山药种质资源的形态分类、SRAP标记分析及DNA指纹图谱初步构建

摘要

山药是薯蓣科(Dioscoreaceae)薯蓣属(Dioscorea)多年生缠绕性草本植物,其地下块茎富含多种营养和生物活性成分,具有良好的药食价值。山药在长期驯化栽培过程中形成了一系列地方品种,但通过审定少,在地区间引种与推广中缺乏统一命名标准,导致品种混乱。因此,通过山药种质资源大量收集分类和正确鉴别,对其开发和利用具有重要的意义。再则,SRAP分子标记在山药种质资源遗传多样性分析的应用还有待深入。本研究对我国13个省份的94份山药种质资源进行形态分类、编制分类检索表；利用SRAP分子标记系统分析其遗传多样性,并初步构建山药种质资源的DNA指纹图谱。主要研究结果如下:
　　 1.观察分析山药地上和地下部共25个农艺性状,利用DPS软件的系统聚类WPGMA法,绘制聚类分析树状图。当卡方值距离在3.17时,可将94份资源分为3大类,第Ⅰ类共70份、第Ⅱ类共19份、第Ⅲ类5份。当卡方值距离为2.38时,第Ⅰ类可分成两个亚类,同时第Ⅰ亚类在卡方值距离为2.12时再分出两个分枝。第Ⅱ类也在卡方值距离为2.12时,分成两个亚类。每个类群、亚类间都有明显的形态差异。根据形态特征将94份山药种质资源分为4大种:薯蓣(Dioscorea polystachya)、褐苞薯蓣(Dioscorea persimilis)、山薯(Dioscorea fordii)和参薯(Dioscorea alata)。4种类型的山药在叶部和地下块茎性状上差异较大。系统聚类分析结果中,第Ⅰ类第Ⅰ亚类的第一分枝资源为薯蓣,第二分枝为褐苞薯蓣；第Ⅱ亚类为山薯。第Ⅱ类和第Ⅲ类为参薯。根据形态特征记录和聚类分析,提出以肉色作为类型分类指标,块茎形状作为品种群分类指标,建立山药种质资源分类检索表。
　　 2.从49对SRAP引物中筛选出30对能产生稳定清晰可辨的扩增产物的引物,共扩增出754条DNA带,其中多态性条带616条,占总条带的81.7％。通过NTSYS2.10软件进行SHAN聚类、PROJECTION主成分分析,利用POPGENE软件估算遗传多样性参数,对山药种质资源进行遗传多样性分析。聚类结果表明:当遗传相似系数(GS)为0.822时,可将94份资源分为5类:第Ⅰ类包括20份、第Ⅱ类包括43份、第Ⅲ类包括7份、第Ⅳ类3份、第Ⅴ类包括21份。第Ⅰ、Ⅱ、Ⅱ、Ⅴ类分别为薯蓣、褐苞薯蓣、山薯和参薯,与形态学分类相一致；第Ⅳ类3份参薯资源具有零余子特征,在分子标记聚类中自成一类。基于遗传距离的主成分分析结果显示:第一与第二主成分可解释88.34％(82.10％和6.24％)的遗传总变异；在PCA图中,参薯与褐苞薯蓣可明显区分,而薯蓣与山薯不易区分,表明褐苞薯蓣与参薯遗传差异大,薯蓣与山薯则遗传分化较小。根据SHAN聚类分析结果得到5个群体,分析比较多态位点率、等位基因数、有效等位基因数、基因多样性和多样性指数等5个遗传多样性参数值,5个群体的遗传多样性水平表现为Ⅰ>Ⅴ>Ⅲ>Ⅱ>Ⅳ,第Ⅰ类(薯蓣)遗传多样性水平高；山药遗传群体间遗传分化系数为51.88％,大部分差异存在于群体之间,群体间遗传分化高。
　　 3.以供试94份山药种质资源的SRAP扩增条带为基础,建立起供试材料扩增条带指纹数据库的Excel文件。根据指纹图谱唯一性原则,采用DNA指纹数据分析软件,从30个多态性较高的SRAP引物组合中,选用了M6E6、M6E8、M6E9、MSE8、M9E6、M9E11、M10E10、M11E6、M11E11、M11E13、M12E11和M12E12等12对引物组合初步构建86份山药种质资源DNA指纹图谱,可用于山药种质资源的分子鉴定。

目录

文摘

英文文摘

引言

第一章 文献综述

1 山药种质资源的分布与品种鉴别研究进展

2 山药种质资源的育种栽培病理研究进展

3 山药种质资源的品质化学研究进展

4 山药种质资源的分子生物学研究进展

5 分子标记应用于山药种质资源研究进展

5.1 分子标记研究简况

5.2 SRAP分子标记技术的原理特点及应用

5.3 分子标记应用于山药种质资源研究

第二章 山药种质资源的形态学特征及分类研究

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 试验方法

1.3 形态观察

1.4 统计分析

2 结果与分析

2.1 山药种质资源形态特征分析

2.2 基于形态特征的山药种质资源聚类分析

2.3 山药种质资源植物学分类

3 讨论

第三章 山药种质资源的SRAP分子标记分析

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.2 试验方法

1.3 统计分析

2 结果与分析

2.1 SRAP扩增结果

2.2 基于SRAP分子标记的山药种质资源遗传多样性分析

2.3 基于SRAP分子标记的山药种质资源DNA指纹图谱初步构建

3 讨论

3.1 鉴别山药种质资源的重要性

3.2 基于SRAP分子标记的山药种质资源遗传特点

3.3 山药种质资源DNA指纹图谱初步探索与研究

参考文献

附录

致谢

硕士研究生期间发表论文