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冰草属和鹅观草属部分植物种质资源遗传分析

闫伟红  
【摘要】: 本论文以冰草属5种12份和鹅观草属7种27份种质材料为研究对象,采用居群取样,从形态学、生理学、醇溶蛋白、同工酶、ISSR分子标记和生产性能等六个方面,对上述种质材料进行了综合研究和分析,结果如下: 1.两属供试材料在形态特征上均存在丰富的遗传变异。其中,种间变异大于种内变异。引起冰草属和鹅观草属形态变异主要有8个和9个性状。Shannon指数分析显示,光穗冰草和细茎冰草、肃草形态多样性指数最大,蒙古冰草、岷山鹅观草形态多样性指数最小;有5个种居群间形态多样性大于居群内形态多样性,有5个种与其相反;肃草地区内形态分化大于地区间形态分化,有8个种与其相反。欧氏距离聚类结果再次印证了两属植物传统分类的科学性。 2.有6个生理因子影响冰草属和鹅观草属植物叶片的生理代谢功能,它们分别是丙二醛含量、电导率、可溶性糖含量、相对含水量、叶绿素b含量、可溶性蛋白质含量和丙二醛含量、电导率、脯氨酸含量、叶绿素a含量、相对含水量、可溶性蛋白质含量。在分蘖期~抽穗期,开花期~成熟期,不同物种生理代谢功能差异较大。同一物种不同材料间生理特性无显著差异。 3.醇溶蛋白呈现多态性。冰草属和鹅观草属植物多态百分率分别为89.19%和92.50%。通过各遗传参数分析显示,冰草属种间遗传多样性大于种内遗传多样性,鹅观草属种间遗传多样性小于种内遗传多样性;冰草和岷山鹅观草遗传多样性最大,细茎冰草和黑药鹅观草遗传多样性最小;垂穗鹅观草地区间遗传分化小于地区内遗传分化,有5个种与其相反。 4.过氧化物酶和酯酶谱带差异明显。冰草属和鹅观草属的多态性比例分别为90.00%和100.00%,其中,冰草属过氧化物酶的多态性小于酯酶,而鹅观草属正好相反。通过各遗传参数分析显示,种间遗传多样性大于种内遗传多样性;冰草和垂穗鹅观草遗传多样性最大,细茎冰草和直穗鹅观草遗传多样性最小;直穗鹅观草地区间遗传分化小于地区内遗传分化,有5个种与其相反。 5.基因多样性丰富。利用ISSR分子标记技术,7条和21条随机引物从冰草属和鹅观草属供试材料中,分别检测出83条和177条多态性谱带,多态性比例分别为94.32%和92.17%。通过各遗传参数分析显示,冰草属种间遗传多样性大于种内遗传多样性,鹅观草属则相反;蒙古冰草和垂穗鹅观草遗传多样性最大,光穗冰草和黑药鹅观草遗传多样性最小;有5个种地区间遗传分化大于地区内遗传分化。 6.生产性能差异明显。通过灰色关联度分析,11个和9个农艺性状与冰草属和鹅观草属产量密切相关。蒙古冰草和肃草草产量最高,冰草和直穗鹅观草种子产量最高,光穗冰草和岷山鹅观草草产量、种子产量均最低。抽穗期~开花期,不同物种生长速度有很大差异,是鉴定和评价最适宜时期。聚类结果不能完全反映两属内不同种间亲缘关系,但能揭示其生产能力的差异性。 7.聚类分析显示,冰草属大部分材料基本能够聚在本种内,且聚类情况与地理来源相关。鹅观草属同种材料没有严格聚在一起,垂穗类和直穗类种质也未严格单独聚类,少部分材料聚类表现出地理同源性。从形态学、生理学、蛋白质水平和DNA分子水平获得的聚类结果基本吻合,生产性能与上述聚类结果不同。相关分析表明,不同标记水平,各多样性指数和遗传参数与原生态因子相关性不显著。 8.在种间亲缘关系和系统演化上,从形态学、生理学、蛋白质水平和DNA分子水平上,推测沙生冰草很可能是冰草和蒙古冰草的天然杂交衍生种,验证光穗冰草是冰草的变种;推断小颖组垂穗鹅观草、岷山鹅观草为原始状态,长颖组肃草、多变鹅观草、直穗鹅观草为进化状态。 9.根据Mantel检测结果,利用形态学、生理学、醇溶蛋白、ISSR标记和生产性能测定等研究方法,鉴定和评价冰草属种质材料,会得到比较好的效果。利用形态学、醇溶蛋白和ISSR标记等方法,鉴定和评价鹅观草属种质材料,也会收到较好的效果。同工酶的鉴定结果尚有待于进一步研究。


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