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大别山川榛种质资源多样性评价研究

王陆军  
【摘要】:川榛(Corylus kweichowensis Hu.)是我国特有榛种之一,具有较高的营养价值、经济价值和生态价值,分布广泛,尤其是在我国南方地区,但是一直以来对川榛资源分布、遗传多样性和表型性状研究较少。由于气候环境变化、物种竞争及人为破环等原因,川榛资源量呈下降趋势,种内遗传多样性保存形式十分严峻。本研究利用现有文献、标本馆和地方志记载及气象资料并结合实地调查采用Kira温暖指数、Holdrige指标和徐文铎湿度指数等分析了川榛地理分布格局与气候环境条件,利用SSR标记分析了大别山区川榛不同居群(水平和海拔)的遗传多样性和遗传结构,结合表型性状综合评价了大别山区川榛种质资源多样性,并通过因子分析方法对候选优良单株进行综合评价,揭示川榛现代地理分布格局及其气候水热条件、遗传多样性变异规律和表型性状类型,旨在为川榛资源保护策略制定和资源利用提供理论参考和实践指导。主要研究结果如下:(1)明确川榛现代地理分布格局。川榛主要分布在中国的15个省(自治区、直辖市),水平分布范围为东经102°06'~121°59'、北纬25°11'~37°38',垂直分布在海拔200~2500m,集中分布于海拔500~1000m的区域,水平和垂直分布跨度均较大。其中大别山地区的川榛资源水平分布范围为东经114°05'~116°29'、北纬30°35'~31°48',垂直分布在海拔284~1200m,集中分布在海拔600~800 m的区域。(2)初步划分了川榛适宜栽植区域。限制川榛地理分布的气候水热条件首先是低温条件,因此,选择川榛引种地点应首先考虑1月均温、Kira寒冷指数、极端低温、无霜期和年均温等因素,其最适应范围值分别为-2.25~6.69℃、-18.73~5.27℃·月~(-1)、186.20~283.75d、11.24~17.72℃。综合Holdrige生命地带分类系统和Kira温暖指数,川榛属于暖温带和亚热带类型树种。通过建立川榛分布区内的气候水热条件和地理分布回归模型,Kira温暖指数、Kira寒冷指数和徐文铎湿度指数与川榛分布的纬度和经度之间存在显著相关性。川榛适宜栽植范围约东经102°06'~121°25'、北纬28°46'~34°30',北界约位于陕西省眉县、渭南县和甘肃省舟曲县等,南界位于浙江省武义县、湖南省桑植县及四川省美姑县一带。(3)大别山区川榛遗传多样性水平较高。利用15对SSR引物在大别山区20个川榛居群检测到平均等位基因数(Na)、平均香农指数(I)、平均观察杂合度(Ho)、平均期望杂合度(He)和平均多态性信息含量(PIC)分别为18.867、2.131、0.653、0.814和0.798,表明川榛遗传多样性水平较高。在20个川榛居群中,JZS居群、YXH居群、YXB3居群、SCW居群和MCSH居群的遗传多样性较高,而JZB居群遗传多样性最低。遗传分化系数值(F_(ST))和分子方差分析(AMOVA)均揭示了大别山川榛居群的90%以上的遗传变异存在于居群内,居群间遗传变异较少。川榛居群基因流平均值为2.990,可有效抵消遗传漂变的影响。UPGMA、STRUCTURE和PCoA分析均得到20个川榛居群被划分成两大类群。Mantel检测表明遗传距离和地理距离没有显著相关性。(4)海拔高低对于川榛遗传多样性具有一定影响。随着海拔的升高,大别山川榛居群的遗传多样性呈低-高-低的变异趋势,其中中等海拔(600~800m)居群的遗传多样性水平最高。UPGMA、STURCTURE和PCoA分析,结果一致,15个居群和四个组群体基本以海拔600m为分界线,被划分为两大类。Mantel检测结果表明川榛居群的遗传距离和海拔高度具有一定正相关性(R=0.234,P=0.040),但相关程度较低。(5)探讨了大别山区川榛表型质量和数量性状变异和多样性情况,并建立了数量性状概率分级指标体系。通过对200份大别山川榛资源中的18个质量性状和25个数量性状进行统计分析,较为系统的评价了川榛资源表型性状变异与多样性情况,坚果种皮颜色、坚果形状、果仁光洁度等质量性状和壳腰厚、叶宽、坚果侧径、坚果三径均值、坚果重、果仁纵径、果仁三径均值等数量性状变异较为丰富,是多样性分析研究的优先评价项目。表型性状之间的多样性具有一定差异,其中数量性状遗传多样性指数(H'=1.97)高于质量性状遗传多样性指数(H'=0.68)。川榛主要数量性状:坚果重平均值1.50g,幅度范围0.45~3.27g;果仁重平均值0.49g,幅度范围0.19~1.54g;出仁率平均值34.05%,幅度范围18.15~71.75%;壳仁间隙平均值0.78mm,幅度范围0~3.92mm;壳腰厚平均值1.74mm,幅度范围0.63~2.90mm。建立了川榛13项数量性状概率分级指标体系,并基于坚果数量性状利用因子分析方法综合评价筛选出10株优良单株。(6)制定了大别山区川榛保护策略。根据研究结果建议对遗传多样性高的居群尤其是海拔600m以上的居群,如JZS居群、YXH居群、YXB3居群、SCW居群和MCSH居群采取原地保护或异地构建种质资源圃的策略,同时加快川榛良种选育及开发利用研究。


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1 王陆军;大别山川榛种质资源多样性评价研究[D];中国林业科学研究院;2018年
2 宗建伟;中国三个主要榛种居群遗传多样性及榛属植物种间亲缘关系研究[D];中国林业科学研究院;2016年
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