沙鞭群体遗传结构及抗旱生理研究
沙鞭（Psammochloa villosa）是禾本科（Poaceae）沙鞭属（Psammochloa）的一种典型的根茎类沙生草本植物，主要分布于内蒙古高原及邻近沙区。沙鞭因草质柔软，营养价值高，是我国中西部沙漠地区的重要牧草。本研究基于微卫星分子标记技术和生理指标的测定，共同探讨沙鞭群体遗传结构及干旱适应性机制，为沙鞭种质资源的保护和利用以及牧草品种改良和新品种选育提供参考依据。主要研究结果如下： ⑴基于沙鞭转录组数据筛选出较高多态性引物13对，用于沙鞭群体遗传结构分析。SSR位点在居群水平上多态性百分率为77.1%；等位基因数共104个，各个位点在3~14之间，平均为8个；有效等位基因数（Ne）介于1.362~2.546，均值为1.776；Shannon信息指数（I）为0.567，各位点在0.278~0.946范围内；PIC值在0.317~0.747之间，均值为0.511。上述结果表明，本研究筛选SSR引物具有较高的多态性。 ⑵沙鞭平均观测等位基因为2.140，P31观测等位基因和特有等位基因最高，分别为3.462和0.462；基因流大小在0.097~1.956之间，平均值为0.675；遗传分化系数大小在0.113~0.721范围内，均值为0.356，说明沙鞭群体间基因交流较少，并存在较大的遗传分化。Mantel检验结果表明，遗传距离与地理距离之间存在显著正相关性（r=0.291，P=0.010），从而进一步印证AMOVA分析结果。沙鞭群体水平上固定指数F均值为-0.360，表现为杂合子过剩的现象，由此表明沙鞭进化过程中对环境的适应能力较强。 ⑶基于贝叶斯聚类分析，沙鞭分为Group1和Group2两个类群，分别位于阴山山脉的两侧。其中，Group2基因库占主导地位，包括了沙鞭的大部分居群，这与PCoA、UPGMA系统发育分析结果均一致，认为对环境强的适应能力和地理隔离是现有遗传结构产生的主要原因。除此之外，PCoA、UPGMA系统发育分析结果表明，距离较近的居群间亲缘关系不一定近。 ⑷在0%、10%和20%三种不同浓度PEG-6000溶液胁迫下，沙鞭种子萌发期特征指标（发芽率、发芽势、活力指数、发芽指数、萌发抗旱指数、胚芽长）均存在显著性差异（P＜0.05）。除发芽指数随着PEG-6000浓度的升高呈先降低后升高趋势外，其它测定指标均随胁迫强度增加而下降。 ⑸相对发芽率、相对发芽势、萌发抗旱指数、抗旱活力指数4个不同的萌发生理指标之间具有极显著相关性（P＜0.01），因此可以作为沙鞭抗旱性评价的重要指标。综合萌发期耐旱隶属函数值评价结果和UPGMA聚类结果，本研究筛选出抗旱性较强的沙鞭种质资源，来自内蒙古苏尼特左旗的P4居群（综合耐旱值0.748）和内蒙古苏尼特右旗P7居群（综合耐旱值0.953）。 ⑹不同PEG-6000浓度梯度下，幼苗期6个特征性生理指标（超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性、丙二醛含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总含量）存在显著差异（P＜0.05）。随着干旱胁迫增加，沙鞭幼苗POD活性、MDA含量、叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素总含量均呈上升趋势，而SOD活性则表现为先上升后下降趋势。综合6个生理指标隶属函数值计算表明，内蒙古阿拉善右旗的P16居群（综合耐旱值0.630）抗旱性最强。 ⑺沙鞭天然居群22个地理气候因子与幼苗期6个生理指标相关性分析表明，MDA含量与海拔因子显著正相关，与年均温偏差（bio7）等气候因子显著负相关（P＜0.01）。主成分分析（principal component analysis，PCA）表明沙鞭居群海拔与最湿季平均温度（bio8）正相关，最干月降雨量（bio14）等气候因子对沙鞭地理分布贡献最大。冗余分析（redundancy analysis，RDA）结果显示，海拔等9个地理气候因子显著影响沙鞭幼苗生理特征。且高温、高海拔和高纬度居群，幼苗POD、SOD活性、MDA含量以及叶绿素含量较高。证明沙鞭野生种质地理分布差异，对其萌发幼苗SOD、POD活性、丙二醛含量、叶绿素含量的倾向性不同。
沙鞭种植;品种选育;遗传结构;抗旱性
青海师范大学
硕士
植物学
苏旭;刘玉萍
2021
中文
S543.03
2021-11-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）