,甚至褐色,叶质由软到硬。五项生理指标中叶片的丙二醛含量和相对电导率逐渐上升,叶绿素总含量逐渐下降,脯氨酸含量和过氧化氢酶活性则是先上升后下降。耐盐指标与盐浓度之间的统计分析表明,耐盐指标与盐浓度之间均呈线形回归关系,在盐胁迫下其叶片内发生的一系列生理反应中,脯氨酸、相对电导率、丙二醛含量和过氧化氢酶活性四项指标是指示草坪草耐盐性的最佳生理指标;(3)在自然降温的过程中,假俭草的枯黄期为73d,细胞膜电解质渗透率为97%,超氧化物歧化酶活性的增加幅度要小于其它三种暖季型草坪草,可溶性糖含量为28.79%,脯氨酸含量在低温胁迫12h出现极端峰值,达到4.48mg/g。综合大田绿期观测、各个生理指标的分析,假俭草的抗寒性要比其它三种暖季型草坪草弱;(4)假俭草的光合速率(Pn)日变化类型属于典型的“双峰型”,上午和下午各有一次高峰,中午有“午休”现象,光合速率季节变化呈“单峰型”变化趋势,假俭草光合作用的光饱和点和光补偿点分别为1375和46.25μmol·m-2·s-1,CO2补偿点和饱和点分别为21.91 u 1·L-1和1810μ1·L-1,遮荫条件下,假俭草净光合速率日变化规律呈明显的“单峰型”,且在各种遮荫程度下,全年的平均光合速率均低于对照水平,但是全年的峰值与对照均出现在9月,说明遮荫会降低草坪草的生长速率,但不会改变其生长节律,chla/chlb值反映出假俭草具有较好的适应遮荫的能力。 坡度对最大截留量有极为显著性的影响。在不同坡度下对四种暖季型草坪草进行综合评价分析,其茎叶截留效应为百喜草狗牙根假俭草结缕草。 假俭草根系最大抗拉力与根径均成线性正相关,抗拉强度与根径均成指数负相关。根系平均最大抗拉力分别为百喜草11.06 N假俭草9.05 N结缕草5.92 N狗牙根5.06 N;平均抗拉强度为百喜草34.64 mPa假俭草27.58 mPa狗牙根26.31 mPa结缕草22.82 mPa。 假俭草土体抗剪强度要高于对照的结缕草和狗牙根,但低于百喜草。草种根系明显增加了土体最大剪切力,运用加权平均法进行综合评价分析,在自然状态下(垂直压力10kPa)土体抗剪强度依次为百喜草假俭草狗牙根结缕草。
【学位授予单位】:中南林业科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S688.4

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