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香格里拉滇牡丹遗传多样性研究

王晓琴  
【摘要】: 滇牡丹(Paeonia delavayi)是我国西南地区特有野生植物,遗传变异十分丰富,其紫色花和黄色花植株已成为欧美园林绿化中常见的观赏植物,并在欧美牡丹品种群的建成中发挥了重要的作用。滇牡丹作为国家二级保护植物,在植物红皮书中被列为渐危种,然而其珍贵的基因资源在我国尚未得到有效保护和开发利用,分类学及遗传多样性研究尚未系统揭示种内主要变异类型,对其丰富变异的起源未见任何研究报道,保护开发工作缺乏基础资料和理论指导。香格里拉位于滇牡丹分布区中心地带,本研究在其境内开展野外调查,并选取生态条件较为一致的野生群体,首次从表型和分子水平上系统开展遗传多样性研究,旨在揭示滇牡丹遗传变异及可能成因,并试图探索其种内丰富变异的起源,为滇牡丹保护和开发工作提供理论基础,主要研究结果如下: 1.香格里拉气候、生态条件较为复杂,滇牡丹在其境内分布广泛;境内表型变异未见受海拔、气候等环境因素影响;滇牡丹花期5-6月,果期8-10月,无性繁殖方式多样。 2.香格里拉滇牡丹在株高、一年生枝长、一年生枝颜色、叶裂片数、叶裂片宽、叶裂片长、叶柄长、叶长、叶宽、叶色、花瓣是否具斑、花色、花丝颜色、花药颜色、柱头颜色、心皮颜色、花盘颜色、花瓣数、花径、单枝开花数、花梗长、心皮数、萼片数、苞片数等24个性状均存在变异。相关分析表明19个性状与株高、17个性状与花色显著(P<0.05)或极显著相关(P<0.001),据此野生群体划分为10个花色组及组内低、中、高共25个类型。聚类分析表明绿色、黄绿色、黄色、橙色、复色和红色、紫红色、紫色、墨紫色、粉色等花色组分别聚为两组,复色组的高型与墨紫色组中型关系较近,不同花色组的低型聚在一起。 3.数据分析表明滇牡丹种内株高、叶长及叶宽、小叶裂片数及裂片长与宽、花瓣数、花径、心皮数等数量性状变异连续。主成分分析表明紫色花植株和黄色花植株存在明显分化;紫色花植株、黄色花低矮植株及其他植株三者株高、花瓣数、花径、心皮数、萼片和苞片数、叶宽差异极显著,叶裂片数、叶裂片长差异显著。判别分析证实以上三个类群划分正确率达89.8%。 4.采用ISSR标记技术对滇牡丹遗传多样性进行了研究,结果表明多态性条带比率(PPB)为80.60%,Nei's基因多样性指数(H)为0.3506,Shannon's多态性信息指数(I)为0.5032。判别分析结果表明10个花色组类群划分正确率达85.6%,组间基因分化系数Gst为0.2567。花色组间基因流Nm为1.4477,橙色组、复色组、红色组等中间花色组与黄色组及紫色组、墨紫色组之间均存在较高水平的基因交流。聚类分析表明橙色组、复色组与黄色组亲缘关系较近,红色组与墨紫色组亲缘关系较近,紫红色组与紫色组亲缘关系较近。类型间的聚类结果较为复杂,其中黄色组、橙色组、复色组的低矮类型聚在一起。 综合以上研究,通过野外调查及从表型和分子水平上揭示香格里拉滇牡丹野生群体遗传多样性,结果表明(1)滇牡丹生态环境适应性较强,中间花色植株常伴随紫色花、黄色花植株共同分布:(2)香格里拉野生群体内存在10个花色组及25个类型,均具保护和开发价值;(3)不同花色组及类型间存在基因交流,亲缘关系主要与花色、株高差异程度有关,对于杂交育种工作具有指导意义。本研究(1)支持将原分类处理中的所有类群归为一个种,即滇牡丹P.delavayi;(2)证实滇牡丹种下除原变种P.delavayivar.delavayi外,存在黄牡丹P.delavayi var.lutea、矮黄牡丹P.delavayivat.humilis等类群;(3)揭示滇牡丹种内连续变异可能起源于种下原变种及变种间的天然杂交。


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