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我国番石榴种质资源遗传多样性和遗传结构研究

2020-12-02阅读(805)

我国番石榴种质资源遗传多样性和遗传结构研究

论文摘要

番石榴(Psidium guajava)隶属于番石榴属(Psidium),原产于热带美洲,广泛分布于热带及亚热带地区,在我国已有300多年的栽培历史,主要栽培于华南地区、福建、台湾等地,西南地区包括四川、云南、贵州均有逸生分布。番石榴药食同源,经济价值高。现今,我国多个省份、自治区建有相应的番石榴种质资源圃,种质收集工作长期、持续进行,由于在收集过程中缺乏系统完善的品种鉴定方法,导致品种混乱,出现同物异名和同名异物等现象,给番石榴育种和产业发展造成很大损失。本研究前期以形态学标记结合SSR标记分析45份番石榴品种(系)资源的遗传多样性,中后期主要着力收集我国多地的番石榴资源圃的131份番石榴种质,利用多种分子标记对我国番石榴种质资源的遗传关系和遗传结构进行深入研究和调查。研究结果如下:以45份番石榴品种(品系)为试验材料,利用19个表型性状进行相关性和主成分分析,结合15对SSR引物进行多样性及聚类分析。结果表明,供试番石榴材料表型性状存在着显著的遗传变异,质量性状的变异系数大于数量性状的变异系数,分别以果皮颜色、果重的变异系数最大;果重与叶长、果实纵横径、果腔纵横径、肉厚呈极显著正相关,果实硬度与可溶性固形物TSS呈极显著正相关,与叶宽、果腔横径呈显著负相关;主成分分析提取特征值大于1的6个主成分,累计贡献率达73.37%,以果重因子贡献率最高,为23.867%;15对多态性SSR引物共检测到了65个多态性位点,多态性位点比率高达97.01%,平均PIC为0.60,Nei’s基因多样性为0.29,Shannon’s指数为0.44;SSR标记聚类分析相比于形态学标记能将实生品系和栽培品种完全区分开来;基于表型和SSR分子标记最终揭示了45份番石榴品种(系)具有丰富的遗传多样性,同时可依据果实质量、植株长势、外观色度和耐涝能力等优质性状的不同需求,指导选育。收集国内7个番石榴群体,共131份材料,通过优化建立的SSR反应体系从23对引物中筛选出21对条带清晰、多态性高的引物进行遗传多样性和群体结构分析。21对SSR引物共检测出124个位点,多态性位点为120个,多态性位点百分率达96.77%,平均PIC为0.6;AMOVA显示81%遗传变异来自居群内,居群间的变异占19%,居群间遗传距离在0.028~0.200之间,基因流Nm为1.07;主坐标分析和UPGMA聚类均将131份番石榴材料分成3类,遗传相似系数范围在0.429~0.997,大部分种质未按来源地聚类;Structure软件将131份番石榴材料划分为红、蓝、绿3个群体,明确了每个个体之间的血统成分。通过优化建立的SRAP反应体系从30对SRAP引物中筛选出了24对多态性引物,在131份番石榴种质中共扩增出了318个位点,多态性位点为304个,多态性位点比率达95.60%;AMOVA分析表明,92%遗传变异主要来自于居群内,8%变异来自居群间,居群体间遗传距离范围在0.018~0.067之间,基因流Nm为2.885;UPGMA聚类将131份番石榴种质划分为3类,与SSR标记一致,遗传相似系数在0.378~0.998之间。通过优化建立的SCoT反应体系从36条单引物中筛选出了17条多态性SCoT引物,在131份番石榴种质中共扩增出了131个位点,多态性位点为125个,多态性位点比率达95%;AMOVA分析表明,居群内遗传变异占87%,居群间的变异占13%,遗传距离在0.017~0.075之间,基因流Nm为1.645;利用UPGMA法将131份番石榴种质聚为2大类7亚类,遗传相似系数范围为0.438~0.994。SSR、SRAP和SCoT标记在131份番石榴种质遗传多样性分析的检测效率均较高,均表明供试的番石榴种质资源遗传多样性较为丰富;Mantel相关性分析结果显示三种标记间的遗传距离显著不相关,在揭示遗传信息上彼此互相补充;群体聚类结果均显示巴西种质BX与其他6个群体的遗传距离最远,广西资源圃GX、福建资源圃FJ和湛江资源圃ZJ的遗传距离较近,表明这3个群体间遗传关系较近;单独SSR标记、单独SRAP标记、综合3种标记三类方法的UPGMA聚类分析均将131份番石榴种质划分为相同的3大类群,明确区分近缘种、当地种、同物异名种等不同种质间的遗传差异。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 前言
  •   1.1 番石榴种质资源综述
  •     1.1.1 番石榴种质资源的分布和生产情况
  •     1.1.2 番石榴种质资源保存、评价、利用状况
  •     1.1.3 番石榴遗传多样性的研究进展
  •   1.2 研究目的意义
  •   1.3 研究技术路线
  • 第二章 45份番石榴品种（系）表型性状多样性
  •   2.1 材料与方法
  •     2.1.1 试验材料
  •     2.1.2 田间性状调查
  •   2.2 数据处理
  •   2.3 结果与分析
  •     2.3.1 番石榴表型性状的描述统计
  •     2.3.2 番石榴种质数量性状的相关分析
  •     2.3.3 45份番石榴种质资源农艺性状的主成分分析
  •     2.3.4 45份番石榴品种（系）聚类分析
  •   2.4 小结与讨论
  •     2.4.1 小结
  •     2.4.2 讨论
  • 第三章 番石榴种质资源SSR标记多样性
  •   3.1 材料、试剂与仪器
  •     3.1.1 实验材料
  •     3.1.2 试验试剂
  •     3.1.3 试验仪器
  •   3.2 试验方法
  •     3.2.1 番石榴叶片DNA提取及检测
  •     3.2.2 SSR-PCR反应体系的优化及产物检测
  •     3.2.3 SSR引物筛选
  •     3.2.4 SSR-PCR反应体系稳定性验证
  •     3.2.5 番石榴SSR分子标记分析
  •   3.3 数据处理
  •     3.3.1 电泳谱带数据统计
  •     3.3.2 SSR-PCR反应体系优化分析
  •     3.3.3 SSR多样性指标统计
  •   3.4 结果与分析
  •     3.4.1 DNA的提取与检测
  •     3.4.2 番石榴SSR反应体系的优化和稳定性检测
  •     3.4.3 适合番石榴种质SSR分析的引物
  •     3.4.4 45份番石榴品种（系）SSR遗传多样性分析
  •     3.4.5 131份番石榴种质资源SSR多态性分析
  •     3.4.6 131份番石榴种质资源SSR遗传多样性与群体分化分析
  •     3.4.7 131份番石榴种质资源SSR标记群体结构分析
  •   3.5 小结与讨论
  •     3.5.1 小结
  •     3.5.2 讨论
  • 第四章 番石榴种质资源SRAP标记多样性
  •   4.1 试验材料
  •   4.2 试验方法
  •     4.2.1 番石榴叶片DNA提取及检测
  •     4.2.2 SRAP-PCR反应体系的优化及产物检测
  •     4.2.3 SRAP引物筛选
  •     4.2.4 番石榴SRAP分子标记分析
  •   4.3 数据处理
  •     4.3.1 电泳谱带数据统计
  •     4.3.2 SRAP-PCR反应体系优化分析
  •     4.3.3 SRAP多样性指标统计
  •   4.4 结果与分析
  •     4.4.1 SRAP-PCR反应体系的优化分析
  •     4.4.2 SRAP引物筛选及多样性分析
  •     4.4.3 131份番石榴SRAP群体结构分析
  •     4.4.4 131份番石榴种质SRAP聚类分析
  •   4.5 小结与讨论
  •     4.5.1 小结
  •     4.5.2 讨论
  • 第五章 番石榴种质资源SCoT标记多样性
  •   5.1 试验材料
  •   5.2 试验方法
  •     5.2.1 番石榴叶片DNA提取及检测
  •     5.2.2 SCoT-PCR反应体系的优化及产物检测
  •     5.2.3 SCoT引物筛选
  •     5.2.4 番石榴SCoT分子标记分析
  •   5.3 数据处理
  •     5.3.1 电泳谱带数据统计
  •     5.3.2 SCoT-PCR反应体系优化分析
  •     5.3.3 SCoT多样性指标统计
  •   5.4 结果与分析
  •     5.4.1 SCoT-PCR反应体系优化
  •     5.4.2 SCoT引物筛选及多样性分析
  •     5.4.3 131份番石榴SCoT群体结构分析
  •     5.4.4 131份番石榴种质SCoT聚类分析
  •   5.5 131份番石榴种质资源SSR、SRAP和 SCoT标记比较分析
  •     5.5.1 三种标记遗传信息量检测效率分析
  •     5.5.2 三种标记Mantel相关性比较
  •     5.5.3 三种标记聚类结果比较
  •   5.6 小结与讨论
  •     5.6.1 小结
  •     5.6.2 讨论
  • 第六章 结论
  •   6.1 研究结论
  •   6.2 研究创新点
  •   6.3 后期工作展望
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 马泽华

    导师: 胡位荣

    关键词: 番石榴,表型性状,分子标记,遗传多样性,群体结构

    来源: 广州大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 生物学,生物学

    单位: 广州大学

    基金: 广东省省级科技计划项目(2014A020208007,2015A020209190,2016A020210137)

    分类号: Q943

    总页数: 101

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