瀕危植物長(zhǎng)序榆遺傳多樣性及對(duì)水分適應(yīng)性研究.pdf

1、長(zhǎng)序榆(Ulmus elongata)，屬于榆科植物，是1979年發(fā)現(xiàn)的一個(gè)榆屬新種，落葉喬木，為國(guó)家Ⅱ級(jí)重點(diǎn)保護(hù)植物。由于受環(huán)境變遷和人類活動(dòng)的影響，長(zhǎng)序榆的生境出現(xiàn)嚴(yán)重的片段化，種群規(guī)模和種群內(nèi)個(gè)體的數(shù)量逐漸減少，因此必須要開展對(duì)長(zhǎng)序榆種群瀕危原因的研究，以期為制定合理和有效的保護(hù)措施提供依據(jù)。
　　 本文從宏觀和微觀兩個(gè)方面，在分子生物學(xué)和植物生理學(xué)的基礎(chǔ)上對(duì)長(zhǎng)序榆進(jìn)行了研究。通過ISSR標(biāo)記技術(shù)，對(duì)長(zhǎng)序榆種群的遺傳多樣性

2、和遺傳變異進(jìn)行研究，探討種群間的遺傳結(jié)構(gòu)和種群間的基因交流，從微觀方面闡明長(zhǎng)序榆瀕危的原因;并從生理學(xué)的角度來(lái)研究外界環(huán)境尤其是水分脅迫對(duì)長(zhǎng)序榆生長(zhǎng)的影響，從宏觀方面闡明環(huán)境改變對(duì)長(zhǎng)序榆的正常生長(zhǎng)造成的影響，揭示長(zhǎng)序榆對(duì)不同環(huán)境條件的適應(yīng)過程和對(duì)策，以期對(duì)長(zhǎng)序榆保護(hù)策略的制定提供一定的科學(xué)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　 1、通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)兩種方法對(duì)影響長(zhǎng)序榆ISSR-PCR反應(yīng)的反應(yīng)程序和反應(yīng)體系進(jìn)行了優(yōu)化，最終確定長(zhǎng)

3、序榆ISSR-PCR的反應(yīng)程序?yàn)?94℃預(yù)變性3min，94℃變性30s，特定退火溫度下（隨引物不同而設(shè)定）退火30s，72℃延伸60s，共35個(gè)循環(huán)，然后72℃延伸10min，4℃保存。反應(yīng)體系總體積為25μl，其中包括:2.5μl Buffer(含Mg2+)，50ng模板DNA，1.2μmol/L引物，0.2 mmol/L dNTPs和2.5U的Taq酶。其中Taq酶對(duì)ISSR-PCR的影響最為顯著，其次為引物濃度，dNTPs對(duì)PC

4、R的影響最小。并利用優(yōu)化好的反應(yīng)程序和反應(yīng)體系成功篩選了11條ISSR引物用于長(zhǎng)序榆遺傳多樣性的研究。
　　 2、利用11條ISSR引物對(duì)7個(gè)長(zhǎng)序榆種群的遺傳多樣性和遺傳分化進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:11條引物共擴(kuò)增出了85條條帶，其中70條條帶為多態(tài)性條帶，多態(tài)性百分率(PPB)介于33.33％～100％之間。在物種水平上，長(zhǎng)序榆的遺傳多樣性較高(PPB=82.35％，I=0.3959，H=0.2585);在種群水平上，長(zhǎng)序榆的遺

5、傳多樣性則較低(PPB=29.07％，I=0.1733，H=0.1191)。種群間的遺傳分化系數(shù)(Gst=0.3682)表明，長(zhǎng)序榆種群已經(jīng)產(chǎn)生了遺傳分化，并且種群間的遺傳分化小于種群內(nèi)，AMOVE分析驗(yàn)證了這一結(jié)論，并進(jìn)一步證明了在長(zhǎng)序榆種群之間和種群內(nèi)部都產(chǎn)生了顯著的遺傳變異(P＜0.001)?；蛄鱊m為0.858，這說(shuō)明長(zhǎng)序榆種群間基因交流程度有限，這是導(dǎo)致長(zhǎng)序榆種群產(chǎn)生遺傳分化的最主要原因。UPGMA聚類分析表明:長(zhǎng)序榆的7個(gè)

6、種群可以分成2支，其中福建南平(FJNP)單獨(dú)一支，浙江臨安(ZJLA)和安徽歙縣(AHSX)、浙江松陽(yáng)(ZJSY)和浙江遂昌(ZJSC)先聚在一起，然后與浙江開化(ZJKH)和江西武寧(JXWN)聚在一起。Mantel檢驗(yàn)表明長(zhǎng)序榆各種群間的遺傳距離與地理距離間存在極顯著的正相關(guān)性(r=0.7015，P=0.007)。
　　 3、以福建南平引種回來(lái)的長(zhǎng)序榆幼苗為試驗(yàn)材料，設(shè)置七個(gè)處理水平:對(duì)照組(CK)、輕度干旱(T1)、中度

7、干旱(T2)、重度干旱(T3)、飽和狀態(tài)(T4)、輕度水澇(T5)、中度水澇(T6)，研究不同的水分條件對(duì)長(zhǎng)序榆幼苗脂質(zhì)過氧化及抗氧化系統(tǒng)的影響。研究發(fā)現(xiàn)，水分脅迫初期，與對(duì)照組相比長(zhǎng)序榆幼苗體內(nèi)的細(xì)胞質(zhì)膜透性、MDA含量和·OH含量呈上升趨勢(shì)，但是變化不明顯，葉綠素含量、Fo、Fm、Fv/Fm、ETR、Yield等有所下降，同時(shí)長(zhǎng)序榆幼苗體內(nèi)的保護(hù)系統(tǒng)開始發(fā)揮作用，POD、SOD活性有所上升，植物體清除活性氧的速率較快，Pro和可溶性

8、糖含量也呈上升趨勢(shì)，有效降低了細(xì)胞的滲透勢(shì)，保證了膜系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為了防止光氧化對(duì)自身造成的傷害，NPQ上升，即光能轉(zhuǎn)化為熱能的比例升高。隨著水分脅迫的持續(xù)，長(zhǎng)序榆幼苗自身的防御系統(tǒng)不能夠阻止活性氧對(duì)植物體造成的傷害，POD、SOD活性開始下降，Pro和可溶性糖含量上升，而細(xì)胞質(zhì)膜透性、MDA含量和·OH含量顯著上升，NPQ也呈上升趨勢(shì)，葉綠素含量、Fm、Fv/Fm、ETR、Yield等持續(xù)下降，中度干旱和重度干旱在第20天時(shí)Fo有所上

9、升，可能是產(chǎn)生了不可逆失活，此時(shí)使活性氧的增加超出了細(xì)胞的清除能力，導(dǎo)致活性氧積累增加，使得膜脂過氧化作用加重。在水澇脅迫初期，細(xì)胞質(zhì)膜透性、MDA、·OH含量在處理前期隨著水澇脅迫的加深還會(huì)低于對(duì)照組水平，葉綠素含量、Fo、Fm、Fv/Fm、ETR、Yield、NPQ都有所上升，這說(shuō)明長(zhǎng)序榆更適宜生長(zhǎng)在較濕潤(rùn)的環(huán)境中?；疑P(guān)聯(lián)度分析發(fā)現(xiàn)，水分對(duì)葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響較大，其次是SOD，說(shuō)明長(zhǎng)序榆幼苗的光合作用對(duì)水分的缺失較敏感。通過隸屬