巖生植物金發(fā)草Pogonatherum paniceum遺傳多樣性及化感作用的初步研究.pdf

1、巖生植物金發(fā)草Pogonatherum paniceum (Lam．)Hack．是禾本科金發(fā)草屬的多年生草本檀物，分布于華中、華南、西南、印度、馬來西亞以及澳大利亞等地。多生長(zhǎng)于低山巖壁縫隙、路旁、草地等干旱向陽處，以風(fēng)化巖石表面分布最為廣泛，是—種耐瘠薄、抗旱性較強(qiáng)的巖生植物。金發(fā)草形似小竹，自然形態(tài)美觀，生長(zhǎng)迅速，根系十分發(fā)達(dá)，致密的莖枝對(duì)地面具有較強(qiáng)覆蓋能力，是—種優(yōu)良的地被植物和觀賞植物，在水土保持、生態(tài)邊坡防護(hù)、綠化等方面具有

2、良好的應(yīng)用前景，具有開發(fā)為新型國(guó)產(chǎn)草坪草種的潛力。本文首次采用ISSR標(biāo)記技術(shù)和AFLP標(biāo)記技術(shù)分析了四川、云南、重慶、廣西等地不同環(huán)境條件下22個(gè)金發(fā)草種群的遺傳多樣性特征，對(duì)并對(duì)金發(fā)草的化感作用進(jìn)行了初步研究。 lSSR標(biāo)記分析表明，從100條ISSR引物中篩選出14條引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增，共擴(kuò)增出239條清晰的條帶，其中227條條帶具有多態(tài)性，多態(tài)位點(diǎn)百分率(PPB)達(dá)94.98％，金發(fā)草的觀測(cè)等位基因數(shù)(Na)、有效等位基

3、因數(shù)(Ne)、Nei'S的基因多樣性(日)和Shammon’s信息指數(shù)(I)分別為1.9498±0.2188、1.4298_±0.3204，0.2656±0.1592及0.4136±0.2088，揭示了金發(fā)草具有豐富的遺傳多樣性。22個(gè)金發(fā)草種群間的遺傳—致度(I)的變化范圍為0.5481～0.8201，所有種群的平均遺傳一致度為0.6735；遺傳距離(D)介于0.1983～0.6013之間，所有種群的平均遺傳距離為0.3976。根據(jù)N

4、ei’S遺傳距離對(duì)22個(gè)種群進(jìn)行UPGMA聚類，表明金發(fā)草種群的遺傳距離與其水平地理距離和垂直地理距離有關(guān)。Mantel檢驗(yàn)表明金發(fā)草種群間的遺傳距離與水平地理距離和垂直地理距離均呈顯著正相關(guān)(p<0.01)，隨著海拔升高，金發(fā)草的遺傳多樣性降低，推測(cè)可能是高海拔地區(qū)氣溫低、降水量大在一定程度上影響了金發(fā)草種群間的基因交流。生境類型、海拔高度、土壤類型、土壤pH、年均溫度、年均降水量、年均日照時(shí)數(shù)等環(huán)境因子對(duì)金發(fā)草的遺傳分化在一定程度上

5、產(chǎn)生了影響，相關(guān)性分析表明，其影響均不顯著，說明金發(fā)草種群對(duì)環(huán)境依賴性小，能分布在各種生境中，使其具有較高的遺傳多樣性水平。 應(yīng)用擴(kuò)增性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(AFLP)分子標(biāo)記技術(shù)分析，分別采用瓊脂糖電泳和變性聚丙烯酰胺電泳分離AFLP-PCR擴(kuò)增片段。兩種電泳法均能揭示出金發(fā)草的遺傳多樣性。根據(jù)聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測(cè)結(jié)果：從64對(duì)引物組合中篩選出10對(duì)引物鲴合，共擴(kuò)增出485條清晰的譜帶，其中多態(tài)帶441條，多態(tài)位點(diǎn)百分率90.93

6、％，平均每對(duì)引物擴(kuò)增出485條譜帶。表明金發(fā)草具有豐富遺傳多樣性(H=0.2494，I=0.3903)：22金發(fā)草種群間遺傳—致度在0.499～0.905之間，平均遺傳一致度為0.739，遺傳距離在0.100～0.695之間，平均遺傳距離為0.311。根據(jù)Nei’s遺傳距離對(duì)不同的種群進(jìn)行UPGMA聚類表明金發(fā)草遺傳多樣性表現(xiàn)出—定的地域性分布規(guī)律，Mantel檢驗(yàn)證明金發(fā)草種群間的遺傳一致度與地理距離顯著正相關(guān)(p<0.05)。SPS

7、S11.5軟件檢驗(yàn)二者之間的相關(guān)性得到了相似的結(jié)果。金發(fā)草高水平的遺傳多樣性與其生活史特征、擴(kuò)散、雜交系統(tǒng)、地理隔離以及其對(duì)多種環(huán)境的適應(yīng)性有關(guān)；對(duì)瓊脂糖電泳和聚丙烯酰胺凝膠電泳分析所得的遺傳距離進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)，二者之間存在著顯著的正關(guān)聯(lián)，證明兩種電泳法所得結(jié)果吻合，即瓊脂糖電泳及聚丙烯酰胺凝膠電泳均能檢測(cè)出AFLP-PCR擴(kuò)增結(jié)果，相對(duì)而言，聚丙烯酰胺凝膠電泳的結(jié)果優(yōu)于瓊脂糖電泳。分析AFLP標(biāo)記和ISSR標(biāo)記的結(jié)果表明，兩種標(biāo)記均揭

8、示出金發(fā)草種群具有豐富的遺傳多樣水平，并且都揭示出金發(fā)草的遺傳變異呈現(xiàn)出一定的地域分布規(guī)律。由于標(biāo)記原理不同，兩種標(biāo)記的結(jié)果呈現(xiàn)出微小的差別。相對(duì)而言，基于ISSR標(biāo)記分析的遺傳多樣性參數(shù)高于AFLP標(biāo)記得到的遺傳多樣性參數(shù)，這可能是由于金發(fā)草種群間存在著大量的微衛(wèi)星變異所致。兩種標(biāo)記基于Nei's遺傳距離的聚類分析結(jié)果存在著一定的差異，但用Mantel測(cè)試對(duì)兩種方法檢測(cè)的遺傳—致度進(jìn)行相關(guān)性分析表明，它們之間存在著顯著的相關(guān)性(r=0

9、.3146，p=0.0150)，用SPSS 115軟件進(jìn)—步分析兩種標(biāo)記的遺傳—致度的相關(guān)性，Pearson相關(guān)系數(shù)為0.315(在0.01水平上)，ISSR標(biāo)記與AFLP標(biāo)記均能應(yīng)用于金發(fā)草種群的遺傳多樣性研究。 采用生物測(cè)定法研究了金發(fā)草根、莖、葉水浸提液對(duì)水稻Oryza sativa L、小麥Triticum aestivum L、油菜Brassica campestris L和萵苣Lactuca sactiva L等4種

10、受體植物的化感作用。結(jié)果表明，3種金發(fā)草水浸提液對(duì)4種受體植物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的均具有化感作用。3種金發(fā)草水浸提液對(duì)受體植物的種子萌發(fā)和幼苗地下部分的具有抑制作用，對(duì)幼苗地上部分的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用，這種抑制或促進(jìn)效應(yīng)并隨著濃度的增加而增強(qiáng)：除水稻外，小麥、油菜、萵苣的發(fā)芽速率均受到顯著抑制，但金發(fā)草水浸提液對(duì)4種受體植物種子萌發(fā)的最終發(fā)芽率影響不顯著，說明金發(fā)草對(duì)植物種子萌發(fā)的化感作用主要是延遲種子發(fā)芽時(shí)間。受體植物對(duì)金發(fā)草化感作用的

11、敏感程度，隨植物發(fā)育期及植物種類不同而不同，幼苗期比萌發(fā)期敏感；供試的4種受體植物中，油菜對(duì)金發(fā)草的化感作用最敏感，萵苣次之，小麥再次之，金發(fā)草水浸提液水稻的化感作用不顯著。不同器官的金發(fā)草水浸提液的化感作用效應(yīng)不同，其中葉的化感作用最強(qiáng)，其綜合效應(yīng)分別為根與莖的2.14倍和2.57倍。 本研究結(jié)果表明，金發(fā)草具有高水平的遺傳多樣性，對(duì)環(huán)境依賴性較小，對(duì)水稻、小麥、油菜、萵苣等農(nóng)作物具有顯著的化感效應(yīng)，植物的化感作用對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的