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杜鹃花品种资源多样性研究及品种分类体系构建

作　者: 周泓
导　师: 滕元文; 夏宜平
学　校: 浙江大学
专　业: 观赏园艺学
关键词: 杜鹃花品种数量分类 AFLP SSR 遗传多样性亲缘关系二元分类
分类号: S685.21
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

杜鹃花,泛指杜鹃花科杜鹃花属植物,是我国十大传统名花之一,从唐代起就有栽培。该属下种质资源丰富,种类超过1000个,且花色花型丰富多彩,因此使其闻名于世。全世界约有800个种遍布北半球,从热带到极地都有分布,其中原产于我国的就超过500个。杜鹃花属植物可分为8个亚属,通常所指的杜鹃花(azalea)是由马银花亚属、映山红亚属和羊踯躅亚属下的种和品种等构成。全世界现有杜鹃花园艺品种28000个以上,我国目前保存的约有300个,其中很多来自日本和欧洲。目前我国使用的杜鹃花品种分类体系是由黄茂如和强鸿良于1984年提出的,他们根据表型和来源,将杜鹃花品种分成4类,1)东鹃(小叶,小花,双套)；2)西鹃(大花,常有半重瓣或重瓣品种)；3)毛鹃(花大、茎叶多毛)；4)夏鹃(初夏开花的品种)。多年来,有关杜鹃花品种资源多样性和品种分类方面的研究一直比较缺乏。本研究搜集了130个国内保存的品种,利用表型性状的数量分类和AFLP、SSR分子标记,研究其亲缘关系和遗传多样性,并以“二元分类”为指导,构建了我国杜鹃花品种分类体系。主要研究结果如下：1.杜鹃花国内主栽品种的数量分类研究以66个国内常见杜鹃花品种为材料,仔细调查了30个表型性状,其中质量性状14个,数量性状16个。在NTSYS软件上计算各样品间的欧氏距离,利用非加权配对算术平均法(UPGMA)进行聚类分析。Mantel检验显示聚类结果和欧式距离矩阵的相关性较好。主坐标分析显示,前三个主向量共能代表49.94%的多样性。在所有表型性状中,有14个性状在前三个主向量上有较高载荷,其中与花相关的性状占了绝大多数,由此说明花部性状在数量分类中占有重要地位。聚类结果和主坐标分析都显示,东鹃和夏鹃能够与传统分类系统中的其他两类相区分,而西鹃和毛鹃从表型关系上看更为接近。2.基于AFLP分子标记的杜鹃花品种亲缘关系分析从各品种资源保护地和公园采集了130份杜鹃花种质,包括了东鹃、西鹃、毛鹃和夏鹃中的主要品种,部分未知品种以及近缘种,利用3对AFLP荧光标记引物组合进行分析,共获得408个有效的荧光标记片段,平均每对引物组合获得136个片段。在Treecon vl.3b软件上利用Dice系数计算样品间的遗传相似性,构建邻接树,并设置bootstrap为100计算置信度。基于Dice距离的AFLP标记主坐标分析在NTSYS软件上进行,前两个向量累计能解释15.6%的多样性。结果表明,AFLP标记在分析杜鹃花品种遗传多样性时十分有效。聚类结果显示,西鹃和夏鹃品种在传统分类体系里的区分度较好,而东鹃和毛鹃类界限不明,类别划分标准需要重新定义。3.基于SSR分子标记的杜鹃花品种遗传多样性分析利用Dendauw等开发的6对SSR荧光标记研究了130个杜鹃花种质的遗传多样性,共获得等位基因数98个,平均每对引物16.33个,片段大小在127-293bp之间。各引物在所有样品中的多态性都较好,多态信息含量(PIC)在0.73-0.92之间。引物AO2获得的等位基因数最多,达27个,其多态信息含量和香农指数也是6对引物中最高的。基于Dice系数的UPGMA法聚类结果基本支持传统分类中将杜鹃花品种分成东鹃、毛鹃、夏鹃、西鹃的观点,并且进一步认为西鹃和东鹃品种的来源较夏鹃和毛鹃复杂。4.杜鹃花品种二元分类体系构建综合品种资源搜集、数量分类和遗传多样性分析的研究结果,尝试以“二元分类”为原则,以品种来源和演化为基础、花型为辅,探讨以春鹃为例的杜鹃花品种分类体系。初步确立第一级分类标准为株型、枝条姿态,第二级分类标准为瓣类,第三级标准为花型,将所搜集的58个春鹃品种分为2类、6群、14型。

全文目录

致谢  5-7
摘要  7-9
Abstract  9-12
缩略语表  12-13
目录  13-17
1 绪论  17-35
  1.1 杜鹃花属植物分类学概况  17-26
    1.1.1 杜鹃花属植物的传统分类学概况  17-20
    1.1.2 杜鹃花品种栽培与发展  20-23
    1.1.3 杜鹃花品种分类概况  23-26
  1.2 数量分类学在植物分类研究中的应用  26-29
    1.2.1 数量分类学概念的提出  26
    1.2.2 数量分类的基本原理和方法  26-27
    1.2.3 数量分类学的应用  27-29
  1.3 DNA分子标记技术在杜鹃花属植物分类中的应用  29-33
    1.3.1 基于分子杂交的标记技术  30
    1.3.2 基于PCR的分子标记  30-32
    1.3.3 DNA序列  32-33
  1.4 本研究的目的和意义  33-35
2 杜鹃花国内主栽品种的数量分类研究  35-53
  2.1 材料与方法  36-40
    2.1.1 材料  36
    2.1.2 性状选取和编码  36-40
    2.1.3 性状测量方法  40
    2.1.4 数据处理及分析方法  40
  2.2 结果与分析  40-50
    2.2.1 样品结构分析  40-41
    2.2.2 杜鹃花品种表型性状分析  41-44
    2.2.3 杜鹃花品种聚类分析  44-46
    2.2.4 主坐标分析  46-49
    2.2.5 表型性状聚类分析  49-50
  2.3 讨论  50-52
    2.3.1 样品结构  50
    2.3.2 性状选择的合理性  50-51
    2.3.3 数量分类在杜鹃花品种分类中的有效性  51-52
  2.4 小结  52-53
3 基于AFLP分子标记的杜鹃花品种亲缘关系分析  53-73
  3.1 材料和方法  54-60
    3.1.1 材料  54
    3.1.2 DNA提取  54-56
    3.1.3 DNA纯化  56-57
    3.1.4 DNA质量和浓度检测  57
    3.1.5 AFLP反应  57-60
    3.1.6 AFLP片段分析  60
    3.1.7 AFLP数据分析  60
  3.2 结果与分析  60-70
    3.2.1 样品结构分析  60-61
    3.2.2 DNA质量  61-62
    3.2.3 AFLP反应体系评价  62-65
    3.2.4 AFLP片段统计分析  65-67
    3.2.5 基于AFLP标记的杜鹃花品种聚类分析  67-69
    3.2.6 基于AFLP标记的杜鹃花品种主坐标分析  69-70
  3.3 讨论  70-72
    3.3.1 荧光AFLP片段分析中参数的选择  70
    3.3.2 杜鹃花品种的亲缘关系分析  70-71
    3.3.3 品种来源地与品种亲缘关系  71
    3.3.4 AFLP标记与数量分类结果的比较  71-72
  3.4 小结  72-73
4 基于SSR分子标记的杜鹃花品种遗传多样性分析  73-83
  4.1 材料和方法  74-75
    4.1.1 材料  74
    4.1.2 DNA提取和纯化  74
    4.1.3 SSR标记的PCR反应  74-75
    4.1.4 SSR片段分析  75
    4.1.5 SSR数据分析  75
  4.2 结果与分析  75-79
    4.2.1 SSR反应体系优化效果  75-76
    4.2.2 SSR标记的多态性分析  76-77
    4.2.3 基于SSR标记的杜鹃花品种亲缘关系分析  77-79
  4.3 讨论  79-81
    4.3.1 牛血清白蛋白在PCR反应体系中的作用  79
    4.3.2 六对SSR引物的多态性  79
    4.3.3 基于SSR标记的杜鹃花品种聚类分析  79-80
    4.3.4 SSR标记与AFLP标记结果的比较  80
    4.3.5 SSR标记与数量分类结果的比较  80-81
  4.4 小结  81-83
5 杜鹃花品种二元分类体系初探  83-91
  5.1 材料和方法  84-85
    5.1.1 材料  84
    5.1.2 分类原则  84
    5.1.3 分类依据  84-85
  5.2 结果与分析  85-88
    5.2.1 品种分类框架  85
    5.2.2 分类体系介绍  85-88
  5.3 讨论  88-89
  5.4 小结  89-91
6 总结与展望  91-95
  6.1 主要结论  91-92
    6.1.1 杜鹃花品种表型性状数量分类  91
    6.1.2 基于AFLP标记的杜鹃花品种亲缘关系研究  91-92
    6.1.3 基于SSR标记的杜鹃花品种遗传多样性研究  92
    6.1.4 以春鹃为例的杜鹃花品种分类体系初探  92
  6.2 主要创新点  92-93
  6.3 后续研究工作展望  93-95
参考文献  95-109
作者简历  109

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