鳶尾屬植物遺傳多樣性評價及干旱高溫脅迫生理響應(yīng)機制.pdf

1、鳶尾屬（Iris L.）是鳶尾科(Iridaceae)所有屬中涵蓋種類最多的一個屬，據(jù)統(tǒng)計目前已知的鳶尾屬植物共計300余種。鳶尾屬植物生長的氣候帶以北溫帶為主，分布的區(qū)域集中在亞洲、歐洲及北美洲。我國也是鳶尾屬植物的分布中心之一，已知的種有64個，變種13個，此外還有1個亞種和6個變型。鳶尾屬植物屬多年生草本類，花色豐富（有單色也有復(fù)色），花型多變（旗瓣與垂瓣形態(tài)、大小比例等多變），是聞名于世的宿根花卉之一。隨著鳶尾屬植物園藝品種的增

2、多，其遺傳背景愈發(fā)復(fù)雜。本研究以鳶尾屬園藝品種和種共38份材料，利用形態(tài)學(xué)標記結(jié)合ISSR和SRAP兩種分子標記方法對其遺傳多樣性及親緣關(guān)系進行了評價分析。另外，結(jié)合鳶尾屬植物的生產(chǎn)應(yīng)用，測定了鳶尾屬部分材料高溫、干旱脅迫下的生理響應(yīng)與分子機制，建立了鳶尾屬植物的耐熱、抗旱生理評價體系，并對實驗材料的耐熱、抗旱能力進行了評價。本研究獲得主要結(jié)果如下:
　　1、鳶尾屬參試材料觀測的29個表型性狀中，變異系數(shù)差異較大。對表型性狀主成分

3、分析得出，基于表型性狀分類時首先應(yīng)考慮花器官性狀的分類，其次是根據(jù)株型、營養(yǎng)器官生長以及花瓣上附屬物的情況分類。主成分分析的結(jié)果也反映出表型性狀的主成分貢獻率集中度不明顯，其中的累積貢獻率呈現(xiàn)緩慢的增長，據(jù)此推測其中主要是相關(guān)性強的變量較分散的原因，而性狀分別屬于多類，由此也說明鳶尾屬的表型性狀在演化中的多樣性十分明顯，這也是其存在著豐富性狀變異的主要原因。
　　2、ISSR和SRAP這兩種標記方法的多態(tài)性條帶比率均為100％，但

4、SRAP較ISSR檢測出的條帶數(shù)高，兩種方法的多態(tài)性含量PIC值均為1，說明鳶尾屬種質(zhì)資源遺傳差異較大，在分子水平具有非常高的遺傳多樣性。另外，兩種分子標記對鳶尾屬植物的遺傳多樣性分析具有較高的一致性，且ISSR和SRAP相結(jié)合的方法比單一的ISSR或SRAP分子標記對鳶尾屬植物遺傳多樣性分析的結(jié)果與表型分類結(jié)果更為接近。采用ISSR和SRAP兩種方法相結(jié)合進行分子標記聚類，其遺傳距離矩陣進行Mantel檢驗得出相關(guān)性系數(shù)r=0.805

5、2，可見兩種標記方法結(jié)合的結(jié)果較為可靠，也能更好的反映出鳶尾屬植物的遺傳結(jié)構(gòu)，可為其他相關(guān)研究提供參考。
　　3、前人很多研究表明鳶尾屬植物種間雜交存在有一定的障礙，雜交結(jié)實率很低或不結(jié)實，而本研究中反應(yīng)出德國鳶尾‘Gala Madrid’和‘Nibelungen’在有髯鳶尾中遺傳距離與其他德國鳶尾品種較遠，且分子標記的三種方式聚類中均與無髯鳶尾聚為一類，由此推測這兩種鳶尾很有可能具有無髯鳶尾的遺傳背景，可以將其作為鳶尾屬植物無髯

6、與有髯鳶尾類種間雜交的優(yōu)勢親本進行種質(zhì)創(chuàng)新。
　　4、對雞冠狀附屬物亞屬在分類中存在的爭議，通過本研究支持其按照Rodionenko系統(tǒng)作為亞屬的分類地位存在。另外，琴瓣鳶尾亞屬的喜鹽鳶尾三種方法聚類后都與無附屬物亞屬的種聚在了一起，可見將喜鹽鳶尾作為琴瓣鳶尾單獨成為一個亞屬存在的意義不大，建議將其歸入無附屬物亞屬中。另外，無附屬物亞屬中馬藺、黃菖蒲、路易斯安那鳶尾都單獨聚為亞類群，與其它鳶尾關(guān)系較遠單獨成一組，結(jié)合其形態(tài)學(xué)的差異

7、，建議可將無附屬物亞屬分成幾個組。
　　5、不同鳶尾品種（種）在高溫和干旱脅迫下，測定部分氧化酶和非酶活性物質(zhì)生理生化指標，利用主成分分析法結(jié)合隸屬函數(shù)法分別對測定指標與耐熱、抗旱的相關(guān)性進行評價。結(jié)果表明，電導(dǎo)傷害率(x1)、葉綠素(x3)、可溶性糖(x4)及丙二醛(x5)4個指標與鳶尾屬植物抗旱能力強弱的相關(guān)性較高;SOD活性(x1)、POD活性(x2)、葉綠素(x3)、可溶性蛋白(x4)及丙二醛(x5)5個指標與鳶尾屬植物耐

8、熱能力相關(guān)性較高。進一步采用逐步回歸法結(jié)合相關(guān)性高的生理生化指標建立了鳶尾屬植物抗旱、耐熱評價最優(yōu)回歸方程?？购底顑?yōu)回歸方程:D=-439.27+1.744x1+4.913x3+0.5822x4+2.6369x5，耐熱最優(yōu)方程:D=29.667-0.208x1-2.502 x2+0.405x3-1.742 x4-0.036 x5。依據(jù)抗旱、耐熱最優(yōu)回歸方程供試的10個鳶尾品種（種）抗旱性由強到弱的順序依次為‘金娃娃’、‘笛聲’、‘魂斷藍

9、橋’、德國鳶尾、扁竹蘭、西伯利亞鳶尾、馬藺、‘黑騎士’、黃菖蒲和花菖蒲;耐熱性由強到弱的順序依次為:花菖蒲、黃菖蒲、馬藺、扁竹蘭、‘笛聲’、‘黑騎士’、‘魂斷藍橋’、‘金娃娃’、西伯利亞鳶尾和德國鳶尾。
　　6、從觀賞性較高且同為德國鳶尾系列的4個德國鳶尾中分別篩選出2個耐熱性相對較差的‘金娃娃’與德國鳶尾通過CaCl2處理，以及2個耐熱性相對好的的品種‘笛聲’和‘黑騎士’通過Ca2+的拮抗劑LaCl3處理，測定Ca2+對于鳶尾高

10、溫脅迫下的耐熱性的調(diào)控作用。結(jié)論是CaCl2較為明顯的提高了高溫脅迫下金娃娃與德國鳶尾葉片中的可溶性蛋白質(zhì)的濃度，這可能與Ca2+信號介導(dǎo)的熱激蛋白的產(chǎn)生有關(guān)，使其在較短時間內(nèi)可保持對高溫的抗性，但高溫脅迫時間超過其耐受能力，則呈現(xiàn)葉片焦枯逐漸死亡;LaCl3作為Ca2+阻斷劑對笛聲和黑騎士葉片的耐熱性影響顯著;由此，推測笛聲和黑騎士依賴Ca2+信號介導(dǎo)來產(chǎn)生耐熱性。
　　7、根據(jù)基因庫模式植物的熱激因子基因的保守區(qū)域設(shè)計引物序列