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冬青属自然杂种鉴别——以三清山冬青为例

冬青属自然杂种鉴别——以三清山冬青为例

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作者：刘玮丽江西农业大学

学位级别：硕士

自然杂交是物种形成和多样化的重要途径,可以提供丰富的遗传资源,对选育优良的林木和木本园艺植物品种具有重要意义。冬青属(Ilex)是最大的雌雄异株木本植物属,也是著名的观赏植物和鲜切枝植物类群。该属许多植物的自然分布区和花期存... 详细信息

自然杂交是物种形成和多样化的重要途径,可以提供丰富的遗传资源,对选育优良的林木和木本园艺植物品种具有重要意义。冬青属(Ilex)是最大的雌雄异株木本植物属,也是著名的观赏植物和鲜切枝植物类群。该属许多植物的自然分布区和花期存在重叠,且它们往往共享传粉者,因此属内自然杂交现象频发。本研究基于充分的野外调查和初步的形态特征比较,推测仅局限分布在江西三清山地区的濒危物种三清山冬青(Ilex sanqingshanensis)可能经由杂交起源,同域分布的榕叶冬青(***)和猫儿刺(***)疑似为亲本。本研究拟综合利用分子系统学、种群遗传学和形态学测量的手段,验明三清山冬青确系由榕叶冬青和猫儿刺自然杂交产生且为自然杂种,并进一步揭示杂交带内的遗传结构和杂种来源。另外,由于木本观赏植物繁殖周期长,使其在园艺应用上存在不足,本研究通过挖掘野生资源,以加快新品种的培育。主要研究结果如下:1.自然杂交的分子证据对榕叶冬青、猫儿刺及三清山冬青共58个个体采用两个叶绿体基因(cp DNA)片段(psb A-trn H,psb J-pet A)和一个核基因片段(nr ITS)的测序结果显示,三清山冬青cp DNA的单倍型均与猫儿刺共享,ITS片段的单倍型大部分与榕叶冬青和猫儿刺共享。基于ITS序列的Structure分析结果表明,所有的三清山冬青均有来自榕叶冬青和猫儿刺的遗传组分。基于冬青属20个物种共100条ITS序列构建的系统发育树上,分布于三清山冬青属刺齿冬青组内榕叶冬青、猫儿刺、三清山冬青、枸骨(***)、大叶冬青(***)以及书坤冬青(***)得到较高支持率的分支。其中三清山冬青的克隆拷贝出现在2个分支上,即分别与猫儿刺和榕叶冬青构成2个分支,且三清山冬青和榕叶冬青构成的分支与大叶冬青有最近的亲缘关系。基于冬青属6个物种共61条cp DNA序列构建的系统发育树则表明三清山冬青与猫儿刺聚在同一分支上。上述研究结果揭示了三清山冬青系由猫儿刺和榕叶冬青杂交起源,且该居群内猫儿刺是构成母本的一方。另外,本研究选取了13对SSR引物对58个个体进行遗传多样性和遗传结构分析,结果表明,三清山冬青的遗传多样性高于榕叶冬青及猫儿刺的遗传多样性。Structure结果表明大部分三清山冬青混有双亲的遗传组分,进一步佐证了三清山冬青由榕叶冬青与猫儿刺自然杂交产生。此外,基于Newhybrids软件对杂交种群个体组成分析结果表明三清山冬青种群主要由榕叶冬青与猫儿刺自然杂交的F代个体组成,只有少量与猫儿刺的回交后代。2.形态性状统计分析通过对杂交带分布的三种冬青属植物的八个形态学数量性状进行测量统计,并进行单因素ANOVA检验及主成分分析,结果表明榕叶冬青、猫儿刺及三清山冬青两两之间形态特征差异显著,并且三清山冬青形态特征介于两者之间。形态学分析结果也揭示了三清山冬青可能由F代组成,且群体内缺乏回交个体。总之,本研究综合利用分子和形态证据鉴别和确定了三清山冬青的自然杂种位置,不仅可以为制定合理的生物多样性评估和保护策略提供理论基础,也对江西省优良的冬青属植物资源的发掘利用具有重要意义。

关键词：自然杂交三清山冬青形态特征分子验证

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