基于SSR标记的3个黄檀属珍贵红木用材树种遗传多样性研究

发布时间：2020-11-10 14:43

　　 本研究基于降香黄檀叶片转录组数据,开发在交趾黄檀和东京黄檀中具有通用性的SSR标记。利用新开发的SSR标记研究降香黄檀(251个个体)、交趾黄檀(70个个体)和东京黄檀(67个个体)的遗传多样性及遗传结构,评价各群体的遗传多样性水平,探讨影响群体间和群体内遗传变异的因素,为这3个濒危黄檀属树种资源的科学保护与有效利用提供理论依据。研究结果如下:(1)降香黄檀叶片转录组测序获得115292条Unigenes,通过SSR检索程序,从中搜索出35774个潜在SSR标记位点,从潜在位点中选择并设计合成192对SSR引物。通过验证,最终获得19个在3个黄檀属树种中具有通用性的SSR标记。SSR标记在60个黄檀样本中共检测到112个等位基因,每个标记检测到3-13个等位基因(Na),多态性信息含量(PIC)变幅为0.38-0.75。降香黄檀、交趾黄檀和东京黄檀群体的平均观测杂合度(Ho)和平均期望杂合度(He)依次为0.34、0.40,0.29、0.33和0.27、0.32。经UPGMA聚类分析发现19个通用SSR标记将60个样品按3个黄檀属树种分成3类。(2)19个SSR标记在野生降香黄檀群体(42个个体)中共检测到54个等位基因,GD(Nei's基因多样性)、Ho和He分别为0.36、0.28和0.37,表明该野生群体为中度遗传多样性水平。在7个野生群体中,遗传多样性水平最低的是HNQS(海南文昌市和三门坡镇,He=0.31),最高的是HNCJ(海南昌江,He=0.40)。AMOVA分析结果显示只有3%差异来源于群体间,高达97%的差异存在于群体内。STRUCTURE分析(群体遗传结构分析)、主坐标分析(PCoA)和邻接进化分析(NJ)结果均显示7个群体可分成2大类:一类由海南海口(HNHK)、海南白沙(HNBS)、海南乐东(HNLD)和海南东方(HNDF)4个群体组成;另一类由海南文昌和三门坡镇(HNQS)、海南昌江(HNCJ)和海南五指山(HNWZS)组成。Mantel检测显示7野生群体间遗传差异与遗传距离(r=0.83,P0.05)和地理距离(r=0.22,P0.05)相关。(3)研究异地保护群体CM(96个实生苗个体)、JJ(88个嫁接个体)和就地保护群体HN(42个野生个体)共226个降香黄檀种质遗传多样性及群体结构。结果表明19个SSR标记在226个个体中共检测到75个等位基因,其中CM、JJ和HN 3个群体的uHe(无偏期望杂合度)依次为0.38、0.37和0.37。经均值T检验发现3个保存群体的遗传参数无显著差异,AMOVA分析结果表明3个群体间仅有1%的差异,说明异地保存和就地保存的降香黄檀群体间遗传多样性水平相当。STRUCTURE分析结果表明CM可聚为4个纯亚类(CM1-CM4),JJ为3个纯亚类(JJ1-JJ3),HN为2个纯亚类(HN1-HN2)。AMOVA分析表明分别有13%(CM)、11%(JJ)和10%(HN)的遗传变异来源于各保存群体的亚类群间,说明异地保存群体的遗传变异水平要略高于就地保存群体。3个保存群体间遗传多样性的对比分析结果表明异地保存为有效的降香黄檀资源保存方式。(4)利用19个SSR标记研究来自整个华南地区的251个降香黄檀种质遗传多样性,GD、I(香农多样性指数)、Ho和He依次为0.38、0.65、0.33和0.38,表明该群体的遗传多样性为中度水平。STRUCTURE分析显示251个个体可聚为4个纯合亚类。AMOVA分析结果表明有11%遗传变异源于亚类群间,各亚类群间Pairwise Fst变幅为0.031-0.095,表明整个群体处在中等偏低的遗传分化水平。利用PowerCore软件构建降香黄檀核心种质库,该核心库用31个降香黄檀个体代表原来群体所有遗传变异性水平。(5)利用黄檀属通用SSR标记分别对70份交趾黄檀种质(泰国和柬埔寨)和67份东京黄檀种质(越南)的遗传多样性进行评价。19个SSR标记在交趾黄檀和东京黄檀中分别有13个和19个具有多态性,检测到71和65个等位基因。在交趾黄檀中Ho、He和I依次为0.28、0.37和0.80,在东京黄檀中Ho、He和I依次为0.24、0.31、0.56,表明现有2个黄檀属树种资源的多样性水平为中度偏低,为更好地开发利用这些资源,应对交趾黄檀和东京黄檀的种质材料进行补充收集。
【学位单位】：东北林业大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S792.28
【部分图文】：

?东北林业大学博士学位论文（２）利用新开发的ＳＳＲ标记研宄我国特有珍贵用材树种降香黄檀野生群体的遗多样性和遗传结构，探寻该物种野生群体濒危原因。为有效制订降香黄檀的保护和育策略提供必要的遗传背景信息。??（３）利用开发的ＳＳＲ标记研宄就地保存和异地保存的降香黄檀群体遗传多样性。??对就地保存和异地保存的降香黄檀群体内的遗传变异情况进行详细分析，对比降香黄资源就地保存与异地保存的效果，为降香黄檀高效保护策略的制订提供科学依据。??（４）利用开发的ＳＳＲ标记对２５１个降香黄檀种质的遗传多样性和遗传变异进行深??入研宄，通过ＰｏｗｅｒＣｏｒｅ软件构建降香黄檀核心种质库，以期为降香黄檀的遗传改良和??种质资源的有效利用提供参考依据和核心材料。??（５）利用开发的黄檀属通用ＳＳＲ标记分别对７０份交趾黄檀种质（泰国和柬埔寨）??和６７份东京黄檀种质（越南）的遗传多样性进行评价，详细分析交趾黄檀及东京黄檀群??体内的遗传变异性水平，以期为交趾黄檀和东京黄檀种质材料的补充收集、遗传改良和??杂交育种等研宄提科学依据和重要的材料支持。??１．４．３技术路线??本研究的技术路线如图１－２所示。??

Ｆｉｇ．?２－２?Ｓｐｅｃｉｅｓ?ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｆｏｒ?Ｄ．?ｏｄｏｒｉｆｅｒａ??２．３．２转录组数据注释??对所有比对成功的Ｕｎｉｇｅｎｅｓ进行功能注释，注释结果如图２－３所示。在ＧＯ数据库??中（图２－３ａ），执行细胞组成功能（Ｃｅｌｌｕｌａｒ?ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）?Ｕｎｉｇｅｎｅｓ有４８３７９条，其中隶??属于质膜（５３４６条）、细胞器组分（３３３６条）、细胞器（６３５３条）、细胞组分（９４５８??条）、细胞（９４６２条）、膜要素（４９１２条）和大分子复合物（６２００条）等功能分类的??Ｕｎｉｇｅｎｅｓ数量均超过１０００条，其他都在７００条以下。执行分子功能（ＭｏｌｅｃｕｌａｒｆＵｎｃｔｉｏｎ）??的共有３８４２８条Ｕｎｉｇｅｎｅｓ，其中大于１０００条有：结构分子活性１２２３条、催化活性??１４６６９条、结合１７７１２条、转运活性２１２６条。涉及降香黄檀生物过程功能（Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ??ｐｒｏｃｅｓｓ）的序列有８０４５７条，其中最多的是参与细胞过程，有１８１３１条，其次是代谢过??程有１７３４３条，还有１３５３６条参与单机体过程。??根据ＫＯＧ功能分类（图２－３ｂ）?，?１７８６０条Ｕｎｉｇｅｎｅｓ被分为２６个功能簇。其中，最??大的一簇是通用功能预测（Ｇｅｎｅｒａｌ?ｆｉｍｃｔｉｏｎ?ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ），含有２９８７条Ｕｎｉｇｅｎｅｓ，占到总??－１

４３．２％?（８３个）和３４．４％?（６６个）在交趾黄檀和东京黄檀中成功扩增出产物。其中，６３??个ＳＳＲ标记同时在３个树种中产生特异性条带，占到总量的３２．８％。然后，从６３个中随??机选择了?２２个ＳＳＲ标记，合成荧光引物进行毛细管电泳（图２－４），最终有１９个ＳＳＲ标??记在６０个黄檀属中表现出多态性（表２－６），并检测到１１２个等位基因。每个ＳＳＲ标记??的观测等位基因数为３？１１个，平均为５．８９个。观测杂合度（丑。）和期望杂合度（私）??的变幅分别为０．０５？０．６５和０．４４？０．７９。平均多态信息含量（ＰＪＣ）为０．５９，变幅为０．３８??（Ｓ０１）？０．７５?（Ｓ２６）。其中，１５个ＳＳＲ标记的尸／Ｃ值高于０．５，表明７８．９％的ＳＳＲ标记??为筒多态性标记。??３?２１０?２２０?２３５?２ｍ?２＾?２ｍ?２ＳＳ?２＾?３００?３１０?３２０?３３Ｓ?３４０?３Ｓ０?３６Ｓ?３７０?３８０?３＾３?４＆Ｄ?４１Ｄ??２００００－??１Ｓ（０００－??ｔ。娜：??ｏｉ．?＿ｉ＿＿Ｊ?ｌ?ｉ?Ｉ?ｉ???＾２］??ｂ?２ｔＳ?２２０?２３０?２＾３?２Ｓ０?２Ｔ０?２ｍ？?＾５０?３１０?３２０?３４Ｄ?３＾?３７Ｓ?３８０?３９０?４００?４１０??２０，￡ＫＫ３－??１Ｓ娜??ｍ舰」??５娜－???１?Ｉ－?，，?１?１?ｉ?－?Ａ??ｃ?Ｅ３??２１０?２＾０?５＾?２—?２５５?２ＪＱ?２８Ｓ?３１Ｓ?３２Ｓ?３ｙ?３４Ｓ?３Ｓ０?３？０?３９Ｑ?４＾?４１０??１５，０００＾??１０
【参考文献】

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2 吴师强;李大周;陆文;杨众养;黄国宁;;越南黄花梨育苗及造林技术试验研究[J];热带林业;2014年04期

3 张贝;徐峰;;5种假冒降香黄檀木材解剖构造及识别研究[J];绿色科技;2014年09期

4 陈美红;刘小金;徐大平;杨曾奖;张宁南;;越南黄花梨育苗技术[J];林业实用技术;2014年07期

5 吴师强;李大周;陆文;杨众养;黄国宁;;越南黄花梨形态特性及引种植物名称研究初报[J];热带林业;2013年03期

6 杨云;孟慧;吴翼;陈波;甘炳春;;降香黄檀SRAP分子标记的引物筛选[J];江西农业学报;2011年03期

7 杨曾奖;徐大平;曾杰;郭俊誉;林清锦;姚庆端;;南方大果紫檀等珍贵树种寒害调查[J];林业科学;2008年11期

8 徐大平;杨曾奖;梁坤南;张宁南;曾杰;;华南5个珍贵树种的低温寒害调查[J];林业科学;2008年05期

9 杨新全;冯锦东;魏建和;李榕涛;何明军;杨成民;;我国特有濒危药用植物降香黄檀遗传多样性研究[J];世界科学技术-中医药现代化;2007年02期

10 何明通;;海南岛降香资源的调查[J];中药材;1987年06期

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2 麻永红;东京黄檀种子生物学及幼苗生长变异研究[D];中国林业科学研究院;2016年

本文编号：2878050