山茱萸种质资源遗传多样性分析及核心种质构建方法研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ylg_lanxi
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山茱萸(Cornus officinalis Sieb.et Zucc.)是我国传统大宗中药材,应用十分广泛,在降血糖、抗菌、抗癌、治疗心血管系统疾病、防治艾滋病和增强免疫等方面均具有良好的疗效,是多种中成药和临床配方的主要成分。除药用外,山茱萸的果实还被广泛应用于开发食品和保健饮料,其植被在植树造林和园林绿化等方面也有应用。由于山茱萸种质资源研究起步较晚,资源收集、保存和遗传综合评价研究相对滞后,加之药农缺乏品种意识和管理经验,只种不选和乱引乱种等现象普遍,造成生产中山茱萸品种良莠不齐,药材市场上存在药材品质不一和以次充好等现象。因此,为了避免或减少我国传统中药材山茱萸种质资源的进一步流失和破坏,保护其遗传资源及特异基因的多样性,达到更好的保存、开发和利用山茱萸种质资源的目的,急需从种质资源收集、遗传评价、高效保存及利用等出发,从源头上解决上述生产中出现的问题。本论文以浙江、河南及陕西等主产区收集的73份山茱萸种质资源作为研究对象,通过ISSR分子标记技术,分析研究了浙江、河南及陕西等地区的山茱萸的遗传多样性。在此基础上,根据分子标记揭示的山茱萸遗传多样性规律,比较研究了山茱萸的核心种质构建方法。并且,采用高效液相色谱法(HPLC)测定了浙江、河南及陕西等地区的山茱萸种质的有效成分马钱苷含量,可做为评价和筛选优良种质的依据。论文主要研究结果如下:1.采用改良的CTAB法提取山茱萸基因组总DNA,利用优化的最佳ISSR-PCR反应体系,从48条引物中筛选出了18条扩增产物清晰、稳定以及多态性高的引物,进行了退火温度梯度实验,确定了每条引物的最适退火温度。筛选的18个ISSR引物在73份山茱萸种质中,共扩增出了256个条带,多态性条带总数为233个,多态性条带百分比(Ap)高达91.02%,等位基因数(Na)、有效等位基因数(Ne)、Nei’s多样性指数(H)和Shannon’s信息指数(Ⅰ)分别为1.9102、1.4847、0.2928和0.4459,表明收集的73份山茱萸种质资源具有较高的遗传多样性和代表性。浙江、河南及陕西等地区的山茱萸种质资源在居群水平上均有较高遗传多样性,浙江地区和河南地区的山茱萸遗传多样性水平均高于陕西地区的山茱萸遗传多样性水平。山茱萸种质在三大主产区存在一定的基因流(Nm=2.1740),且遗传变异主要发生在居群内。其中浙江地区与河南地区山茱萸种质资源亲缘关系近,与陕西地区山茱萸种质资源亲缘关系远。2.利用聚类分组法(CG)、逐步聚类取样法(SC)和最小距离逐步聚类取样法(LDSS)等三种取样方法,分别构建了40%、35%、30%、25%、20%、15%及10%等比例组成的样品群,通过遗传多样性参数统计分析,并对初始种质、初选核心种质群体以及保留种质分别进行T检验分析,结果表明通过LDSS法构建的18个山茱萸样本可作为山茱萸核心种质,仅为初始种质资源总数的24.66%,但H和I均高于初始种质,分别达0.2937和0.4427,Ap、Na和Ne分别为初始种质的94.85%、97.55%和99.28%。核心种质的遗传距离(0.2320~0.6854)相对于初始种质的遗传距离(0.0984~0.6776)明显提高,表明有效地除去了初始种质资源的冗余材料,降低了初始种质资源的遗传冗余。T检验表明,核心种质与初始种质在总遗传多样性(Ht)、居群内遗传多样性(Hs)、遗传分化系数(GST)和基因流(Nm)等参数上差异不显著(P=0.435>0.05),表明与原始种质的遗传结构相同,也进一步表明核心种质构建成功,达到了高效保存种质资源的目的。3.参照《中华人民共和国药典》,利用高效液相色谱法测定了山茱萸三大主产区的58份山茱萸种质的有效成分马钱苷含量。分析结果表明,58份山茱萸种质的有效成分马钱苷含量平均值为0.72%,超过药典规定的马钱苷含量0.6%,河南地区的山茱萸马钱苷平均含量最高(0.983%),浙江地区山茱萸马钱苷平均含量次之(0.816%),陕西地区的山茱萸马钱苷平均含量最低(0.546%)。方差分析结果表明,居群间马钱苷含量差异极显著(P=0.000<0.01)。聚类分析结果显示,河南地区与浙江地区遗传距离最近,与陕西地区的遗传距离最远。马钱苷含量的居群聚类结果与基于ISSR分子标记技术进行的居群聚类分析结果一致,表明浙江河南及陕西等地的山茱萸种质资源在DNA水平和有效成分含量上具有较高的一致性。
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