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。     

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。     

基于SSR标记的福建省闽楠代表性群体遗传多样性分析

【目的】闽楠(Phoebe bournei)是珍贵的用材树种,被列为国家Ⅱ级重点保护野生植物。以福建省内保存较好的3个代表性闽楠自然群体为对象,研究其群体间及群体内的遗传变异水平及遗传结构特征,探究其成因,为闽楠天然群体的保护和利用提供依据。【方法】利用自行开发的18个多态性SSR标记,对3个群体共计88个样本进行检测,利用Popgene 32软件,分析群体的有效等位基因数(N_e)、观测杂合度(H_o)、期望杂合度(H_e)、基因分化系数(F_st))等,利用Structure软件研究群体的遗传结构。【结果】3个闽楠群体的平均期望杂合度为0.629,表明遗传多样性较丰富;3个群体的平均观测杂合度明显低于期望杂合度,群体内近交程度较高[近交系数(F)=0.280)],尤其是罗卜岩群体H_o/H_e差异大(0.399/0.608)、近交程度高(F=0.378);分子变异分析显示,闽楠的变异主要来源于群体内,群体间存在中等程度的分化(F_st=0.197)。聚类分析结果表明,3个群体闽楠样本可明显区分为两类,两类间存在明显的遗传分化,福建罗卜岩和福建顺昌群体为第Ⅰ类,且两者地理位置较近;福建政和与其距离较远,为第Ⅱ类。【结论】福建闽楠3个代表性群体具有较高的遗传多样性,但具有小群体特征,群体内近交程度较高,而地理隔离和人为活动使闽楠具有一定程度的遗传分化;应采取措施使群体内充分异交,以维持闽楠群体较高的遗传多样性。     

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。     

马尾松松材线虫病抗性无性系的筛选和遗传多样性分析

【目的】 松材线虫病是松属致命性的世界检疫性森林病害。筛选和创新抗性遗传资源是马尾松抗松材线虫病育种的重要基础。松材线虫病重灾疫区自然淘汰存留下来的马尾松资源,可能是开展马尾松抗松材线虫病育种潜在的重要遗传基础,值得进一步深入挖掘、系统评价和开发利用。本研究通过对110个对松材线虫病具有抗性表型的无性系进行遗传多样性、生长性状测定和保存率调查,综合评价其在抗性育种中的潜在价值。【方法】 通过接种松材线虫对马尾松的1 201个初选无性系进行筛选,并对110个具有抗线虫表型的重选无性系进行遗传多样性RAPD和生长性状评价。从14对SCAR分子标记引物中筛选通用性强、多态性位点高的两组引物,用于MuPS(Multiplex-PCR of SCAR markers) 反应扩增和遗传多态性位点检测。基于79个MuPS唯一型无性系群体,采用Popgene 32软件估算的遗传多样性,结合生长量和存活率指标,评估该批遗传资源在马尾松抗性育种中的潜在价值。【结果】 初选的1 201个无性系(来自251个马尾松初选家系),经松材线虫接种筛选后,获得110个无性系(来自初选家系中的81个),由两组引物扩增得到92种MuPS分型。其中,有79个无性系为单一的MuPS分型所完全准确识别(占71.81%)。基于79个具单一MuPS分型的无性系群体遗传多样性分析表明,群体所有位点的平均有效等位基因数(N_e)为1.508 1个,Nei’s基因多样度(H)为0.302 3,Shannon多样性指数(I)为0.459 1。无性系体间遗传参数差异明显,N_e变幅为1.012 8~1.998 1,H变幅为0.012 6~0.499 5,I变幅为0.038 5~0.692 7。具有抗松材线虫病表型的110个马尾松无性系存活83个。保存无性系间其生长性状存在显著差异,树高、胸径和单株材积生长量变幅分别为4.6~10.7 m,6.7~21.7 cm和0.012 3~0.189 4 m³,生长量最大的休3-3号无性系立木材积(0.189 4m³)为最小的无性系广27-2的(0.012 3 m³)15倍以上。【结论】 马尾松1 201个初选无性系,经野外人工接种松材线虫的抗性筛选后,110个无性系表现出对松材线虫病有显著的抗性表型,占初选无性系的9.09%。这些经过抗性筛选的无性系在材积生长性状上达到了极显著差异水平。这意味着在抗性改良基础上,进行生长量改良的策略是可行的。与已有的天然和人工育种群体的遗传多样性参数相比,本研究虽然经初选和抗性复选淘汰了90%以上的无性系,仍保留了群体中较高的遗传多样性。综上,笔者认为这批初选资源经抗性筛选存留的遗传资源,在马尾松抗松材线虫病育种研究中具有明显的潜在价值。     

柳杉无性系指纹图谱的构建及遗传多样性分析

【目的】为了构建柳杉无性系的DNA指纹图谱,准确区分柳杉无性系。【方法】利用SSR标记分析了柳杉89个无性系的遗传多样性和指纹图谱。【结果】11对引物共检测出53个等位点,平均每个SSR位点有5个,变化范围为3～6个; 有效等位基因数(N_e)变化范围为1.887 0～4.295 6,平均为3.041 1; Shannon信息指数(I)变化范围为0.774 9～1.556 3,平均为1.208 1。表明SSR标记具有较高的多态性。根据SSR标记特点及引物的顺序,将SSR引物扩增统计的“0”、“1”转换成基因型,通过不同基因型组合,构建了柳杉89个无性系的 DNA 分子指纹图谱,使每个无性系都获得了 1 个 22 位数的指纹图谱号码,同时基于个体间的遗传距离将柳杉89个无性系分为 5 类。【结论】SSR标记适用于柳杉无性系遗传多样性分析及鉴定,柳杉的遗传多态性处于中等偏高水平。     

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。     

基于线粒体控制区D-loop序列的洪泽湖翘嘴鲌遗传多样性分析

为掌握洪泽湖翘嘴鲌(Culter alburnus)种质资源遗传多样性状况，采集洪泽湖6个群体共233尾翘嘴鲌，采用线粒体控制区D-loop全序列进行遗传多样性分析.结果显示，翘嘴鲌线粒体D-loop序列长度为934 bp～936 bp,碱基(A+T)含量(66.0%)明显高于(G+C)含量(34.0%). 243条D-loop序列检出23个变异位点，其中有9个单一信息位点，14个简约信息位点. 6个群体发现22个单倍型，全部群体的单倍型多样性(H_d)和核苷酸多样性(P_i)分别为(0.794±0.019)和(0.002 51±0.000 14),呈现出高H_d和低P_i的遗传多样性模式. 6个群体中洪泽湖群体的遗传多样性最高(H_d:0.873±0.038,P_i:0.002 95±0.000 35),顾勒河群体的遗传多样性最低(H_d:0.709±0.064,P_i:0.002 03±0.000 31).分子方差分析表明，...     

具有Abel直因子的群到有限群间的同态个数

设H,G为有限群,如果H的子群A为H的Abel直因子,则H到G的同态个数是|A|和|G|的最大公因子的倍数。推广了著名的T.Yoshida定理。     

不同林龄榧树根、枝、叶的C、N、P化学计量及内稳性特征

目的 了解不同林龄榧树根、枝、叶的生态化学计量特征和内稳性特征的变化情况,为榧树的科学管理和保护提供基础数据。 方法 以浙江省诸暨市香榧国家森林公园0~100、≥100~300、≥300~500和≥500 a共4个林龄段的实生榧树为研究对象,通过野外采集榧树植株样品(根、枝、叶)和0~20 cm层土壤样品,分析不同林龄榧树根、枝、叶的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量及其化学计量特征变化和榧树内稳性特征。结果 不同林龄榧树C、N、P含量及化学计量特征均无显著差异,根、枝、叶的C、N、P含量均以≥300~500 a的榧树表现最高,枝和叶的C、N含量以≥500 a的榧树最低,而根P含量以≥100~300 a的最低;不同林龄榧树叶的N/P(N、P质量比)均小于N限制的阈值(14);榧树根、枝、叶的C、N、P含量存在一定的变化趋势,整体上表现为叶>枝>根,叶和枝的C、P含量显著高于根的,叶N含量显著高于根和枝的,各器官N和P含量均为正相关关系,且枝中N、P相关性达到极显著水平(P <0.01);榧树根、枝、叶的化学计量特征存在差异,根和枝的C/N(C、N质量比)显著高于叶的,根的C/P(C、P质量比)显著高于枝、叶的; 内稳性指数H_N/P(20.00)>H_P(11.76),即内稳性以N/P大于P。结论榧树C、N、P化学计量特征随林龄增长未表现出差异,而榧树根、枝、叶的C、N、P含量及化学计量特征存在差异,并且榧树整个生长过程中均受到N素的限制,需要合理施N肥来促进榧树的生长。     

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...     

宝华山青冈种群年龄结构及点格局分析

【目的】江苏宝华山地处亚热带北缘,青冈为其森林群落的重要组成树种。对青冈种群动态进行研究,可了解该地区常绿落叶阔叶混交林的演替动态,同时为森林保护策略的制定和人工林的演替促进提供理论指导。【方法】在宝华山设置1 hm²的固定样地,对样地内 432 株青冈个体进行定位并每木检尺; 根据胸径大小将其划分为 10 个径级,采用径级结构代替年龄结构探讨了该物种的种群动态; 采用点格局方法(Ripley’s K-Function)对其空间分布规律进行分析。【结果】青冈种群径级结构呈类倒“J”形,自然更新良好,属增长型种群; 个体的最高和最低死亡率分别出现在第 5 和第 6 径级,存活曲线接近于 Deevey-Ⅱ 型; 随研究尺度增加,青冈种群呈现由集群分布、随机分布到均匀分布的变化,而不同年龄段个体的变化规律略有差异,幼树、小树、中树和大树随空间尺度加大,变化规律同种群一致,老树则多呈随机分布。【结论】青冈在北亚热带常绿落叶阔叶混交林中有较强的适应能力,种群可长时间维持稳定的状态。为促进宝华山乃至整个宁镇山脉人工林向更加自然稳定的方向发展,建议人工抚育时,适当补植青冈幼苗,促进林分更新。     

完全淹水解除后‘中山杉407’生长及光合特性的恢复

【目的】明确‘中山杉407'(Taxodium ‘Zhongshanshan407')在完全淹水胁迫解除后的生长和光合特性,为三峡库区消落带等湿地生态系统恢复与构建中的植被选择提供依据。【方法】以‘中山杉407'2年生苗为试验材料,设置全淹(S)和对照(CK)2个处理,其中S处理的植株预先经过3个月的完全淹水胁迫。淹水胁迫解除后,使用LI-6400 XT气体交换系统和OS1p便携式调制荧光仪测定两处理植株的光合作用参数和叶绿素荧光参数,并于植株恢复生长10个月后,测定其生长指标。【结果】淹水阶段结束后,S组植株的净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)和蒸腾速率(T_r)显著高于对照(CK)组植株,而S组的水分利用效率(E_WUE)低于CK组。同时,‘中山杉407'维持一定的叶绿素荧光水平,S组和CK组的可变荧光(F_v)、PSⅡ潜在活性(F_v/F₀)、PSⅡ最大光量子产额(F_v/F_m)、实际量子产量(Ф_PSⅡ)和电子传递速率(V_ETR)均没有显著差异。经过10个月的恢复,S组‘中山杉407'的总干质量、地上部分生物量与CK组无显著差异。【结论】完全淹水胁迫解除后,‘中山杉407'能够通过合理调整生长和光合策略,表现出良好的适应性,是适宜于三峡库区消落带等淹水环境生态修复工程实践的优良树种。