论文部分内容阅读
百合是世界重要的观赏花卉,具有重要的经济价值。我国具有丰富的野生百合资源,但是目前破坏比较严重,濒危种不断增多,此外,开发利用程度也很低。关于百合资源的调查与评价大多集中于区域性,缺乏全面系统的了解,而资源的调查、评价和利用是种质创新的基础；抗病育种一直是百合育种的热点,百合灰霉病在百合生产中危害严重而广泛,但是目前有关百合抗灰霉病资源评价与筛选、抗病品种选育、抗病基因定位与克隆等方面十分薄弱。基于以上问题,本研究在资源系统调查与收集的基础上,从表型性状和AHP评价、亲缘关系和分子系统学、灰霉病抗性评价三个层面对百合野生资源进行了系统评价；进行了百合抗病基因同源序列的克隆与表达分析,为百合抗灰霉病基因的克隆奠定基础。通过上述研究,得到如下主要结果：1.本研究对我国百合属植物分布集中的东北地区、中部地区以及西南地区进行了系统的调查,收集资源34个种/变种,86份资源。调查发现我国百合属植物资源水平分布广泛,西南地区分布最为集中；在垂直分布上,从200-4000m都有分布,尤其是L. lancifolium、L. brownii和L. sargentiae的垂直分布范围较大；具有分布生境多样、群体内变异丰富、鳞茎增值方式和地下茎特点多样等特征；百合属植物更新进程较慢,易受环境的影响。对原生境土壤特性分析发现,不同种类野生百合原生境土壤的全氮、有机质含量、有效磷、速效钾、全盐及pH值都存在一定的差异；同种不同种源地原生境土壤特性也存在差异,其中L. davidii可作为培育耐盐碱百合的优良亲本；L.regale、L. lancifolium、L. henryi、L. rosthornii、L. leucanthum、L. sargentiae的适应性都较强,可作为抗逆育种亲本和应用于园林绿化。2.对表型性状分析发现,野生百合资源表现出显著的形态多样性。主成分分析表明,花器官因子是百合资源形态特征分化和在分类上的相对重要的指标。此外,基于观赏特性、开发潜力和生态适应性三个方面16个指标,对收集的27个种,3个变种进行了AHP评价筛选出L. dauricum、L. henryi、L. rosthornii、L. tsingtauense、L. concolor var. pulchellum、L. lancifolium及喇叭组百合等一批开发利用潜力较大的资源,可为我国野生百合资源的开发、利用和保护提供借鉴和参考。3.通过对我们收集的分布于中国所有的组的代表种25个种和5个变种,以及从目前已登录在NCBI的170份材料,共计98个种,5个变种的214份材料构建了目前百合属最大的ITS进化树。对目前百合属分类系统系统存在的关于subsect.5c Comber的划分sect.Leucolirion的修正以及L. rosthornii的系统位置进行了研究。通过分析,认为subsect.5c Comber应该划分为subsect.5c和sect. Lophophorum:而后者又被分为三个亚组subsect. Lophophorum Ⅰ,、,subsect. Lophophorum Ⅱ,及subsect. Lophophorum Ⅲ;通过ITS进化树和FISH分析,证明L. henryi和L. rosthornii亲缘关系较近,应该被划入subsect. Leucolirion6a;研究结果支持Comber基于鳞茎颜色对sect. Leucolirion的分组。中国分布的百合分为5个组：sect. Archelirion, sect. Leucolirion, sect. Sinomartagon,和sect. Lophophorum;建议将L. ducharteri和L.lankongense划分为sect. Sinomartagon的一个新的亚组。4.通过扫描电镜观察,发现百合属植物花粉大多为单粒花粉,首次在L.bakerianum花粉中发现了四合花粉；首次在L. formosanum花粉中发现一种新的外壁状纹饰,命名为Formosanum-type。通过ITS进化树与花粉外壁纹饰对应,表明百合花粉外壁纹饰对某些种或亚组有一定的分类学意义。基于花粉进化理论,补充和完善了百合属花粉外壁纹饰演化趋势：Martagon→Callose→Concolor→Formosanum。方差分析和相关性分析表明,年降水量与花粉性状有着显著的相关性；发现花粉大小与环境的选择压有关,小的花粉粒适应极端环境的能力更强。5.对SSR分子标记的遗传学参数分析,发现百合SSR位点多态性较高；聚类分析表明我国野生百合资源具有丰富的遗传多样性；主坐标分析表明野生百合聚类有明显的地域特征,从等位基因层面证实L. henryi和L. rosthornii与subsect. Leucolirion6a亲缘关系较近,L. brownii应该划入subsect. Leucolirion6b;同时也表明SSR标记可以有效的应用于百合种质资源的遗传多样性和亲缘关系分析。6.通过离体接种,筛选出8个高抗资源：L. leucanthum、L. regale、 L. sargentiae、 L. henryi、 L. rosthornii、 L. taliense、 L. dauricum及L. tsingtauense,可为百合抗灰霉病育种提供亲本材料,以及用于挖掘相关抗病基因。建立了百合RGA-PCR反应体系；通过抗性表型与抗病基因同源序列的多态性分析,发现百合扩增谱带较为丰富,而且抗性相似的趋于聚在一起。首次基于转录组数据,分离和克隆了百合NBS-LRR抗病基因同源序列；挑取1000个克隆进行序列分析,从系统发育树可看出百合RGA分为5个家族,氨基酸序列比对发现百合RGA均属于non-TIR-NBS类型,是逐步进化趋异,而不是快速进化过程；通过不同家族的百合NBS型RGAs在不同灰霉菌侵染时间的样品的表达分析可看出,都不同程度的参与了抗病反应；Southern杂交分析表明,百合RGA都以多拷贝形式存在。