西藏核桃种质资源遗传多样性研究
物种种质资源是植物品种选育的重要物质基础。我国西藏地区分布着大量的核桃农家类型与泡核桃天然林，对于发掘核桃种质资源具有很高的研究价值。本研究通过实地调查、群落结构、表型性状、营养成分、物候期特点、分子标记等不同层面的分析，初步弄清了西藏核桃属植物资源的分布状况和遗传多样性特点。为西藏核桃种质资源的发掘和保护提供科学依据；主要研究结果： 1.通过实地调查，发现西藏存有核桃、泡核桃、野核桃三种核桃属植物。其中野核桃为天然类型，调查中只在日喀则地区的吉隆县与林芝地区林芝县东久乡发现有少量的零星分布。核桃为实生农家类型，集中分布在藏南与藏东南两大亚地区。藏南主要在沿雅鲁藏布江中上游，藏东南地区集中在澜沧江、怒江上游地区。垂直分布在海拔1500–4100m范围内，集中分布在海拔2200–3500m。泡核桃主要分布在喜马拉雅山北麓，念青唐古拉山东南端及雅鲁藏布江下游地区，垂直分布范围在海拔1800–3400m，有实生农家类型与天然林两种。农家类型从雅鲁藏布江中游米林县开始直到波密都与核桃混生，在波密一带最为集中。天然林主要分布在林芝东久至波密索通一带海拔2200–3200m的森林中，另外在藏南喜马拉雅山南坡谷地亚热带气候区的吉隆、亚东、错那等地还有少量泡核桃天然林分布。 2.核桃天然林群落结构特征调查显示：在群落中共出现种子植物33科47属55种，群落的表征科为蔷薇科和菊科。群落层次结构明显，可分为乔木层、灌木层、草本3个层次及层间植物，其中灌木层与乔木层的中下层个体数量占有较大优势。伴生落叶树种主要以蔷薇科、樟科植物为主，常绿阔叶树种主要以壳斗科和五加科为主。物种的重要值计算结果显示，在乔木层中核桃的重要值为161.63，占有绝对优势，通麦栎其次，但重要值仅为52.54，排在第三位的是针齿泡仔，为26.08。年龄结构显示核桃种群呈双峰型，具有继续稳定发展的趋势，亚优势种通麦栎的年龄结构呈增长型发展趋势。 4.西藏核桃农家类型坚果表型多样性分析结果显示：9个数量性状中变异程度最高的是坚果重，变异系数为27.32％，其次为果壳厚，为22.0%。变异程度最低的是坚果横径，变异系数为10.8%。3个数量性状的变异类型不多，多数集中在中间类型。多数性状之间表现出较大的相关性。主成份分析提取出了3个主要的变异因子，占到总变异的82.8%。12个形态性状的平均变异类型达8.17个，平均遗传多样性指数(I)为1.834，表现出丰富的遗传多样性。从遗传关系上将86份核桃资源划分为5大组群，各个组群表现出独特的特点，但组群与资源的地理来源没有明显的相关性。 5.西藏核桃农家类型脂肪成分分析结果显示：100g核桃仁中总脂肪含量的变化范围在64.61–74.36g之间，主要集中在68–72g之间，均值为70.28g。100g核桃仁中饱和脂肪酸的变化范围为3.92–9.56 g，单不饱和脂肪酸的变化范围为12.15–29.23g，多不饱和脂肪酸含量变化范围为24.27–50.4g，不饱和脂肪酸的变化范围为51.45–67.79g。脂肪酸组成成分表现出了较大的变异程度，主要体现在单不饱和脂肪酸含量的差异上。西藏核桃果仁中单不饱和脂肪酸含量较高均值为19.86g/100g，多不饱和脂肪酸的含量处于中等水平，均值为41.6g/100g。其主要成分亚油酸/亚麻酸比值为5.17，集中在4.0–6.0之间。居群间只有饱和脂肪酸达到差异显著水平，其余的性状在居群间均未达到显著差异。 6.开花物候期调查结果显示：西藏核桃开花时间最早的地区是朗县核桃，其雄花始花时间为4月10、11日，雌花始花时间为4月8、9日左右。开花最晚的是米林地区核桃，其雄花始花时间为4月26、27日，雌花为4月28日左右。一共调查了256株树，其中雌先型占54.3%，雄先型占45.7%。有10.55%表现出侧花芽结果的性状。花器官的其他质量性状变异类型较少，居群间也没有明显的变异分化。91.27%的植株雌花数量为2–3朵，7.55%达到5朵，1.18%达到10朵。雄花序发育完全后长度在5.8–24.2cm之间，平均值为12.9。雄花序小花数范围在72–156之间，均值为112.4朵。 7.泡核桃天然居群的遗传多样性分析结果显示：12对SSR引物在西藏泡核桃居群81个个体中检测到了107个等位基因，占泡核桃居群等位基因总数的90.68%。多态位点百分率为100%，平均观察等位基因数Na=8.92，有效等位基因Ne=3.93，平均期望杂合度He=0.678。5个居群的遗传多样性高低依次为：东久拉月>云南丽江>东久排龙>西藏吉隆>四川冕宁。可以看出西藏泡核桃天然居群的遗传多样性在全国范围内属于较高的水平。西藏泡核桃居群的(FST)平均值为0.059，基因流平均为4.021。显示西藏泡核桃居群间基因交流频繁。居群的平均FIT值为0.068，平均FIS值为0.01，说明无论在总体水平还是居群内个体间，西藏泡核桃居群都表现为杂合不足，轻微的偏离哈温平衡的现象。 西藏核桃居群遗传多样性分析结果显示：利用12对SSR引物在核桃居群225个个体中一共检测到143条等位基因，多态位点百分率为100%。西藏核桃居群135个个体中检测到131个等位基因，其中25个等位基因为西藏核桃居群特有。居群平均等位基因数为10.92，平均有效等位基因数3.53。观察杂合度(Ho)为0.497，期望杂合度(He)为0.605。9个居群的遗传多样性高低依次为：云南中甸>西藏芒康>西藏波密>西藏八一>西藏朗县>西藏加查>山西汾阳>西藏米林>新疆巩留。可以看出西藏核桃居群的遗传多样性要普遍高于内地其它核桃居群。西藏核桃居群间的(FST)值平均值为0.114，基因流 Nm平均值为1.946。西藏核桃居群的平均FIT值为0.163，平均FIS值为0.055，说明无论在总体水平还是居群内个体间，西藏核桃居群都表现为一定程度的杂合不足，偏离哈温平衡的现象。 12对SSR多态性引物对86个核桃优树材料进行扩增。利用这些引物共检测出119个等位基因变异位点，平均每个位点检测到的等位基因数为9.92个，平均有效等位基因数3.34。优树资源包括了随机取样资源居群中90.84%的遗传多样性。其居群的期望杂合度值为0.588，略低于西藏核桃总体的期望杂合度值0.605。优树资源的聚类图显示基于SSR标记数据的聚类模式与资源的地理来源以及利用表型性状数据分出的组群都没有明显的相关性。 8.核桃与泡核桃两个种的SSR分子标记及序列分析结果显示：在长度为645bp的ITS序列中，出现7个变异位点，所占比率为1.09%。多态性位点1个，所占比率为0.16%，序列高度相似。SSR标记一共扩出了65个等位基因，其中三家村居群与其宗居群的遗传距离最近为0.119，遗传距离最远的为MN居群与HS居群，为0.522。种间居群遗传距离与种内遗传距离相近，种间差异不明显。结果表现出支持两个种应为不同的地理生态型。
核桃;种质资源;群落结构;形态特征;遗传多样性
中国林业科学研究院
博士
林木遗传育种
裴东
2010
中文
S664.1
126
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）