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两个南方红豆杉天然居群的交配系统分析

南京林业大学学报:自然科学版 2023年第5期47卷 80-86页

作者：罗芊芊李峰卿肖德卿邓章文王建华周志春抚州市林业科学研究所江西抚州344000 中国林业科学研究院亚热带林业研究所浙江杭州311400 中国林业科学研究院亚热带林业实验中心江西分宜336600

【目的】研究南方红豆杉(Taxus wallichiana var.mairei)天然居群的交配系统,揭示浙江龙泉和江西分宜天然居群的交配机制以及亲代间的遗传多样性差异,为南方红豆杉的科学保育和遗传资源有效利用提供理论参考。【方法】以浙江龙泉和江西... 详细信息

【目的】研究南方红豆杉(Taxus wallichiana var.mairei)天然居群的交配系统,揭示浙江龙泉和江西分宜天然居群的交配机制以及亲代间的遗传多样性差异,为南方红豆杉的科学保育和遗传资源有效利用提供理论参考。【方法】以浙江龙泉和江西分宜天然居群亲代及其子代为研究对象,运用12对SSR引物对71个亲代及8个采种母株的104个子代进行分析。【结果】参试的浙江龙泉和江西分宜居群亲代的等位基因数(N_(a))皆为7,2个参试居群的有效等位基因数(N_(e))分别为4.831和3.552,浙江龙泉居群较江西分宜居群高出1.279个有效等位基因。2个参试居群的观测杂合度(H_(o))均小于期望杂合度(H_(e)),且固定指数(F)大于0。浙江龙泉居群的等位基因丰富度和私有等位基因丰富度(A_(R)=4.195,P_(A)=1.832)皆大于江西分宜居群(A_(R)=3.576,P_(A)=1.647)。2个参试居群的遗传多样性略有差异,但仍具有较高的遗传多样性。多位点交配系统分析(MLTR)结果表明,浙江龙泉和江西分宜居群中,南方红豆杉的异交率较高(t_(m)=1.200)。单位点和多位点父本相关性的差值[r_(p(s))-r_(p(m))]为0.095,亲代居群内存在近交现象,但近交水平较低(C_(t_(m)−t_(s))=0.268)。有效花粉供体(N_(ep)=1.5)数目较少,表明南方红豆杉自然交配时亲本(父本)来源非常有限。【结论】南方红豆杉属于高度异交树种,2个参试居群的异交率差异不明显且遗传多样性皆较高,居群内存在近交现象,但近交水平较低。

关键词：南方红豆杉天然居群交配系统亲代子代微卫星DNA

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中华绒螯蟹交配系统的形态功能

中国水产科学 2022年第2期29卷 211-219页

作者：宣富君鲍成满付龙龙张悦王刚王坤张建光唐伯平管卫兵成永旭盐城师范学院湿地学院江苏省淡水水产研究所江苏大仁水产良种有限公司上海海洋大学海洋生态与环境学院上海海洋大学省部共建水产种质资源发掘与利用教育部重点实验室

为深入了解中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)的交配过程,利用急速冷冻、扫描电镜、组织学等技术,对其交配系统的形态特征进行观察。结果表明,中华绒螯蟹交配系统具有短尾派蟹类的典型特征,即第一附肢(G1)比第二附肢(G2)长。G1整体粗壮光... 详细信息

为深入了解中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)的交配过程,利用急速冷冻、扫描电镜、组织学等技术,对其交配系统的形态特征进行观察。结果表明,中华绒螯蟹交配系统具有短尾派蟹类的典型特征,即第一附肢(G1)比第二附肢(G2)长。G1整体粗壮光滑,由连接腹部的原肢和内肢组成。内肢长而挺直,呈三角柱状,两侧边缘融合而成一缝合沟,内含输精管道,纵贯两端;基部背面近内侧开口比较大,外侧上覆盖1个带羽状刚毛的肉质瓣膜,交配时阴茎可伸入(或通过瓣膜)开口的外侧部分;顶端含一类似火山口的通道,四周布满刚毛。G2整体细小,呈帆状,顶端内陷,上附4根透明状修长刚毛。G1/G2内肢管壁厚度不一,协作部分段近输精通道一侧均存在较薄管壁,具有一定收张能力,交配时可封闭输精通道; G1内肢内部大部分中空, G2可深入部分以上存在含液滴的疏松结缔组织,且管壁内侧出现连接宫腔的通道,可以推断此处精液和G1宫腔积液可能存在某种形式的交流,而后半段出现肌肉组织。雌性阴门覆盖一光滑厚实的阴盖,可随所在胸节连接的关节左右摆动,由此控制阴门开合。阴道呈半月型,管壁较厚的一侧契入另一侧,且契入一侧附有厚实的肌肉束。由此可以推断,中华绒螯蟹交配时G1并没有直接插入雌蟹的生殖道内,而是与阴门及周边胸板直接契合,通过与G1共同进化出“对接状”的交配系统,以保障精荚精液成功通过阴道输入纳精囊内储存。本研究阐述了中华绒螯蟹交配系统潜在的内在协作机制,可以为今后开展中华绒螯蟹遗传育种及人工授精等相关研究提供理论和技术支持。

关键词：中华绒螯蟹交配系统生殖肢形态功能

交配系统转变对单倍体选择的影响——以报春花属植物为例

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交配系统转变对单倍体选择的影响——以报春花属植物为例

作者：相婷陕西师范大学

学位级别：硕士

被子植物具有单倍体和二倍体交替的生活史特征,其单倍体阶段的选择可能对植物基因组的进化产生重要影响。据“掩蔽假说”(masking hypothesis)推测,单倍体阶段的选择会比二倍体阶段更加有效,因为任何在单倍体阶段表达的等位基因都会完... 详细信息

被子植物具有单倍体和二倍体交替的生活史特征,其单倍体阶段的选择可能对植物基因组的进化产生重要影响。据“掩蔽假说”(masking hypothesis)推测,单倍体阶段的选择会比二倍体阶段更加有效,因为任何在单倍体阶段表达的等位基因都会完全暴露在选择中,从而导致隐性有害突变更有效地被清除,有益突变则更可能被固定。同时,配子体竞争在不同交配系统间的差异也可能导致单倍体选择强度发生变化。异交物种的雄配子体通常来自多个其他个体,具有较高的遗传异质性,使得配子体竞争加剧,“花粉管竞生”(certation)剧烈,并引发性选择。随着自受精率的增加,我们推测性选择强度会有所下降,从而导致自交物种的单倍体选择被削弱。为了验证单倍体阶段的选择更加有效及自交物种会受到更弱的单倍体选择这两个假说,本研究选择了异型花柱类群报春花属植物作为研究对象。该属植物具有同型花柱及异型花柱两种不同的花型结构,而这种花型结构的差异会引发交配系统的转变,为我们提供了一个良好的研究系统。具体地,我们选择了迎阳报春复合群及中甸灯台报春作为研究材料,主要的研究成果如下:1、对50份报春花属样品,包括五个谱系(灌丛报春、迎阳报春同型花柱及异型花柱、中甸灯台报春同型花柱及异型花柱)各10份样品,进行全基因组重测序、序列比对及变异检测。最终,灌丛报春获得2461375个SNP,迎阳报春同型花柱与异型花柱分别获得9677159和7720741个SNP,中甸灯台报春同型花柱与异型花柱分别获得359946和2735559个SNP。2、根据已发表的拟南芥组织特异性基因数据集作为筛选迎阳报春及中甸灯台报春组织特异性直系同源基因的标准,通过蛋白质序列比对的方法,最终在迎阳报春中鉴别出137个精细胞特异性基因、66个花粉特异性基因和88个花粉管特异性基因,在中甸灯台报春中鉴别出149个精细胞特异性基因、74个花粉特异性基因和95个花粉管特异性基因。3、遗传多样性分析显示,两组种对中的同型花柱谱系均表现出一定的自交特征,即较低的核苷酸多样性、较高的自交率及缓慢的连锁不平衡衰减速度。遗传分化指数显示,在迎阳报春复合群中,灌丛报春与迎阳报春之间的遗传分化程度较高,而迎阳报春的同型及异型谱系间遗传分化程度低;在中甸灯台报春中,两个谱系间存在明显的遗传分化。4、分别对五个谱系的四种组织特异性基因进行非同义突变适合度效应分布的推断,结果发现单倍体基因中的花粉和花粉管特异性基因的纯化选择强度均显著高于二倍体特异性基因,表明单倍体选择对花粉和花粉管基因产生有效影响。而不同谱系的精细胞特异性基因所受纯化选择强度较二倍体基因相比呈现出不同的变化趋势。5、交配系统转变对处于不同阶段的基因会产生不同影响。对单倍体特异性基因而言,异交谱系比自交谱系受到更强的纯化选择;而二倍体特异性基因的异交谱系与自交谱系所受纯化选择强度更加接近,即使二倍体基因的异交谱系受到较强的纯化选择,但其与自交谱系间的差异也远小于单倍体基因在不同交配系统间纯化选择强度的差异。综上所述,本研究初步在迎阳报春复合群及中甸灯台报春中检测到单倍体特异性基因具有较强的纯化选择,并发现交配系统转变会对单倍体基因产生更有效的影响,该结论为植物单倍体选择的重要性及交配系统转变对单倍体选择的影响提供了在报春花属中的证据。

关键词：单倍体选择交配系统分子进化报春花属

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植物交配系统与分子进化理论及其应用研究

中国科学：生命科学 2023年第1期53卷 50-63页

作者：李玲玲王茜肖钰程祥陈晓阳胡新生华南农业大学林学与风景园林学院广州510642 广东省植物种质资源与利用重点实验室广州510642

伴随着植物交配系统从异交向自交演化过程,植物花性状和基因组结构呈现自交综合征.本文系统探讨了形成有关综合征的理论基础与分子机制,分析了交配系统与不同进化过程互作基本理论.自交导致有效群体大小、突变率、重组率以及选择功效降... 详细信息

伴随着植物交配系统从异交向自交演化过程,植物花性状和基因组结构呈现自交综合征.本文系统探讨了形成有关综合征的理论基础与分子机制,分析了交配系统与不同进化过程互作基本理论.自交导致有效群体大小、突变率、重组率以及选择功效降低,但漂变效应、连锁不平衡等增强.这些理论较好地解释了同义和非同义突变相对比值变化、转座子数量变化、基因家族成员遗传相关性以及基因组结构特征.虽然分子标记被应用于交配系统参数估计,但交配系统研究与分子进化研究属于不同的研究领域,两者结合可形成一些重要生物学问题,如交配系统驱动与强化种间分子进化的作用模式、自交与异交植物分子进化模式差异、同种异质交配系统的群体间基因组结构差异等,澄清这些问题有助于深入理解交配系统在种内和种间分子进化过程中的作用.

关键词：交配系统分子进化适应分化选择基因组结构物种形成

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川续断开花物候和交配系统研究

中药材 2022年第9期45卷 2048-2053页

作者：杨润梁艳丽王硕胡倩倩杨和团段绍凤张晓东云南农业大学云南昆明650201 保山市农业科学研究所云南保山678099 寻甸县农业技术推广站云南昆明655299

目的:研究川续断开花物候和交配系统,分析其繁育特征。方法:以川续断白色花药和紫色花药类型的花作为材料,进行开花物候、花部特征及交配系统的观察、测定及验证。结果:川续断单花花期6~7 d,花序花期8~9 d,单株花期7周,群体花期60 d以上... 详细信息

目的:研究川续断开花物候和交配系统,分析其繁育特征。方法:以川续断白色花药和紫色花药类型的花作为材料,进行开花物候、花部特征及交配系统的观察、测定及验证。结果:川续断单花花期6~7 d,花序花期8~9 d,单株花期7周,群体花期60 d以上,属于持续开花式样;其花为头状花序,单花钟型,完全花,两性,具有雌雄异熟及雌雄异位的花部特征;其杂交指数(OCI)为4,花粉-胚珠比(P/O)为1850~2208,人工授粉套袋证实,川续断为典型混合交配系统类型,自交亲和,需要传粉者。紫色花药类型自然结实率要高于白色花药类型,人工辅助授粉可提高白色花药类型花的结实率。白色花药类型的花更适合做母本。结论:该研究可为川续断的引种栽培、良种繁育及资源可持续利用奠定理论基础。

关键词：川续断开花物候花部结构交配系统

濒危植物合柱金莲木开花结实物候及交配系统研究

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广西科学 2023年第6期30卷 1091-1100页

作者：陈宗游韦霄柴胜丰邹蓉汪俊芳广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所广西植物功能物质与资源持续利用重点实验室广西桂林541006 四川大学生命科学学院四川成都610065 广西壮族自治区林业勘测设计院广西南宁530022

合柱金莲木(Sauvagesia rhodoleuca)为国家二级重点保护野生植物,为了从繁殖生物学角度探讨合柱金莲木的濒危机制,为其保护和可持续利用提供科学依据,本研究对合柱金莲木的开花结实物候进行观测并利用微卫星分子标记测定其交配系统。结... 详细信息

合柱金莲木(Sauvagesia rhodoleuca)为国家二级重点保护野生植物,为了从繁殖生物学角度探讨合柱金莲木的濒危机制,为其保护和可持续利用提供科学依据,本研究对合柱金莲木的开花结实物候进行观测并利用微卫星分子标记测定其交配系统。结果表明:(1)成龄合柱金莲木植株的平均地径、平均株高和平均冠幅分别为0.70、129.67和81.98 cm,平均每株结花序15.56串。合柱金莲木于3月下旬至4月中上旬进入抽(花)序期,4月中下旬进入现蕾期,4月下旬至5月中下旬为开花期,5月下旬至8月中旬为果实发育期,8月中旬至10月上旬为果实成熟期。合柱金莲木的单花开放在1天内完成,其开花进程可分蕾松、初开、盛开和落花4个阶段,其花序的单花数约27朵/串,果序的蒴果数约18个/串,结果植株平均每株的种子数达5881.68粒,种子量极大。(2)合柱金莲木的多位点异交率(t_(m))和单位点异交率(t_(s))分别为0.982和0.752,t_(m)>t_(s),说明在物种水平上合柱金莲木存在一定比例的近交,双亲的近交比例为0.230,其存在近交衰退(δ=4.332>0)。合柱金莲木在物种水平上的多位点相关度(r_(pm))和单位点相关度(r_(ps))分别为0.272和0.314,说明其物种内部存在明显分化的种群遗传结构,其异交子代间亲本相关性(r_(p))为0.213,表明部分子代共享了亲本。交配系统中存在一定程度的近交可能是合柱金莲木濒危的重要因素之一。

关键词：濒危合柱金莲木开花结实物候交配系统

杉木2代种子园遗传多样性、交配系统和子代遗传效应评估

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杉木2代种子园遗传多样性、交配系统和子代遗传效应评估

作者：方月四川农业大学

学位级别：硕士

杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国南方地区的重要的用材树种,四川作为杉木主产区之一,省内的育种水平较为落后,因此亟需加快杉木种子园的育种工作,为四川乃至全国杉木人工林提供良种。杉木亲本及子代的评价选择是种子园升级和改建... 详细信息

杉木(Cunninghamia lanceolata)是我国南方地区的重要的用材树种,四川作为杉木主产区之一,省内的育种水平较为落后,因此亟需加快杉木种子园的育种工作,为四川乃至全国杉木人工林提供良种。杉木亲本及子代的评价选择是种子园升级和改建的核心内容,通过掌握现有种子园的遗传多样性和交配系统,并分析其子代测定林遗传增益的状况,不仅能为指导种子园生产的提供依据,还可以为种子园升级换代提供材料。本研究以洪雅县国有林场杉木2代无性系种子园及其子代测定林为研究对象,对种子园无性系的遗传多样性和交配系统进行评估,同时结合子代测定林的遗传效应进行联合分析,研究结果如下:(1)杉木2代种子园平均等位基因数(10.1)、有效等位基因(1.71)和Shannon’s信息指数(1.213)基本要高于的大多杉木和其他针叶树种的种子园或育种资源,表观杂合度(0.440)和期望杂合度(0.478)则低于这些种子园或育种资源,但单个SSR位点的遗传多样性指标与该位点在其他研究中的表现相比并无明显差异。子代林相比种子园除等位基因数和表观杂合度外其余指标均略有减少,但总体上遗传多样性变化不大。2代种子园各来源间遗传多样性有一定差异,来源间的遗传分化不明显,基因交流频繁,变异来源主要存在于群体内(占99%)。110个无性系遗传聚类不明显,遗传结构较为一致。(2)杉木2代种子园的外源花粉污染率为6.43%,异交率为99.82%,以异交为主。种子园的110个候选父本中只有88个贡献了花粉,贡献率前30%的父本贡献了73.68%的花粉,种子园有明显的非随机交配现象。对交配系统参数估算表明种子园多位点异交率(t)为1.200,单位点异交率(t)为1.108,处于较高水平。(3)方差分析表明不同无性系间的胸径、树高和材积差异显著,且材积有较高的遗传力以及较大的变异幅度。有19个亲本的一般配合力相对较高,分别是EQ24、EQ25、EQ42、EQ47、EQ48、EQ81、T3、T6、T10、T101、T105、T109、T114、T119、T205、T205R、T335、T317和T406,适合作为优良亲本营建改良种子园。有5个杂交组合的特殊配合力较高且子代材积性状表现优良,分别是EQ24×T15、T12×T3、T119×EQ47、T205R×EQ47和T321×T114,适合建立特殊配合力种子园。综上所述,洪雅县国有林场杉木2种子园的遗传多样性较高但遗传分化低,而较近的亲缘关系并未明显影响种子园的异交率及子代的遗传增益,两者处于较高水平。但同时种子园存在配置不合理的问题,导致了种子园明显的非随机交配和部分外源花粉污染。本研究对杉木2种子园的遗传多样性和交配系统研究结果可为指导种子园生产的依据,同时可作为其他种子园遗传评估的参考。初步选出19个无性系和5个杂交组合,可作为改良种子园和3代种子园的营建材料,为全省营建木材战略储备林、速丰林等林业生态建设提供坚实的良种壮苗基础保障。

关键词：杉木种子园遗传多样性亲本分析交配系统遗传增益配合力

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湿地松改良代种子园交配系统稳定性研究

湿地松改良代种子园交配系统稳定性研究

作者：覃先玉广西师范大学

学位级别：硕士

湿地松是我国南方重要的材脂兼用材树种,南宁市林科所湿地松种子园是广西湿地松造林用种的主要来源,对其遗传品质的稳定性进行研究,将有助于加快良种化进程,提高经济和森林生态效益,同时对于维护种质资源和优树选择有非常重要的意义。... 详细信息

湿地松是我国南方重要的材脂兼用材树种,南宁市林科所湿地松种子园是广西湿地松造林用种的主要来源,对其遗传品质的稳定性进行研究,将有助于加快良种化进程,提高经济和森林生态效益,同时对于维护种质资源和优树选择有非常重要的意义。本文首次对湿地松种子园的遗传多样性、交配系统以及子代表型性状进行了分析和研究,得到如下结论:（1）湿地松种子园不同采种区间遗传多样性差异不大,Shannon指数（I）、观测杂合度（He）和Nei's指数范围分别为0.7318～0.7631、0.4246～0.4444和0.4242～0.4440,其变幅低于5%,分子方差分析结果表明采种区间的变异为0.68%;家系间遗传多样性的差异较大,各项参数变幅为13.81%～46.38%,Shannon指数（I）、观测杂合度（He）和Nei's指数分别为0.2929～0.5090、0.1566～0.2912和0.1556～0.2902,家系中遗传多样性最高的是S1,最低的是S11,分子方差分析结果表明家系间的遗传变异为46.12%;同一家系在不同采种区的遗传多样性各指数变异幅度为较大,Shannon指数（I）、观测杂合度（He）和Nei's指数变异幅度为12.86%～47.87%、22.78%～58.92%和18.61%～50.75%,父本分析结果表明,不同采种区间家系父本数以及授粉距离存在差异。综上所述,该种子园在空间上的变异较为稳定,主要差异来源是各无性系本身的花期,以及小范围的交配系统差异。（2）对子代的生长性状分析发现,湿地松种子园挑选的18个无性系子代的胸径、材积生长在不同采种区间存在显著差异,但是在树高上则不存在显著差异,其均值分别为8.69 cm、5.33 m和0.01180 m;生长性状在家系间均表现为差异显著,表现最好的家系是S10（DH=9.96 cm、H=6.12 m.V=0.0224 m）,最差的是S15（DH=7.65 cm、H=4.71 m和V=0.0169 m）;无性系在不同采种区子代生长性状差异分析表明,胸径和树高上是有6个家系达到显著水平;材积上则有7个家系达到显著水平。因此可考虑在无性系水平,甚至考虑部分无性系在采种区水平上进行优良家系筛选,以达到生产遗传品质优良的湿地松种子。（3）本研究共开发了16对湿地松EST-SSR引物,用于分析湿地松种子园无性系扩充前后的遗传多样性分析,结果表明无性系扩充有效提高湿地松种子园的遗传多样性,并构建了DNA指纹图谱以及对园中无性系进行聚类,为种子园科学管理、无性系扩充和种子园可持续更新以及育种材料亲缘关系管理提供了参考依据。

关键词：湿地松种子园遗传多样性交配系统遗传变异

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党参交配系统及自花结实率低的初探

中国中药杂志 2010年第3期35卷 279-282页

作者：王艳芳张丽萍周学刚赵国峰王新文武滨中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所北京100193 山西陵川县农业综合开发局山西晋城048300 山西省医药集团有限责任公司山西太原030012

目的:为党参的栽培及常规育种提供帮助。方法:用TTC染色法和联苯胺-过氧化氢法测定各种质党参花粉活力和对应柱头的可授性;估算花粉-胚珠比、杂交指数的值;田间进行人工去雄、直接套袋传粉结实特性实验。结果:党参花粉在开花前2～3d,花... 详细信息

目的:为党参的栽培及常规育种提供帮助。方法:用TTC染色法和联苯胺-过氧化氢法测定各种质党参花粉活力和对应柱头的可授性;估算花粉-胚珠比、杂交指数的值;田间进行人工去雄、直接套袋传粉结实特性实验。结果:党参花粉在开花前2～3d,花药未裂时即有很高的活力,达80%,到开花前1d活力最高达95%;柱头在开花第1天具有最佳可授性,此时花粉活力下降,且柱头上的花粉大量散失,柱头活力持续到开花第3天;理论上估测党参各种质的花粉-胚珠比(P/O)达104.84～185.75,杂交指数(OCI)为4;党参去雄天然异交结实率达25.6%～42.4%,套袋自交的结实率达3.3%～6.7%,自交亲和指数达3.0～21.8。结论:结合P/O,OCI和传粉结实试验推测党参的交配系统为自交、异交综合特征并存,倾向于异交;自交亲和,雌雄蕊成熟期的不完全同步及柱头最佳可授期时柱头上自花的花粉量不足是导致党参自花结实率低的主要原因。

关键词：花粉活力柱头可授性杂交指数自交亲和性交配系统