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湖南南天竹遗传多样性及园林利用评价体系研究

唐丽

  南天竹(Nandina domestica Thunb.),属小檗科南天竹属植物,是一种具有观赏、生态、药用等多种价值的树种。 针对目前国内外对于南天竹的种质资源、遗传多样性、生长发育规律和抗性选育研究较少以及园林资源开发和利用混乱等问题,本论文对湖南地区南天竹种源进行调查,研究南天竹在湖南的分布、资源类型及生态适应性。通过对南天竹形态特征、生长发育规律、繁殖特性及园林利用特性、遗传多样性的系统研究,分析南天竹在园林中的观赏特性和观赏效果,并对不同种源南天竹进行种源遗传结构分析及分子鉴别,建立一套南天竹种质资源开发利用价值评价标准和体系。 主要结论如下: 南天竹在湖南地区的物候变化规律:春季萌芽早,能在土壤解冻后、春季大风来临之前很快萌芽,约在2月中旬至3月初树芽开始萌动,3月上旬至3月下旬底为芽子膨大期,4月初抽生出尚未展开的花序和嫩叶,4月上旬至4月下旬,为花蕾期,从5月上旬至7月中旬,为花期,近3个月,种子10月上中旬成熟,成熟期晚,且红叶和果实观赏期长。南天竹主芽具有较强的萌芽力,主芽受损后,副芽和隐芽往往同时萌发,抽生成枝条;其新梢的年生长、叶片生长规律遵循Logistic方程的拟合曲线。南天竹属于当年花芽分化,翌年开花结实类型;从开花到果实成熟大致需要180-210 d左右。 表型性状研究表明,南天竹地理种源遗传变异丰富,25个形态特征平均变异系数达到了29.956%。13个种源间的欧氏遗传距离为0.001~1.000。平均遗传距离为0.5005。25个表型性状中,叶片形状、果实形状、花器官特征和嫩梢(叶)秋冬季颜色等反映了南天竹70.986%的表型信息,利用这些特征可基本对不同地方来源的南天竹进行分类。根据聚类及主成分分析结果,并结合不同地方种源性状特征,可将13个湖南南天竹种源分为5大类型:观赏效果较差的南天竹主要分布于第一类,有张家界南天竹、宜章南天竹、新化南天竹;而树体高大、果实圆形或椭圆形,颜色红色或棕红色,观赏效果较好的南天竹主要分布于第二类,有岳阳南天竹、韶山南天竹、衡山南天竹、祁阳南天竹;秋冬季节叶片颜色为紫红色的V02(柏加南天竹)和V10分别单独为一类,属于第四类和第五类;其余种源属于第三类,其表型性状特征不明显。 根据对南天竹过氧化物酶、超氧化物岐化酶、细胞色素酶、酯酶等同工酶的研究,探求湖南南天竹不同种源之间的亲源关系及遗传多样性。同工酶电泳染色后,绘制图谱,测Rf值。结果表明南天竹13个种源不同同工酶的酶带数目、位置差异较大,表明湖南南天竹种源变异十分丰富、亲缘关系复杂。根据13个种源不同同工酶的酶带电泳图谱,采用Dice相似系数计算方法,计算各种源之间的相似系数。结果表明,不同种源之间相似系数差异较大。其中POD相似系数为0.500-1.000,EST相似系数为0.500-1.000,SOD相似系数为0.364-1.000,COD相似系数为0.556~1.000。采用SPSS13.0软件进行种源聚类,根据各种源之间的距离绘制的分类树状图,13个种源在不同的相似距离处分开,表明13个种源大致可分为不同的三大类群。利用NTSYSpc2.1分析软件,进行主坐标分析。将Dice遗传相似性系数矩阵进行Dcenter数据转化,求其特征值和特征向量,生成主坐标二维和三维图。从二维和三维图上可以看出,同一种同工酶的主坐标聚类与系统聚类结果是一致的。 通过对ISSR反应程序中的一些重要参数进行摸索和优化试验,建立了稳定的、适用于南天竹13个种源遗传多样性和遗传分化研究的ISSR-PCR分析反应体系和反应程序,对湖南13个南天竹种源进行遗传多样性分析。从100条引物中筛选出10条重复性好、条带特异、多态性明显的引物。该10条引物扩增出56条清晰可重复的条带,其中48条是多态带,平均每条引物为4.8条多态带,总多态带百分率为85.7%,扩增片段长度范围为300~1600 bpo Nei遗传距离和遗传一致度的结果表明:V05和V12之间的遗传距离最小(0.1133),相应的遗传一致度最大(0.9286);而V09与V10之间的遗传距离最大(0.6581),相应的遗传一致度最小(0.5179)。这说明V05和V12两个种源的生长环境相类似,而V09和V10之间的差异可能较大。通过NTSYS-pc软件和MVSP32软件对南天竹的13个种源的Nei的遗传距离分析发现,V05、V07、V08、V12在遗传上较相似,聚为.一类;V1l、V13很相似,聚为一类;V02、V03、V04的相似性较近,可以聚为一类;V01、V06、V09、V10则同其它三类的相似性较远,且彼此单独为一类。形态标记与分子标记之间的相关性系数为,0.213,两者相关性不高。 南天竹观赏特性较高,其观赏特性主要表现为直接观赏性和间接观赏性;观赏方式有绿化观赏、室内点缀观赏和盆栽观赏;绿化手法多种多样,常见的有片植、从植、绿篱、地被植物、庭院绿化、盆景盆栽以及插花等。 采用灰色关联分析方法综合评价南天竹的观赏价值。从最终评价结果来,13个南天竹种源,按从优到劣排序,依次为浏阳柏加南天竹、岳阳县南天竹、.黄花机场南天竹、衡山南天竹、宜章南天竹、韶山南天竹、祁阳南天竹、洪江南天竹、泪罗南天竹、株洲芦淞区南天竹、娄底新化南天竹、张家界南天竹、益阳桃江南天竹。浏阳柏加的南天竹在13个测试种源排名第一,观赏特性极好,景观美观最优。试验分析结果与园林实际应用效果的一致性较好。 利用模糊数学的多级综合评判法(AHP法)进行南天竹开发利用价值评价。从最终评价结果来看:柏加南天竹、岳阳县南天竹、黄花机场南天竹、祁阳南天竹、衡山南天竹和宜章南天竹列入第Ⅰ或第Ⅱ级,其观赏价值、资源潜力、生物学特性各方面分值都相对很高;桃江南天竹、韶山南天竹等观赏价值很高却被列入第Ⅲ级,主要原因是资源数量、抗逆性或生物学特性等方面的限制,造成综合评价值偏低。通过对观赏植物南天竹种源开发价值评价体系的建立,使评价方法,不再局限于对观赏植物南天竹观赏价值的定性描述和评价,能比较全面准确地反映特定区域特定生态环境下观赏植物南天竹种质资源开发利用的特点,可以避免开发过程中对生态环境的严重破坏和资源浪费等问题,是一种比较理想的评价方法。此评价方法应用在湖南地区观赏植物南天竹资源的评价结果,将为湖南观赏植物南天竹资源的开发利用起到一定的指导作用。 综合试验结果可得:从园林利用的角度上,湖南地区南天竹种质资源以浏阳柏加南天竹、岳阳县南天竹这两个地方种源为最佳种源,可以在园林中广泛开发利用,且利用价值高。而张家界南天竹、邵东南天竹,应结合其特性进行其它方面的开发利用,其余各种源可以根据开发利用途径和目的,进行如盆景和水土保持等方面的开发利用。AHP模型评价湖南南天竹的结果,将为今后开发利用湖南南天竹资源提供理论依据。……   
[关键词]:南天竹;遗传多样性;ISSR;园林利用;湖南
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中南林业科技大学2007年