苧麻種質(zhì)資源遺傳多樣性及分子標(biāo)記研究.pdf

1、苧麻（Boehmeria nivea L．Gaud）是我國最重要的韌皮纖維作物之一，在我國有著悠久的栽培和加工歷史，加入WTO后，市場需求和麻紡工業(yè)的發(fā)展，對優(yōu)良品種的需求越來越迫切。我國苧麻新品種選育雖然取得了較大的成績，但如要進一步提高顯得相當(dāng)困難，其主要原因是缺乏有效的種質(zhì)資源。此外，苧麻育種存在遺傳背景復(fù)雜，缺少純合的親本材料，品種選育困難及育種周期長等問題。
　　 高代自交無性繁殖系是苧麻雜交育種極其珍貴的親本材料，對

2、其進行遺傳多樣性研究，有利于苧麻種質(zhì)資源的收集、保存、鑒定和合理利用。我國野生種質(zhì)資源十分豐富，但是很多尚未開發(fā)利用。因此，苧麻野生種和栽培種野生類型種質(zhì)資源的考察、搜集、保存與鑒定，對于提高我國苧麻育種水平、促進苧麻產(chǎn)品的開發(fā)應(yīng)用、研究苧麻的親緣關(guān)系及起源等具有重要意義。
　　 本研究主要目的在于：（1）進行高代自交無性繁殖系的田間調(diào)查和聚類分析，篩選出農(nóng)藝性狀和品質(zhì)性狀均優(yōu)良的材料，進一步豐富雜交育種親本資源；（2）明確品質(zhì)

3、性狀和農(nóng)藝性狀的某些內(nèi)在聯(lián)系，建立通過田間農(nóng)藝性狀調(diào)查來預(yù)測部分品質(zhì)性狀的回歸方程；（3）建立適合苧麻自交無性繁殖系研究的RAPD、ISSR及SRAP等標(biāo)記體系；進行苧麻自交無性繁殖系的遺傳多樣性分析，為親本選配提供依據(jù)。（4）搜集一批苧麻野生種質(zhì)資源，探索其種內(nèi)、種間材料的遺傳多樣性和親緣關(guān)系。
　　 分子標(biāo)記能直接從DNA水平反映種質(zhì)之間的遺傳差異，是研究植物遺傳多樣性的有效工具。主要研究結(jié)果如下：
　　 1．應(yīng)用S

4、AS System for Windows V8.0統(tǒng)計分析軟件，根據(jù)7個農(nóng)藝性狀和3個品質(zhì)性狀指標(biāo)對供試90份自交無性繁殖系進行聚類。在Average Distance值為0.5時，可以將90份材料分為5個群，每個群又可以分為1-2亞組。研究表明在育種中，要選擇纖維細(xì)度較優(yōu)的自交無性繁殖系要在ClusterⅣ和ClusterⅤ兩個群組種選擇；而要選擇產(chǎn)量高的育種材料則在ClusterⅡ群組內(nèi)選擇。通過聚類分析發(fā)現(xiàn)了纖維細(xì)度極優(yōu)質(zhì)的4份

5、自交無性繁殖系材料（ClusterⅤ），纖維細(xì)度超過2000m/g的22份材料（ClusterⅣ），農(nóng)藝性狀優(yōu)良，高產(chǎn)潛力大的13份自交無性繁殖系材料（ClusterⅡ）。
　　 通過田間數(shù)據(jù)調(diào)查分析得知，農(nóng)藝性狀及品質(zhì)性狀之間存在相關(guān)關(guān)系。建立的農(nóng)藝性狀及品質(zhì)性狀多元一次回歸方程如下：y1=2800.82-1.41x1-525.18x2-73.15x3-3.20x4+8.56x5-675.51x6+2614.28x7+0.75

6、x8yz=13.28+0.07x1-2.28x2+1.83x3-0.37x4-0.13x5+13.95 x6-46.78x7-0.01xsy3＝4.57+0.01x1+0.35x2-0.01x3-0.02x4-0.06x5-0.47 x6+2.04x7
　　 y1表示纖維細(xì)度（m/g）；Y2表示斷裂強度（g）；Y3表示斷裂伸長率（％）。x1-x8分別表示株高（cm）、莖粗（cm）、功能葉片寬度（cm）、葉片長度（cm）、葉柄長（

7、cm）、葉緣鋸齒寬度（cm）、葉緣鋸齒深度（cm）和有效分株率（％）。
　　 2．優(yōu)化了苧麻RAPD分子標(biāo)記體系；用32個RAPD引物對40份自交無性繁殖系材料的DNA進行PCR擴增，共擴增出113條帶，多態(tài)性達(dá)到78.76％，Nei’s平均遺傳距離為0.2317，平均Shannon指數(shù)為0.3568。Mantel檢測得出的聚類結(jié)果和相似系數(shù)矩陣之間的相關(guān)系數(shù)為0.635，表明聚類結(jié)果很好的體現(xiàn)了種質(zhì)之間的遺傳關(guān)系。利用NTSY

8、s2.0軟件進行主成分分析，累計貢獻率為24.81％，第一主成分的貢獻率為10.47％，結(jié)果表明主成分分析和RAPD聚類結(jié)果不是很吻合。
　　 3．優(yōu)化了苧麻ISSR分子標(biāo)記體系；30條ISSR引物對40份自交無性繁殖系材料的DNA模板進行擴增和電泳檢測，總條帶數(shù)為116條，多態(tài)性達(dá)到78.45％，Nei’s平均遺傳距離為0.2405，平均Shannon指數(shù)為0.3679，每條引物擴增2-10條帶不等。按照材料的地理位置，將40

9、份自交無性繁殖系分為6個居群，多態(tài)位點百分率（pp）在23.28％-67.24％之間。Nei’s遺傳距離在0.0964-0.2285之間，Shannon指數(shù)在0.1408-0.3310之間。第一、第二、第三主成分的貢獻率分別為72.67％、5.36％和2.11％，累計貢獻率為80.15％，結(jié)果表明主成分分析與采用ISSR進行聚類的結(jié)果十分一致。
　　 4．優(yōu)化了苧麻SRAP分子標(biāo)記體系；有72條引物均能擴增出有較高穩(wěn)定性和重復(fù)性

10、、豐富多態(tài)性的帶型，條帶總數(shù)為386條，多態(tài)性達(dá)到72.80％，Nei’s平均遺傳距離為0.1889，平均Shannon指數(shù)為0.2969，每條引物擴增5-11條帶不等。根據(jù)材料的地理位置，將35份自交無性繁殖系分為6個居群，多態(tài)位點百分率（pp）在19.71％-58.81％之間。Nei’s遺傳距離在0.0794-0.1742之間，Shannon指數(shù)在0.1159-0.2699之間。第一、第二和第三主成分的貢獻率分別為13.02％、8.

11、47％和6.09％，累計貢獻率為27.58％。只有部分聚類結(jié)果與采用UPGMA方法聚類得出的結(jié)果一致，研究結(jié)果表明，RAPD、ISSR和SRAP標(biāo)記是進行研究苧麻自交無性繁殖系遺傳多樣性較好的方法。
　　 5．對2003-2007年采集到的45份蕁麻科野生材料進行ITS序列分析，以綠葉種苧麻（B．nivea var．tenacissima）、艾麻（Laportea cuspidata）以及冷水花屬3個種的ITS序列作為外類群。所

12、得序列采用Clustal X程序進行對位排列，并經(jīng)手工校正。利用MEGA3.1軟件對序列進行分析。啟發(fā)式搜索得到了最簡約樹，其中一棵樹樹長（tree length）777步，一致性指數(shù)（consistency index，CI）為0.6735，保留指數(shù)（reserved index，RI）為0.9407。聚類分析表明全部材料可以聚為4類7組，支持采用植物學(xué)性狀分類的結(jié)果，兩種不同聚類方法的分析結(jié)果基本一致。
　　 苧麻屬（Boe

13、hmeria Jacq．）21份材料單獨聚為一類，又可以分為3個亞組，第一亞組材料為序葉苧麻（B．clidemioides var．diffusa），其自展支持率（bootstrap values）為89％，主要采集自神農(nóng)架地區(qū)；第二亞組材料為水苧麻（B．macrophylla）；余下的7份白葉種苧麻（B．nivea L．）聚為一個亞組，主要包括栽培種及其栽培種野生類型。
　　 冷水花屬（Pilea Lindl．）的3份材料作為