菊芋种质资源耐盐性筛选及遗传多样性分析

盐渍土广布世界,面积大、范围广,是重要的后备土地资源,开发和利用盐渍化土壤对保障人类粮食安全意义重大。实践证明,生物改良法是目前公认的改良盐渍土最经济、有效、长久的方法,是盐渍化土壤开发和利用的重要研究方向。菊芋(Helianthus tuberosus L.)生物量大、抗逆性强,对水肥需求不高,是一种具有重要潜在开发价值的能源植物。因此,培育具有较高耐盐性的菊芋新品种、筛选和鉴定出高度耐盐性的菊芋种质材料,对有效开发利用盐渍土和改善人居生态环境具有重要的现实意义。本研究以选取的36份优良菊芋种质资源为研究材料,通过在沿海滩涂地上直接种植菊芋,采用分级评价法和模糊隶属函数法对不同菊芋品系的耐盐性进行了评价;并以AFLP(扩增片段长度多态性)分子标记为手段,了解种质资源间的遗传结构和亲缘关系,为新品种选育时亲本的选择以及利用杂种优势等方面奠定了坚实的理论基础。主要结果如下:(1)盐害分级法和模糊隶属函数法的结果具有高度统一性,证明两种方法均是菊芋耐盐性鉴定的可靠方法。粗略筛选时可直接使用存活率来代替盐害指数进行耐盐性鉴定,并且块茎的某些指标(如块茎鲜重)对菊芋品系耐盐性筛选至关重要。(2)可将36份菊芋种质资源划分为高度耐盐品系、中度耐盐品系、低度耐盐品系和盐敏感品系4种类型。其中LZJ040、LZJ119共2个品系为高度耐盐品系,占供试材料的5.56%;LZJ006、LZJ023、LZJ035、LZJ038、LZJ039、LZJ042、LZJ043、LZJ050、LZJ055、LZJ116共10个品系为中度耐盐品系,占供试材料的27.78%;LZJ007、LZJ029、LZJ030、LZJ032、LZJ033、LZJ034、LZJ036、LZJ044、LZJ111共9个品系为低度耐盐品系,占供试材料的25.00%;LZJ001、LZJ002、LZJ004、LZJ005、LZJ008、LZJ009、LZJ010、LZJ012、LZJ013、LZJ015、LZJ016、LZJ022、LZJ024、LZJ037、LZJ051共15个品系为盐敏感品系,占供试材料的41.67%。(3)10对引物共扩增出1390个位点,其中多态性位点1380个,多态性位点百分率高达98.24%,平均观测等位基因数为1.999,平均有效等位基因数为1.351,Shannon信息指数为0.373,期望杂合度为0.229。各菊芋材料间遗传距离为0.22-0.41,平均为0.32,相似系数为0.59-0.78,平均为0.68,表明各菊芋材料间具有较高的遗传多样性水平,当相似系数为0.666时,UPGMA(不加权成对算术平均法)聚类分析可将36份菊芋种质资源分为2类,来源于同一地区的菊芋种质资源优先聚在一起,体现出了较高的地理相关性。(4)欧洲品系和亚洲品系存在一定的遗传分化且群体亲缘关系较远,欧洲品系群体具有更高的遗传多样性。总的遗传变异中有6.40%的变异发生在种质资源间,有93.60%的变异发生在种质资源内。AFLP分子鉴定的2个资源组和耐盐性筛选得到的4个资源组间的遗传变异量与不同地理分布种质资源间的遗传变异量大体相等,表明种质资源内的变异是菊芋群体变异的主要来源。(5)聚类分析结果与根据块茎颜色进行分类和根据耐盐性筛选进行分类的结果部分吻合,说明二者具有一定的相关性。但是多数品系的聚类的结果并不吻合,可能是一方面传统的形态分类方法不能完全反映出菊芋资源间的亲缘关系,另一方面耐盐性属于数量性状,受多基因控制,不同的耐盐基因控制和表达的时期也不同所致。