天然胡杨和灰杨群体遗传多样性研究
胡杨(Populus euphratica Oliv.)和灰杨(Populus pruinosa Schrenk)是杨柳科杨属胡杨组的两个姊妹种,世界61%的胡杨分布在中国的新疆、甘肃、内蒙古、青海和宁夏,而中国91.1%的天然胡杨林分布于新疆,它不仅是维系极端干旱区生态平衡和沙漠“绿色走廊”生存的主体,而且是优异、抗逆的林木基因库,这对中国西北干旱区生态安全和社会经济的可持续发展具有不可替代的重要作用,因此本文利用多元统计分析和分子信息学技术对中国西北地区天然胡杨和灰杨群体进行研究,从表型水平和分子水平上来揭示不同群体的遗传多样性,对进一步挖掘和选育优良抗旱的基因资源具有重要的指导意义。主要研究结果如下:(1)利用多重比较、方差分析、主成分分析和相关性分析等多元统计分析方法,对天然胡杨和灰杨群体叶片、果实和种子的表型性状分别进行遗传多样性分析。结果表明,胡杨和灰杨群体叶片表型性状的形态变异均大于果实和种子的变异;多重比较分析表明不同种源地胡杨和灰杨群体叶片、果实和种子表型性状存在显著差异;方差分析表明胡杨和灰杨叶片、果实和种子的表型变异在群体间和群体内均存在显著差异,且群体间的变异均大于群体内的差异;主成分分析表明叶片宽、脉左宽、叶面积、叶周长是引起胡杨和灰杨群体叶片表型性状变异的主要因素,蒴果长、蒴果周长是胡杨果实表型性状变异的主要因素,而蒴果宽、蒴果面积是灰杨果实表型性状变异的主要因素,种子长、种子面积和种子周长是胡杨和灰杨种子表型性状变异的主要因素;相关性分析表明叶片长、叶片宽、叶面积、脉左宽和叶周长是胡杨群体叶片、果实和种子密切关联的性状,而种子长、种子周长、种形指数、叶片长、叶片面积和蒴果宽是灰杨群体叶片、果实和种子密切关联的性状;胡杨群体中,地理因子经度、纬度和海拔比年均平均温度和年均最低气温等气候因子对胡杨叶片、果实和种子的表型形态变化显著性影响更大,而在灰杨群体中,地理因子纬度和海拔及环境因子年均降水量和年均蒸发量对叶片、果实和种子的表型性状影响最为显著,表明在长期的演化过程中,干旱区灰杨群体的表型形态变异对潮湿环境更为敏感。(2)利用胡杨响应抗旱的转录组数据和拟南芥抗旱基因同源比对到胡杨、灰杨的抗旱基因上,合并这两个基因的来源和设计引物,最终获得与抗旱基因关联的候选10对ESR-SSR共显性引物,然后利用这些标记对胡杨和灰杨群体进行遗传多样性研究。结果表明,胡杨和灰杨群体遗传多样性水平丰富,且南疆胡杨、灰杨群体遗传多样性平均水平均高于其他分布区群体;胡杨群体的平均观察杂合度水平大于期望杂合度,表明整体水平上,其群体内的杂合子高于达到平衡所需要的比例,即杂合子过剩,不同胡杨群体间的亲缘关系较远。而灰杨群体的平均期望杂合度水平大于观测杂合度,表明灰杨群体中杂合子缺失,纯合子过剩,灰杨群体间的近亲群体较多。分子方差分析表明胡杨和灰杨群体内的变异均大于群体间的变异;聚类分析表明天然胡杨、灰杨群体主要分为以南疆和北疆为代表的2大类群体,群体结构和主坐标轴分析支持47个胡杨群体以南疆喀什地区和巴州、北疆塔城地区和昌吉州群体为代表的共4个支系;支持17个灰杨群体以南疆地区尉犁县、且末县、墨玉县、北疆地区尼勒克县群体为代表的共4个支系。
- 作者：
- 陈向向
- 学位授予单位：
- 塔里木大学
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2022年
- 导师姓名：
- 李志军
- 中图分类号：
- S792.11
- 关键词：
- 胡杨；灰杨；天然群体；遗传多样性；EST-SSR标记
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- 基金项目：
- 新疆生产建设兵团重点领域创新团队建设计划项目“胡杨种质资源保护与挖掘利用”项目编号:2018CB00%兵团区域创新引导计划项目“胡杨和灰杨种质遗传多样性评价及核心种质保护示范”(项目编号:2021BB010)项目负责人:李志军 教授(塔里木大学)