不同时期广西马尾松优良种源的遗传多样性变化趋势

马尾松是我国南方重要的乡土树种,近30年来,受人为干扰和破坏十分严重。为了解目前广西马尾松天然遗传资源现状,评价当前种质资源收集对遗传多样性保护的有效程度,采用SSR标记对3个时期收集的广西马尾松3个优良种源进行遗传多样性研究。结果表明:现阶段,马尾松桐棉种源群体的Shannon 多样性指数(I)为 0.64,观测杂合度(H_o)为 0.35,期望杂合度(H_e)为 0.36; 古蓬种源群体Shannon 多样性指数(I)为 0.53,H_o为 0.36, H_e为 0.32。说明广西马尾松遗传多样性仍处于较高水平。将3个种源的遗传多样性进行对比,发现桐棉种源的遗传多样性最高,古蓬种源次之,云开大山种源相对较低。群体间遗传分化系数(G_ST)为0.04,Wright固定指数(F_ST)平均值为0.026,基因流(N_m)大小为9.56,说明3个种源间不存在明显的遗传分化,群体间基因交流顺畅。将不同时期的遗传多样性进行对比分析可知:桐棉种源在18 a内 Shannon 多样性指数(I)下降了5%、期望杂合度(H_e)下降了10%; 古蓬种源Shannon 多样性指数下降了13%、期望杂合度(H_e)下降了14%。说明随着时间的推移,马尾松天然资源受到人为干扰愈来愈强烈,遗传多样性正逐步丧失,急需开展有针对性的保护。     

基于SSR标记的麻栎天然群体遗传多样性分析

【目的】基于SSR分子标记对麻栎天然群体遗传多样性与遗传结构进行分析,为麻栎种质资源的保护和利用提供理论基础。【方法】以分布于我国7个省8个麻栎天然群体的150个个体为研究对象,利用筛选出的18对SSR引物,使用GenAIEx 6.51、MEGA 7.0.26和Structure 2.3.4等软件,采用AMOVA分析、主成分分析、聚类分析和Structure分析等方法,对麻栎群体及相应个体的遗传多样性、分子方差、遗传距离及遗传结构进行研究。【结果】18个SSR位点的等位基因数(N_a)平均为5.625个,有效等位基因数(N_e)平均为4.104个,Shannon指数(I)平均为1.338,观测杂合度(H_o)平均为0.895,期望杂合度(H_e)平均为0.645,筛选出的18对麻栎SSR引物具有丰富的多态性。8个麻栎群体的遗传距离为0.222~1.587,遗传一致度为0.205~0.801,遗传分化系数(F_st)平均为0.252,基因流(N_m)平均为1.140,固定指数(F)均为负值且平均为-0.441。麻栎群体的遗传多样性水平较高,遗传分化小,且群体间存在杂合子剩余;其98%的变异来自群体内, 2%的变异来自群体间。UPGMA聚类分析、Structure分析均将8个群体分为2组,二者的个体组成成分存在一定差异;主成分分析结果与上述基本一致,存在一定的交叉引种及基因渐渗现象。【结论】麻栎群体遗传多样性水平较高,遗传分化水平较低,遗传差异主要存在于群体内部,并呈现出沿“西南—东北”方向地理变异规律。因此,对麻栎天然群体的保护应该采取原地保护和异地繁育保存相结合的措施。     

基于SLAF-seq技术的舒玛栎群体遗传多样性与遗传结构分析

【目的】对美国引进的不同种源舒玛栎群体进行遗传多样性与遗传结构分析,揭示其遗传分化特点及单株间遗传关系,为舒玛栎种质资源的保护与品种选育提供理论依据。【方法】以舒玛栎6个种源30个单株以及外类群纳塔栎5个单株为材料,基于SLAF-seq技术进行简化基因组测序,开发一批SNP标记并选择其中多态性的SNP标记进行基因分型。利用GenAlex、Arlequin、MEGA、Admixture和Cluster等软件进行遗传多样性参数估算、F统计量及分子分差分析、进化树构建、遗传结构与PCA主成分分析。【结果】35个栎树个体SLAF测序平均深度11×,碱基质量(Q₃₀)平均为93%,GC含量平均为38.9%。共获得4 256 436个SLAF标签,开发多态性SNP标记8 459 025个,SNP完整度平均为79.29%,杂合率平均为14.15%。舒玛栎6个种源平均有效等位基因数为1.31个,多态性位点比例平均为49.21%;观测杂合度(H_o)与期望杂合度(H_e)变化范围分别为0.13~0.16和0.17~0.21;多态信息含量(PIC)、香农指数(I)、Nei’s基因多样性指数(H)和群体内的近交系数(F_IS)平均值分别为0.15、0.34、0.09和0.19。不同种源间Nei’s遗传距离和遗传分化系数(F_ST)变化范围为0.08~0.18和0.15~0.39。分子方差分析表明舒玛栎遗传变异主要来自个体间。遗传结构分析显示30个舒玛栎个体来源于3个原始的祖先。【结论】舒玛栎群体遗传多样性水平较高,群体间遗传分化程度较大,在品种选育中应注重群体内个体优树的选择。     

西藏石榴野生群体的SSR遗传多样性分析

【目的】调查西藏地区野生石榴种质资源,分析西藏野生石榴群体的遗传多样性和遗传结构,为野生石榴资源的保护和利用提供理论依据。【方法】使用13对SSR引物对3个自然群体共42份西藏地区野生石榴种质资源材料DNA进行PCR扩增,毛细管电泳检测扩增片段长度,使用GenAlEx和Arlequin等软件对SSR数据进行分析。【结果】13对引物共检测到44个等位基因,平均3.385个,引物的平均有效等位基因数(N_e)、香农信息指数(I)、期望杂合度(H_e)和多态信息量(PIC)分别为1.971、0.771、0.481和0.393。3个野生群体的平均有效等位基因数(N_e)、平均香农信息指数(I)和平均期望杂合度(H_e)分别为1.867、0.646和0.421,林芝b(LZb)群体的遗传多样性水平高于其他2个群体。AMOVA分析表明,群体内遗传变异高达88.43%,3个群体间的遗传分化系数(F_st)为0.116。种质聚类分析将供试种质划分为3个亚群,结果与种质地理来源具有一定关联性。遗传结构分析显示西藏野生石榴有4个可能的基因库来源。【结论】13对SSR引物可用于西藏野生石榴种质的遗传多样性等研究。西藏野生石榴种质的遗传变异主要存在于群体内;林芝b(LZb)群体遗传多样性最高,遗传结构复杂,且含有最多的野生种质采样点,可予以优先保护。     

南京椴群体遗传多样性和遗传结构分析

【目的】 南京椴(Tilia miqueliana)为江苏省重要的乡土树种,野外资源稀缺。南京椴野外群体遗传多样性和遗传结构的探索,可为资源保护、品种选育及遗传改良提供依据。【方法】 以南京椴5个天然群体[江苏宝华山(P1)、牛首山(P2)、安徽皇藏峪(P3)、安徽蜀山(P4)和浙江天台山(P5)]93个体为实验材料,选用15对多态性EST-SSR引物,进行遗传多样性及群体遗传结构分析。【结果】 ①用15对引物共检测等位基因数(A)总和为96,平均值为6.4,四倍体基因型(G)和四倍体特异基因型(G_i)总和分别为441和251,特异基因型比率(R₁)和种质鉴别率(R₂)均值分别为45.73%和17.99%。②在5个群体中,每个位点等位基因数(A_loc)和四倍体基因型丰富度均值(G_loc)分别为5.50±2.43和9.41±4.29;平均观测杂合度(H_o)和平均期望杂合度(H_e)为0.61±1.43和0.62±0.14。参考各群体G_loc和H_e值,确定遗传多样性较高的群体为P1和P3。③群体间遗传分化较小,遗传分化系数(G_st)仅为0.030;AMOVA分子变异分析显示,群体多样性水平变异来自于群体内(96%)。④聚类和遗传结构Structure分析显示,5个群体可划分为2组(组1包括P1、P2和P5;组2包括P3和P4)。Mental检验结果表明遗传距离与地理距离之间无显著相关。【结论】 南京椴群体均具有丰富的遗传多样性,其中宝华山群体和皇藏峪群体多样性较高,群体扩张可能是以这两个种群为中心,经人类活动迁移至其他区域。但南京椴群体间未形成明显分化,主要是由于植株寿命长,群体缺乏自然更新,加之群体间存在人为种子传播。因此,本研究提出通过建立隔离区,明确优先保护群体、加大植株异交,并采用人工繁育及种质回迁的方式保护南京椴野外群体。     

基于EST-SSR标记鉴定猴耳环自由授粉的全同胞子代

【目的】猴耳环是重要的药用树种,具有较好的工业应用价值。利用EST-SSR标记对猴耳环自然群体1株母树的自由授粉子代进行父本鉴定,从而确定全同胞子代,为基于全同胞家系的后续研究提供材料基础。【方法】以自然群体中母树ELS31自由授粉产生的1 489株子代及该群体内挂果的38株候选父本为材料,利用15个EST-SSR标记检测子代多样性和标记多态性,基于最大似然法鉴定各子代的父本,母本父本均相同的子代即构成全同胞家系,并估算群体内花粉传播距离,检验各父本对应的全同胞家系的多样性,通过卡方检验判断标记是否合乎预期的孟德尔分离比。【结果】15个EST-SSR标记的引物(对)共扩增出89个等位片段。子代群体期望杂合度(H_e)为0.525,表明群体多样性为中等水平;基于自然群体18株无亲缘关系的单株估算的标记平均多态性信息量(PIC)为0.736,表明标记多态性高。在1 489株自由授粉的子代中,确定了857株子代(57.6%)的34株父本。子代数最多的10个父本产生的子代数为26~184株,其他24个父本仅共产生子代139株。未发现自交子代,表明猴耳环是异交物种,自交的可能性极低。对子代数量20株以上的10个父本对应的全同胞家系观测杂合度(H_o)为0.502~0.693,H_e为0.417~0.544,各家系均是H_o大于H_e,表明存在一定程度的杂合子过剩。花粉传播的范围为10.0~559.1 m,平均119.2 m,但主要传播距离在150 m以内。716株子代(83.5%)的父本(10株)与母树距离在150 m以内。距离最远的父本ELS01 (559.1 m)和ELS02 (552.2 m)分别仅产生了9和12株子代。15个标记在子代20株以上的部分或全部全同胞家系中均有不同程度的偏分离,平均每家系的偏分离标记数为8.6个;偏分离最严重的是标记ARCeSSR141,在父本ELS30的全同胞家系中卡方(χ²)值为164.55。【结论】基于15个EST-SSR标记鉴定了猴耳环自然群体1株母本的1 489株自由授粉子代的父本,获得了子代20株以上的10个父本的全同胞家系。这为后续遗传测定、遗传图谱构建和数量性状位点定位等研究提供了材料基础。     

应用SNaPshot技术对桉树SNP的检测

【目的】SNaPshot是一种单核苷酸多态性(SNP)检测的多重分析技术,具有检测速度快、准确性高、成本低廉等特点。利用多重PCR技术,结合SNaPshot分型方法,在桉树中构建SNP复合分型检测体系,促进SNP技术在桉树遗传图谱构建和无性系鉴定的应用。【方法】利用桉树已有的EST序列设计引物,通过PCR产物直接测序进行SNP标记位点的开发,利用多重PCR技术和SNaPshot分型方法建立SNP复合分型检测体系,并在尾叶桉和细叶桉作图群体的两亲本和6个F₁子代,以及16个国内常用的桉树无性系中进行分型检测。【结果】共设计合成12对SNP引物,分为3组(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)建立了SNP复合分型检测体系,SNP分型情况与测序结果一致。对桉树作图群体的两个亲本和6个F₁子代的分型结果进行统计,发现12个SNP标记在6个子代中均发生了分离; 对桉树无性系进行多态性的分析,期望杂合度(H_e)为0.11～0.51、观测杂合度(H_o)为0.11～0.56,多态性信息含量(PIC)为0.10～0.37,表现为中度或低度多态性。【结论】利用多重PCR和SNaPshot技术可以快速地对桉树进行基因分型,其结果准确可靠,可以用于桉树遗传图谱的构建以及桉树无性系的鉴定等方面研究。     

陈山红心杉1.5代种子园遗传多样性和子代父本分析

【目的】陈山红心杉是江西特有的杉木优良种源,其近髓心的木质部为高比例的油亮栗褐色,是工艺建筑和室内装潢极为宝贵的天然材料。对陈山红心杉1.5代种子园进行遗传多样性和子代父本分析,为红心杉种子园的管理提供科学依据。【方法】以江西省青原区白云山林场陈山红心杉1.5代种子园及其子代测定林为研究材料,利用12对SSR引物,对种子园32个亲本及14个无性系的459个子代进行遗传多样性和父本分析。【结果】各引物在亲本群体中检测到等位基因数(N_a)为3~7,平均为4.41个;引物在子代群体中检测到的等位基因数(N_a)为4~11,平均为6.50个,较亲本群体高2.09个。亲本群体的平均有效等位基因数(N_e)为2.330,子代群体的平均有效等位基因数为2.306。子代群体包含亲本群体所有的等位基因,并检测到25个子代特有的等位基因。子代群体的Shannon’s信息指数(I)=1.004高于亲本群体的0.992,说明子代群体的遗传多样性略高于亲本群体。子代群体和亲本群体的观测杂合度(H_o)分别为0.525和 0.571,表明子代群体中杂合单株的比例较亲本有所下降。种子园的多位点异交率(t_m)是1.012,单位点异交率(t_s)为0.991,说明种子园异交率较高。双亲近交系数(t_m-t_s)为0.021,表明种子园无性系间近交水平比较低。种子园的有效花粉供体数目(N_ep)为7.81。种子园的多位点父本相关性[R_p(m)]和单位点父本相关性[R_p(s)]分别为0.128和-0.016,单位点和多位点父本相关性的差值R_p(s)-R_p(m)=-0.144<0,表明亲本间没有明显的近亲关系。家系间的多位点异交率(t_m)变化幅度为0.938~1.200,有10个家系的多位点异交率(t_m)大于0。家系间近交系数(t_m-t_s)变化幅度为-0.127~0.150,9个家系的近交系数大于零,说明这些家系存在近交现象。通过父本分析,在80%的置信水平下确定了325个子代的父本来源,占分析子代总数的70.8%。子代的亲本均不是同一无性系,说明种子园无自交现象。各家系子代确定父本的比率不一致,41号家系子代确定父本的比率最高,为93.9%,其余家系子代确定父本比率为54.3%~90.9%。8号家系确定父本的30个子代中,16个子代的父本为同一无性系,占家系子代总数的53.3%;12号家系确定父本的26个子代中,12个子代的父本为同一无性系,占家系子代总数的46.2%,说明无性系间授粉亲和性不同。种子园存在非随机交配现象,在32个潜在无性系中,有26个无性系提供了有效花粉,其中父本贡献率最高的是22号和29号无性系,各为33个子代提供了花粉,其贡献率均为10.2%,其他无性系的父本贡献率为0.3%~8.9%。父本贡献率最高的前11个无性系共计产生了70.2%的子代。【结论】陈山红心杉1.5代种子园遗传多样性丰富,子代保持了亲代的遗传多样性水平;种子园异交率较高,部分家系存在低水平的近交;子代父本分析表明,种子园无自交现象,无性系间授粉亲和性不同,父本贡献率不均等。     

4个薄壳山核桃品种的光合特性研究

【目的】探讨4个薄壳山核桃品种‘莫愁’‘卡多’‘绍兴’‘威奇塔’的光合与生长特性,为薄壳山核桃良种优选与推广应用提供理论依据。【方法】测定4个品种5年生嫁接苗的光合日变化、光响应曲线、叶绿素荧光以及生长量参数,并进行相关性分析。【结果】4个品种7月下旬光合日变化趋势均呈单峰型,‘绍兴’的净光合速率(P_n)峰值和日均值均高于其他3个品种,影响4个品种P_n的主要因子为光合有效辐射(PAR)、蒸腾速率(T_r)和气孔导度(G_s);‘绍兴’的最大净光合速率(P_n,max)与光饱和点(P_LSP)显著高于其他品种,光补偿点(P_LCP)和呼吸速率(R_d)低于其他品种;荧光参数光系统Ⅱ最大光化学效率(F_v/F_m)和潜在的光化学活性(F_v/F₀)均是‘绍兴’最高,‘莫愁’次之。相关性分析表明,光响应特征参数与荧光参数有极强的相关性,F_v/F_m和 F_v/F₀均与 P_n,max呈显著相关;地径与P_n,max呈极显著正相关。【结论】4个薄壳山核桃品种均具有较强的强光和高温适应能力,其中‘绍兴’的生长适应性最强,‘莫愁’次之。苗木生长与夏季光合性能之间呈明显正相关,‘绍兴’较优的光合性能主要表现为高光化学效率和较宽幅的光强利用能力。     

马尾松育种进程中的遗传增益与遗传多样性变化

【目的】通过对广西马尾松3次改良过程中的遗传多样性及改良增益进行分析,总结育种进程中的遗传多样性变化动态。分析通过育种群体结构设计、选择方法提高改良效果的可行性,为制定马尾松长期育种策略及良种发展战略提供理论参考。【方法】以广西马尾松天然群体及第1代、第1.5代、第2代育种群体为材料,采用SSR标记分析其遗传多样性,根据遗传测定结果估算历次改良所得遗传增益。【结果】广西马尾松的第1次改良过程,获得约32%材积增益,损失约14%的低频等位基因,Shannon多样性指数(I)没有发生变化,观测杂合度(H_o)约上升27%。第2次改良过程获得19.34%的遗传增益,损失了约16%的低频等位基因,Shannon指数(I)约下降了6%,观测杂合度(H_o)没有变化,近交系数约下降了20%。第3次遗传改良过程获得23.68%的遗传增益,损失约12%的低频等位基因,Shannon指数(I)下降约25%,观测杂合度(H_o)下降约20%,近交系数下降约47%。【结论】广西马尾松 3次改良均获得了较高的遗传增益,并有效降低了群体的近交程度,遗传多样性损失相对较少。由此说明,所用的选择策略可以有效兼顾遗传增益与遗传多样性。     

基于荧光SSR标记的紫薇遗传多样性分析

【目的】以收集的239份紫薇属(Lagerstroemia)种质和1份黄薇属(Heimia)种质为材料,开展种质种间特征分析和紫薇种内资源的遗传多样性分析,为进一步优化紫薇种质资源收集保存及合理利用提供科学依据。【方法】基于16对荧光引物鉴定样品基因型,利用GeneMarker软件进行基因型数据的读取;对239份紫薇属种质和1份黄薇属种质进行特征位点分析;并利用Popgene、Cervus、NTSYS和GenAlEx软件对227份紫薇种质进行遗传多样性参数估算、聚类分析和主成分分析。【结果】紫薇(L.indica)种内的特征位点信息最为丰富,其中15个引物所体现出的特征位点信息中,紫薇都有其独特的位点区别于其他6个种,而在福建紫薇(L.limii)、川黔紫薇(L.excelsa)和尾叶紫薇(L.caudata)中也有部分特异的特征位点是紫薇中没有的;16对紫薇SSR荧光引物共检测出143个等位基因,平均每个位点有8.938个等位基因,平均有效等位基因数(N_e)为3.600,Shannon’s信息指数(I)均值为1.459,观测杂合度(H_o)均...     

硼钼铜微肥配施对太子参光合特性的影响

【目的】探究硼钼铜微肥配施对药用植物太子参光合作用的调控作用及其机制,为太子参高效栽培提供理论依据。【方法】采用二次回归D-最优设计进行田间叶面喷施试验,研究硼钼铜微肥配施对光合气体交换参数和叶绿素荧光参数的影响。【结果】①各微肥配施处理下太子参叶片光合色素含量、净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、蒸腾速率(T_r)较对照均有不同程度的提高,而胞间CO₂浓度(C_i)则显著降低(P<0.05),说明太子参叶片光合能力的提升主要缘于非气孔限制因素的改善。②试验期间,与对照相比,适宜微肥配比处理不同程度地提高了太子参叶片PSⅡ最大光化学效率(F_v/F_m)、PSⅡ有效光化学效率(F_v'/F_m')、电子传递速率(ETR)和光化学淬灭系数(qP),降低非光化学淬灭系数(NPQ),表明微肥处理能够增强太子参光合系统对光能的吸收、转换与利用效率,缓解过剩激发能所导致的热耗散的增强。③极差分析和单因素方差分析表明,微肥3因素中硼是影响叶片光合性能各参数的主要因素,其次为铜。④通过隶属函数综合分析表明,提高太子参光合性能的最优施肥配方为B₃Mo₂Cu₁,即硼肥1.5 g/L+钼肥0.08 g/L+铜肥0.1 g/L。【结论】适宜的硼钼铜配施能有效提升太子参叶片的光合性能,增强其对光能的吸收、转化和利用效率,降低热耗散并缓解光抑制。