金花茶遗传多样性和居群遗传结构的ISSR, RAPD和AFLP分析
【摘要】：金花茶(Camellia nitidissima Chi)(Theaceae)是山茶科山茶属金花茶组植物,作为稀有植物,已列入中国植物红皮书和《国际生物多样性公约》附属Ⅱ物种。金花茶因为其花瓣金黄莹润,色泽艳丽,形态美观,是世界上珍稀观赏植物,被誉为“茶族皇后”,作为珍贵的黄色性状可遗传的种质资源,金花茶已被日本,澳大利亚,北美等国家和地区引入。有关金花茶的系统分类、地理分布、形态学、经济利用等方面已经有了较深入的研究,而金花茶的保护工作缺乏来自遗传多样性研究的科学依据和理论指导。本研究针对目前金花茶缺乏有关遗传多样性方面研究的现状,运用ISSR、RAPD 和AFLP 三种分子标记方法,选取了金花茶在中国分布区的6 个自然居群,通过对金花茶自然居群的遗传多样性研究,揭示金花茶物种的遗传多样性水平和金花茶居群的遗传变异和遗传结构,从保护生物学角度为制定科学有效的金花茶保护措施,合理开发和有效利用金花茶资源提供科学的指导和依据。本研究获得以下结果:
1. 应用ISSR、RAPD 和AFLP 三种分子标记方法揭示了金花茶物种的遗传多样性水平:(多态位点百分数P 分别为:ISSR:75.2%,RAPD:79.7%,AFLP:80.73%;Nei’s 基因多样性指数(H)分别为:ISSR:0.2302,RAPD:0.2685,AFLP:0.2547;Shannon 多态性信息指数(I)分别为:ISSR:0.3502,RAPD:0.4042,AFLP:0.3885)。三种分子标记的数值相差不大,均揭示了金花茶物种具有较高的遗传多样性水平。ISSR、RAPD 和AFLP 都是评估金花茶遗传多样性水平有效的分子标记方法。
2. Nei’s 遗传多样性分析和AMOVA 分析所揭示的金花茶6 个自然居群间的遗传分化水平表明,各居群间存在较大的遗传分化。遗传变异主要存在于居群间(Gst 值:ISSR:0.5752,RAPD:0.6140,AFLP:0.4950)。6 个金花茶居群间的基因流Nm 为0.4439,基因交流有限,然而在南宁分布区内的CF和CH两个居群的基因流Nm为1.6450,防城与东兴分布区的CN,CJ,CL 和CD 四个居群间的基因流Nm 为0.8000,说明金花茶两个间断分布地区内的各个居群间有一定的基因交流,然而在两个间断分布地区间的基因交流却有限,产生了一定的遗传分化。Mantel 检验显示遗传距离和地理距离呈显著的正相关(r=0.9399, p=0.04900.05)。此遗传分化结构可能与生境片断化引起的基因流有限有关。6 个金花茶自然居群的120 个样品的单株UPGMA 聚类分析结果发现,各样品相互独立各自分开,来自同一居群的样品能聚在一起,同样来自同一间断分布地区的居群也各自聚在一起,UPGMA 聚类图能清晰客观地反映每个个体之间、居群之间以及两间断分布地区间的遗传关系。
3. 只要让金花茶居群保持自然的更新演替,自然的金花茶是能够在自然界中继续生存发展下去的,建议对金花茶自然居群的保护以就地保护为主,并且保护好尽可能多的金花茶居群。南宁地区与扶绥、崇左交界的分布地的金花茶的遗传保护需要进一步的加强。
【关键词】：金花茶 遗传多样性 居群 遗传结构 ISSR RAPD AFLP 【学位授予单位】：广西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：S685.14
【目录】：
- 目录5-7
- 第一章 综述7-13
- 1.1 前言7
- 1.2 金花茶的研究概况7-8
- 1.2.1 金花茶的地理分布和生境类型7
- 1.2.2 金花茶的核型7
- 1.2.3 金花茶的花粉形态7
- 1.2.4 金花茶的应用7-8
- 1.2.5 金花茶的杂交育种8
- 1.2.6 小结8
- 1.3 遗传多样性的概念和研究方法8-12
- 1.3.1 遗传多样性的概念8-9
- 1.3.2 研究遗传多样性的意义9
- 1.3.3 遗传多样性的研究方法9
- 1.3.4 DNA 分子标记9-12
- 1.3.5 选择合适的遗传多样性研究方法12
- 1.4 本研究的目的和意义12-13
- 第二章 材料与方法13-23
- 2.1 植物材料13-15
- 2.1.1 叶片组织的采集和保存14
- 2.1.2 DNA 的提取和纯化14-15
- 2.1.3 DNA 质量的检测15
- 2.2 ISSR-PCR 分析15
- 2.3 RAPD-PCR 分析15-17
- 2.3.1 RAPD-PCR 反应条件的优化16
- 2.3.2 确定反应体系和反应程序16-17
- 2.3.3 RAPD 引物筛选17
- 2.3.4 RAPD-PCR 反应产物检测17
- 2.4 AFLP-PCR 分析17-20
- 2.4.1 AFLP-PCR 实验流程18-19
- 2.4.2 AFLP 产物检测19-20
- 2.5 数据统计及分析方法20-23
- 2.5.1 数据统计方法20-21
- 2.5.2 采用的分析软件21-23
- 第三章 结果与分析23-37
- 3.1 基因组DNA 质量23
- 3.2 RAPD 结果23-29
- 3.2.1 RAPD 反应体系的建立23-24
- 3.2.2 RAPD 引物筛选24
- 3.2.3 RAPD 扩增结果24-26
- 3.2.4 金花茶的遗传多样性26-27
- 3.2.5 金花茶居群的遗传结构和遗传分化27
- 3.2.6 金花茶居群的聚类分析27-29
- 3.3 AFLP 结果29-33
- 3.3.1 酶切、连接与预扩增29
- 3.3.2 选择性扩增结果29-31
- 3.3.3 金花茶的遗传多样性31
- 3.3.4 金花茶居群的遗传结构和遗传分化31-32
- 3.3.5 金花茶居群的聚类分析32-33
- 3.4 RAPD 和AFLP 的比较与综合分析33-37
- 3.4.1 RAPD 和AFLP 分析比较33
- 3.4.2 金花茶的遗传多样性33
- 3.4.3 金花茶居群的遗传结构和遗传分化33-34
- 3.4.4 金花茶居群的聚类分析34-35
- 3.4.5 金花茶个体的聚类分析35-37
- 第四章 讨论37-41
- 4.1 基因组DNA 的提取37
- 4.2 RAPD 分析的稳定性和条件优化37
- 4.3 AFLP 分析应注意的问题37-38
- 4.4 金花茶的遗传多样性38-39
- 4.4.1 金花茶的遗传多样性水平38-39
- 4.4.2 金花茶居群的遗传结构和遗传分化39
- 4.5 保护生物学上的意义39-41
- 参考文献41-48
- 致谢48-49
- 附录49
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