毛白杨遗传多样性及起源研究

【摘要】：毛白杨是我国特有的乡土杨树,主要分布在我国黄淮海流域约100万km~2范围内,已在我国北方,尤其是在黄河中下游地区的林业生产和生态环境建设中占有重要地位。本研究以毛白杨分布区内9个种源的263个无性系为试材,从表型、等位酶和DNA水平测定了毛白杨遗传多样性,分析了其遗传结构,比较了9个种源间遗传多样性的高低。同时,应用AFLP分子标记技术和叶绿体DNA序列比对方法,探讨了毛白杨的起源。旨在为毛白杨基因资源评价、保护与保存、遗传改良策略制定等提供科学理论依据。通过以上研究,得出如下主要研究结果: 1.毛白杨表型性状的变异极其丰富,在种源间和种源内均存在显著的遗传变异,种源间的表型分化系数(Vst)为0.1974,种源内变异(80.26%)明显高于种源间变异(19.74%),因而,种源内无性系间的遗传差异是毛白杨遗传多样性的主要来源。毛白杨种群表型性状频率多样度为0.651,种源间为0.055,种源内为0.596;总体水平的Shannon信息指数(I)为1.082,种源间为0.075,种源内为1.007。根据表型多样性综合指标的聚类结果,可将毛白杨9个种源划分为两大类。 2.以毛白杨9个种源的227个无性系为材料,应用水平淀粉凝胶电泳技术和特异染色法,测定分析了9个酶系统的遗传变异,共得到15个酶位点,其中13个为多态性位点,多态性位点百分率(P)为86.67%,平均每个位点等位基因数(A)为2.2,平均有效等位基因数(Ae)为1.989,期望杂合度(He)为0.453,Shannon信息指数(I)为0.682。各遗传多样性参数值在毛白杨群体水平(种源)的表现为P=86.67%,A=2.178,Ae=1.942,He=0.442,I=0.662。种源间遗传距离变幅为0.0678～0.0035,遗传一致度范围为0.9965～0.9552,遗传分化系数为0.0274,表明毛白杨各种源间相似性很高,而97.26%的遗传多样性存在于毛白杨种源内无性系间。另外,利用群体间遗传距离进行了UPGMA聚类分析,结果发现,毛白杨9个种源可以分为三类,第I类由河北、山西、北京、山东和江苏种源构成,第Ⅱ类包括河南、陕西和安徽种源,而甘肃种源单独构成第Ⅲ类。 3.毛白杨种源间、种源内无性系间的DNA双酶切片段长度差异较大,9对引物共检测到AFLP标记712个,其中多态性标记464个,多态带百分率(P)为65.17%,毛白杨种群的平均位点等位基因数(A)为1.991,平均有效等位基因数(Ae)为1.479,Nei's基因多样性指数(H)为0.289,Shannon信息指数(I)为0.445。9个种源的平均多态性条带数为280.7条,平均多态带百分率为60.49%,(?)=1.605,(?)e=1.325,平均Nei's基因多样性指数为0.191,(?)=0.29。AFLP标记结果显示,毛白杨遗传多样性的75.23%分布于种源内(Gst=0.2477),各种源间的差异显著。基于Nei’s遗传距离的聚类结果表明,毛白杨9个种源可划分为两个大类,4个亚类。 4.利用AFLP分子标记技术对毛白杨与新疆杨、响叶杨、银白杨、河北杨、山