杨属植物的ISSR与AFLP指纹分析及应用研究
对品种的准确鉴定和遗传多样性及遗传相关性的了解不仅是杨树遗传研究和育种工作的基础，而且对杨属植物的品种管理和生产栽培也具有十分重要的意义，而与发达国家相比，目前我国杨属植物育种水平较低、科研经费较少，因此迫切需要研究人员开发出具有低成本、可快速处理大批材料、准确可靠等特点的可对杨属植物进行品种鉴定和遗传多样性与遗传相关性分析的方法。
本项研究采用ISSR和AFLP技术，对杨属(PopulusL.)白杨组(Populus)、黑杨组(Aigeiros)、青杨组(Tacamahace)及青杨组×黑杨组(Tacamahace×Aigeiros)的47个我国优良品种(无性系)进行了鉴定、遗传多样性及遗传相关性的研究，探讨了多态性DNA带的数目及组合对杨属植物品种鉴定与遗传相关分析结果的影响，进而通过比较ISSR与AFLP的优缺点分析了两种分子标记技术作为高通量的杨属植物品种鉴定和遗传相似性估计方法以建立我国杨属植物品种分子身份证数据库的潜力。
结果显示：有3条ISSR引物和9对AFLP引物可在杨属植物品种中产生清晰可辨的指纹图谱；参试品种的ISSR与AFLP多态性带百分比分别为83.77％和82.62％，其中，白杨组、黑杨组、青杨组和青杨组×黑杨组品种的多态性带百分比分别为35.51％、62.07％、60.61％和52.17％，而黑杨组中欧美杨品种和美洲黑杨品种的AFLP多态性带百分比分别为66.02％和55.52％；白杨组、黑杨组、青杨组和青杨组×黑杨组组内品种间的ISSR与AFLP平均相似系数分别为0.819，0.781、0.731和0.689，黑杨组中欧美杨品种间和美洲黑杨品种间的平均相似系数分别为0.640和0.743。基于两种分子标记技术的聚类分析产生的结果较为相似，结合主坐标分析可将实验品种分为四个大类，它们分别代表了白杨组的品种、胡杨组的品种、具有异源起源的黑杨组/青杨组/青杨组×黑杨组的品种和我国原生的黑杨组/青杨组/青杨组×黑杨组的品种，而按照AFLP数据，可将黑杨组品种分为欧美杨品种和美洲黑杨品种这两个亚类。
就多态性带的数目及组合对杨属品种鉴定与遗传相关分析的影响进行了分析，结果发现：相似性分析结果的准确性随着多态性带数目的增加而增加，但是增加的速度却随着多态性带数目的增加而降低，而且引物对越少，由引物对数目相同的不同引物对组合所得结果间的差异就越大；如果从实验结果的可靠性与成本两个方面综合考虑，那么可用于黑杨组品种鉴定与遗传相似性分析的最优AFLP引物对组合分别为E-AAG×M-CAG/E-AAC×M-CAG和E-ACT×M-CAG/E-ACT×M-CAA/E-AAC×M-CAG/E-ACT×M-CTA/E-ACT×M-CTT/E-ACT×M-CAT。
本项研究首次利用分子标记技术对我国杨属植物优良品种进行了鉴定、遗传多样性及遗传相关性的研究。结果发现：所有的实验品种都可以用其ISSR或AFLP指纹图谱加以明确鉴定；我国杨属植物品种遗传多样性的总体水平较高，但美洲黑杨品种具有较低的遗传多样性，其中一些品种的混合种植存在着与推广单一无性系类似的危险，此外白杨组的品种也可能具有较低的遗传多样性；青杨组和黑杨组品种间的遗传相似性较高，而美洲黑杨种内品种间具有紧密的遗传相关性，这与我国绝大多数黑杨品种是由I-69、I-63以及山海关杨等少数几个品种为亲本选育而成的实际情况相符合。
本研究独创性地提出了在对植物进行品种鉴定和遗传相似性估计时筛选最优引物(对)组合以降低试验成本的方法。研究发现：明确鉴定22个美洲黑杨和欧美杨品种至少需要使用2对AFLP引物；进行相似性分析时，使用大约220条多态性带或6对AFLP引物，品种间相似系数的变异系数为5％，若使用大约160条多态性带或4对AFLP引物，则可得到初步的实验结果。
本项研究首次建立了可用于杨属品种鉴定、遗传多样性分析及遗传相关研究的ISSR分析体系，进而分析了两种分子标记技术作为高通量的杨属植物品种鉴定和遗传相似性估计方法的潜力。结论认为：在使用ISSR和AFLP标记技术对杨属品种进行遗传相关分析时，所得到的结果与它们的起源或系谱是基本一致的，不仅可将品种按组或种进行分类，而且大体上能够区分我国原生品种和外来品种；ISSR和AFLP均可用于杨属品种大样本的鉴定和遗传多样性与遗传相关的快速分析，ISSR简单易行，而AFLP则具有较高的分析效率和重复性，但用两种标记技术所得到的结果间存在一定差异，因而在对杨属品种进行遗传相关分析时有必要同时使用ISSR和AFLP这两种分子标记技术。
林木育种;杨属;白杨;黑杨;青杨;生物多样性;指纹分析
南开大学
博士
遗传学
宋文芹
2006
中文
S792.11
125
2007-07-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）