毛紅椿天然居群遺傳結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、毛紅椿(Toona ciliata var．pubescens)是楝科香椿屬植物，為落葉大喬木，生長(zhǎng)迅速，樹(shù)干通直，素有“中國(guó)桃花心木”之稱，是珍貴的用材樹(shù)種，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和開(kāi)發(fā)前景。在《中國(guó)植物紅皮書(shū)》中，毛紅椿被列為國(guó)家二級(jí)保護(hù)瀕危種。本研究在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了基本生態(tài)學(xué)特性及表型性狀變異、遺傳多樣性和空間遺傳結(jié)構(gòu)等方面的研究和分析，主要結(jié)果如下： 1．毛紅椿主要分布于我國(guó)華南地區(qū)，地理坐標(biāo)范圍：東經(jīng)100°16

2、′～119°40′，北緯24°21′～30°31′。由于環(huán)境變化、開(kāi)發(fā)過(guò)度以及其天然更新比較慢，數(shù)量不斷減少。根據(jù)調(diào)查情況，江西、云南、安徽、浙江等省有其天然林分布外，其它各省毛紅椿只有零星分布。毛紅椿分布區(qū)的氣候?yàn)橹衼喣蟻啛釒Ъ撅L(fēng)氣候。毛紅椿喜光，生長(zhǎng)快。毛紅椿分布區(qū)內(nèi)多為山地和丘陵。分析了毛紅椿表型性狀變異，包括花期、果期、葉片、果實(shí)、種子、苗期性狀。花期從南到北差異很大，云南四個(gè)居群開(kāi)花期在3月初～4月，宜豐、龍泉和遂昌三個(gè)居群花

3、期在5～6月。在云南果實(shí)成熟期為5月中旬到6月中旬，而宜豐、元謀、龍泉和遂昌要到10～11月成熟。葉柄長(zhǎng)度、葉長(zhǎng)、葉寬和葉長(zhǎng)/葉寬在各居群間差異顯著。蒴果大小各居群間差異較大，以宜豐居群為最大。毛紅椿種子百粒重很小，加上種子兩側(cè)具翅，有利于種子的傳播。苗高、地徑、根干重、莖干重、根莖比、根總長(zhǎng)度、根表面積和根體積等8個(gè)性狀在家系間均達(dá)極顯著差異，說(shuō)明毛紅椿優(yōu)樹(shù)子代間存在較為豐富的變異，具有選育潛力。毛紅椿居群年齡結(jié)構(gòu)接近于正態(tài)分布，幼齡

4、個(gè)體和老齡個(gè)體較少，說(shuō)明該物種出現(xiàn)衰退現(xiàn)象。毛紅椿垂直分布很廣，從220～1800m都有其分布。 2．以毛紅椿新鮮葉片為材料，用改良的CTAB法提取基因組DNA。利用改良的鏈親和素磁珠法親和捕捉出毛紅椿基因組微衛(wèi)星DNA片斷，并構(gòu)建了富含微衛(wèi)星的基因組文庫(kù)。從構(gòu)建的基因組文庫(kù)中隨機(jī)挑選了63個(gè)單克隆進(jìn)行測(cè)序，其中50個(gè)單克隆成功測(cè)序，含有微衛(wèi)星的單克隆有17個(gè)，并根據(jù)測(cè)序結(jié)果設(shè)計(jì)并合成SSR 引物17對(duì)。利用所合成的引物優(yōu)化SS

5、R反應(yīng)體系，對(duì)影響SSR反應(yīng)的各個(gè)因子進(jìn)行了探討。確定了模板DNA濃度最適濃度為30ng；dNTP的最適濃度為1.5mmol·L<'-1>；0.3μmol·L<'-1>是引物在反應(yīng)體系中的最合適濃度。建立了重復(fù)性好、穩(wěn)定性好的SSR反應(yīng)體系，為下一步進(jìn)行毛紅椿居群遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳變異研究提供了技術(shù)支持。 3．利用8對(duì)微衛(wèi)星標(biāo)記對(duì)分布我國(guó)的8個(gè)毛紅椿天然居群進(jìn)行了遺傳多樣性研究。結(jié)果表明，毛紅椿天然居群具有較低水平的遺傳多樣性。毛紅

6、椿居群等位基因的平均數(shù)6.4，有效等位基因平均為2.8，平均期望雜合度為0.61。毛紅椿居群的變異主要來(lái)源于居群內(nèi)，居群間分化較大，遺傳分化系數(shù)(F<,ST>)平均值為0.2029。在F<,ST>值的基礎(chǔ)上估算毛紅椿居群間的基因流為0.9821，表明居群間基因流水平較低。采用平均距離方法(UPGMA)對(duì)8個(gè)居群進(jìn)行聚類，8個(gè)居群被分為三個(gè)亞類。 4．利用8對(duì)微衛(wèi)星DNA對(duì)分布我國(guó)的3個(gè)毛紅椿天然居群的空間遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。收集了

7、毛紅椿3個(gè)天然居群209個(gè)單株材料并對(duì)每個(gè)單株的位置進(jìn)行了定位，運(yùn)用空間自相關(guān)分析進(jìn)行毛紅椿居群空間遺傳結(jié)構(gòu)的研究，以指導(dǎo)其保護(hù)策略的制定。空間自相關(guān)分析結(jié)果揭示毛紅椿宜豐天然居群存在空間遺傳結(jié)構(gòu)，而師宗和賓川居群等位基因的遺傳變異在空間上為隨機(jī)分布，不存在明顯的空間遺傳結(jié)構(gòu)。導(dǎo)致宜豐居群內(nèi)空間遺傳結(jié)構(gòu)形成的原因，包括種子局限傳播、微環(huán)境異質(zhì)性和居群密度等。 5．利用SSR分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)分布于江西官山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)毛紅椿不同年齡等

8、級(jí)居群和不同海拔居群的遺傳多樣性。結(jié)果表明，不同年齡等級(jí)居群間遺傳多樣性差異較大，遺傳多樣性水平Pop3>Pop2>Pop1，即老樹(shù)>成體>小樹(shù)。五個(gè)不同海拔高度毛紅椿居群遺傳多樣性差異較大，以海拔高度最高的Pop5(海拔為610m)居群遺傳多樣性水平最高，Pop2居群(海拔為300m)的遺傳多樣性水平最低。 6．利用4對(duì)多態(tài)性相對(duì)較好的SSR引物構(gòu)建了香椿屬主要種的指紋圖譜，為香椿屬種間的系統(tǒng)分類打下基礎(chǔ)。 7．根據(jù)以