【摘 要】
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白杄(Picea meyeri Rehd.et Wils)是我国的特有树种而且也是分布较广的一个种。在山西省,河北省及内蒙古自治区均有广泛分布。树形优美,现是造林与园林绿化最主要的树种,是华北地区高山上部主要的乔木树种之一,宜作华北地区高山上部造林树种。其具有重要的生态价值及经济价值。对于物种来说其适应环境的能力与其遗传多样性是密切相关的。所以结合白杄群体的表型多样性和DNA遗传多样性可以探究白杄
【基金项目】
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国家自然基金(31860218);
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白杄(Picea meyeri Rehd.et Wils)是我国的特有树种而且也是分布较广的一个种。在山西省,河北省及内蒙古自治区均有广泛分布。树形优美,现是造林与园林绿化最主要的树种,是华北地区高山上部主要的乔木树种之一,宜作华北地区高山上部造林树种。其具有重要的生态价值及经济价值。对于物种来说其适应环境的能力与其遗传多样性是密切相关的。所以结合白杄群体的表型多样性和DNA遗传多样性可以探究白杄群体对环境的适应能力和种内变异程度,在林木育种中具有重要的生态意义。本研究选取白杄天然分布区的9个群体,从形态学角度和分子标记角度对白杄9个群体进行遗传多样性及亲缘关系的研究,结果如下:(1)雾灵山群体的针叶相对来说是最宽和最长的,正蓝旗群体的针叶相较其他地区来说短小;五台山群体的球果长势最好,多伦群体球果最小,机械林场群体的种鳞最长,针叶长与针叶宽、球果长、球果径、球果重呈显著正相关(P<0.01),与种鳞宽呈显著负相关(P<0.01);种鳞长与种鳞宽呈显著正相关(P<0.01)。针叶越长越宽,球果越大,而种鳞宽度越窄,长度越短。(2)各群体针叶长变异系数在11.30%-27.71%之间,针叶宽变异系数在20.20%-40.89%之间;各群体球果长变异系数在7.31%-17.49%之间,球果径变异系数在1.35%-25.75%之间,球果重变异系数在13.65%-77.65%之间;各群体种鳞长变异系数在0.91%-6.10%之间,种鳞宽变异系数在0.82%-1.58%之间;对于球果和种麟来说,庞泉沟群体的变异系数最大;对于针叶来说,雾灵山群体的变异系数最大。(3)依据各群体测定的7个形态学指标对9个群体进行聚类。聚为2类,位于河北的雾灵山群体自成一类,其他8个群体聚为一类;雾灵山生长的白杄与其他群体的白杄形态学指标差异很大,而导致自成一类的现象。这现象与该群体的地理位置、环境条件、植被类型以及土壤成分等都有一定的联系。(4)选取9对引物对DNA样本进行PCR扩增,后用于测序。通过软件POPGEN计算遗传信息,基于cpDNA分子标记(matk、trn S-trn G、ndhk-C):等位基因Na平均值为1.30,有效等位基因Ne平均值为1.16,Nei’s基因多样性指数H平均值为0.06,多态位点百分率PPL平均值为28.76%;多伦群体的白杄遗传多样性最高,而小五台山群体的白杄遗传多样性最低;基于nr DNA(Sb62、sel1390、xy1420、Sb29、EBS、M002)分子标记:等位基因Na平均值为1.66,有效等位基因Ne平均值为1.41,Nei’s基因多样性指数H平均值为0.16,多态位点百分率PPL平均值为42.28%,正蓝旗群体的白杄遗传多样性最高,五台山群体的白杄遗传多样性最低;AMOVA分析表明:在叶绿体水平上,总遗传变异的1.033%来自于群体间的遗传变异;在核基因水平上,总遗传变异的20.98%来自于群体间的遗传变异;基于cpDNA分子标记,基因流Nm为6.1726;基于nr DNA分子标记,基因流Nm为4.1195;综上,白杄群体的遗传多样性较高。(5)9个群体在叶绿体基因水平上共有127个单倍型,在核基因水平上共有668个单倍型,所以白杄群体具有较高的遗传多样性。(6)基于cpDNA分子标记:大石洞群体与正蓝旗群体的遗传距离(D)最小(D=0.0008),机械林场群体与小五台山群体的遗传距离(D)最大(D=0.0160);基于nr DNA分子标记:多伦群体与庞泉沟群体的遗传距离(D)最大(D=0.0406),机械林场群体与雾灵山群体的遗传距离(D)最小(D=0.0067)。利用NTSYS聚类软件,基于cpDNA分子标记对白杄9个群体进行聚类:聚为4类:来自河北的机械林场群体自为一类,来自内蒙古的九峰山群体与来自山西的小五台山群体聚为一类,来自内蒙古的多伦群体自为一类,其他5个群体聚为一类;基于nr DNA分子标记对白杄9个群体进行聚类:聚为4类:来自内蒙古的多伦群体与正蓝旗群体聚为一类,来自山西的五台山群体聚为一类,后与来自山西的小五台山群体聚为一类,其他5个群体聚为一类。
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