本文選題：杜仲　切入點：核心種質(zhì)　出處：《中國林業(yè)科學(xué)研究院》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：杜仲(Eucommia ulmoides Oliv.)是我國十分重要的國家戰(zhàn)略資源,分布區(qū)域廣,用途廣泛。我國杜仲種質(zhì)資源豐富,全世界99%的杜仲資源分布在我國。我國杜仲栽培利用歷史悠久,由于各地種質(zhì)資源的頻繁交換,杜仲在種質(zhì)資源收集、保存、評價和鑒定上長期處于低效狀態(tài)。已收集保存的種質(zhì)資源存在種質(zhì)不清和種質(zhì)混雜等問題,嚴重制約了長期杜仲育種工作的進程。隨著杜仲的引種栽培逐步向良種化方向發(fā)展,一些栽培表現(xiàn)普通的種質(zhì)及群體面臨淘汰和分布區(qū)進一步縮減甚至消失的壓力,而其中的遺傳多樣性可能隨之消失。本研究以中國林業(yè)科學(xué)研究院經(jīng)濟林研究開發(fā)中心原陽國家杜仲種質(zhì)資源庫收集的種質(zhì)資源為試驗材料,以有效保護和利用杜仲資源為目的,分析了杜仲群體的遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu);從取樣方法、取樣比例、聚類方法和遺傳距離四個層次,在表型水平上構(gòu)建了杜仲核心種質(zhì);采用等位基因數(shù)目最大化策略在分子水平上構(gòu)建了杜仲核心種質(zhì);整合了表型和分子標記構(gòu)建的核心種質(zhì);建立了杜仲種質(zhì)的分子指紋圖譜和二維碼鑒別系統(tǒng)。主要研究結(jié)果如下:(1)杜仲群體的遺傳多樣性較高,在基因水平上的交流頻繁,群體間遺傳分化程度低。SSR位點的遺傳多樣性研究表明,9個SSR引物位點的多態(tài)性較高,868個杜仲個體在9個SSR位點上的Shannon信息指數(shù)(I)在1.242~1.675之間,平均為1.452;期望雜合度(He)在0.644~0.777之間,平均為0.713;觀測雜合度(Ho)在0.379~0.762之間,平均為0.653;多態(tài)性信息含量(PIC)在0.712~0.848之間,均值為0.791;基因流(Nm)在1.473~3.002之間,平均為2.378。群體遺傳多樣性研究表明,42個杜仲群體的平均等位基因數(shù)(Na)在3.444~10.333之間,平均為5.823;平均有效等位基因數(shù)(Ne)在2.397~4.919之間,平均為3.809;平均Shannon信息指數(shù)(I)在0.952~1.762之間,平均為1.452;平均期望雜合度(He)在0.511~0.748之間,平均為0.713;平均觀測雜合度(Ho)在0.544~0.789之間,平均為0.653。遺傳結(jié)構(gòu)研究表明,42個杜仲群體宜分為2大類群,分別包含28和14個群體。聚類分析表明,42個杜仲群體的分化水平較低。分子方差分析表明,杜仲的遺傳變異主要存在于群體內(nèi),占96%,群體間的遺傳變異占4%,群體間的分化系數(shù)Fst值為0.041,群體間平均遺傳距離為0.30,平均相似系數(shù)為0.72,杜仲群體間相似程度高,短期內(nèi)不易發(fā)生基因水平上的居群分化。保護杜仲的遺傳多樣性時,應(yīng)保存盡可能多的種群和特異單株。(2)在表型水平上構(gòu)建了杜仲雄性資源核心種質(zhì)。306份杜仲雄性種質(zhì),最終獲得33份核心材料,取樣比例為10.8%。最佳取樣策略為:“多次聚類優(yōu)先取樣法+10%的取樣比例+最短距離法+馬氏距離”,其均值差異百分率(MD)、方差差異百分率(VD)、極差符合率(CR)、變異系數(shù)變化率(VR)分別為0%、86.36%、100%和157.62%。核心種質(zhì)與原始種質(zhì)在22個表形性狀上的多樣性指數(shù)經(jīng)t檢驗差異不顯著(0.05)。兩者的均值符合率在88.89%~100%之間、多樣性指數(shù)的符合率在88.55%~98.54%之間,極值符合率均為100%。核心種質(zhì)很好的代表了原始群體的表型變異特征。(3)在表型水平上構(gòu)建了杜仲雌性資源核心種質(zhì)。395份杜仲雌性種質(zhì),最終獲得46份核心材料,取樣比例為11.6%。最佳取樣策略為:“多次聚類優(yōu)先取樣法+10%的取樣比例+中間距離法+歐氏距離”,其均值差異百分率(MD)、方差差異百分率(VD)、極差符合率(CR)、變異系數(shù)變化率(VR)分別為0%、92.59%、100%和147.14%。核心種質(zhì)與原始種質(zhì)在27個表型性狀上的多樣性指數(shù)經(jīng)t檢驗差異不顯著(0.05)。兩者的均值符合率在96.05%~100%之間,多樣性指數(shù)的符合率在85.78~99.52%之間,極值符合率均為100%。核心種質(zhì)很好的代表了原始群體的表型變異特征。(4)在分子水平上構(gòu)建了杜仲核心種質(zhì)。887份杜仲種質(zhì)基于等位基因數(shù)最大化策略得到189份核心種質(zhì)和698份保留種質(zhì),取樣比例為21.3%。887份種質(zhì)在9個SSR位點擴增的等位基因數(shù)、平均等位基因數(shù)(Na)、平均有效等位基因數(shù)(Ne)、平均ShannonWeaver指數(shù)(I)、平均觀測雜合度(Ho)、平均期望雜合度(He)、平均Nei’s遺傳多樣性指數(shù)(H)、平均基因型數(shù)(Ng)、平均多態(tài)信息含量(PIC)分別為:107、11.889、5.096、1.812、0.658、0.795、0.925、46.889和0.795。189份核心種質(zhì)對應(yīng)的以上參數(shù)分別為:107、11.889、5.937、1.970、0.677、0.821、0.939、46.889和0.821。核心種質(zhì)保留了原始種質(zhì)100%的等位基因和基因型,并剔除了原始種質(zhì)中的遺傳冗余,使部分遺傳多樣性參數(shù)有所提高。主坐標分析表明,核心種質(zhì)與原始種質(zhì)的樣品在分布圖上有著相似的分布結(jié)構(gòu),構(gòu)建的核心種質(zhì)代表性較好。698份保留種質(zhì)對應(yīng)的以上遺傳多樣性參數(shù)分別為:93、10.333、4.877、1.753、0.653、0.787、0.919、36.111和0.787。保留種質(zhì)保存了原始種質(zhì)86.9%的等位基因和77%的基因型,去除了遺傳多樣性豐富的種質(zhì)材料后,各遺傳多樣性參數(shù)有所下降。保留種質(zhì)與原始種質(zhì)的遺傳多樣性參數(shù)經(jīng)t檢驗,差異不顯著(0.01)。分子水平上篩選出的189份核心種質(zhì)很好地代表了887份原始種質(zhì)的遺傳多樣性。(5)整合了基于表型和分子標記數(shù)據(jù)構(gòu)建的核心種質(zhì)。整合后的核心種質(zhì)共包含245份材料,最終取樣比例為27.6%。整合后的核心種質(zhì)保留了306份杜仲雄性種質(zhì)在22個表型性狀上的變異特征和全部極值;保留了395份杜仲雌性種質(zhì)在27個表型性狀上的變異特征和全部極值;保留了887份杜仲種質(zhì)全部的等位基因和全部的基因型。整合后的核心種質(zhì)對原始種質(zhì)的表型及遺傳多樣性保留效果更好。(6)建立了854份杜仲種質(zhì)的分子指紋圖譜和二維碼鑒別系統(tǒng)。887份種質(zhì)基于9對SSR引物可區(qū)分出854份種質(zhì)。利用可區(qū)分的854份杜仲種質(zhì)在9個SSR位點上的指紋代碼,在QR編碼器中生成二維碼。研究結(jié)果為今后杜仲種質(zhì)資源的收集、鑒定、保存和研究利用提供了科學(xué)依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S792.99

【參考文獻】

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