中国紫薇属种质资源及紫薇、南紫薇核心种质构建

紫薇属(Lagerstroemia)属于千屈菜科,为多年生落叶灌木或小乔木,是具有极高观赏价值的树种,在炎夏开花,花色艳丽,花期长达百天,具有较强抗性和广泛适应性,野生资源在中国较为分散,资源破坏现象严重。从目前情况看,对紫薇各种群间的遗传多样性水平、种群间和种群内的遗传变异规律及影响遗传分化的因素等问题都未解决,在品种性状、数量、命名等方面比较混乱,这些问题阻碍了紫薇属种质资源的研究。针对以上问题,本研究对中国12个省市现有紫薇属的野生资源进行收集、保存及遗传多样性检测和评价。在分析有关紫薇属种质资源资料和进行调查的基础上,针对紫薇、南紫薇在中国的分布特性,按照种群间、种群内个体间两个层次,采集种群材料进行了遗传多样性分析,初步构建了中国紫薇和南紫薇核心种质保存样本的策略,提出了紫薇、南紫薇遗传多样性保护策略。主要结果如下: 1、经调查发现中国原生的紫薇属植物有19种,其中安徽紫薇为2004年发表的新种,引入栽培4种,一共23种;狭瓣紫薇是中国紫薇属中唯一一种有香味的种,应重点加强保护和研究;西双紫薇、毛紫薇为冬季开花的种,特殊的开花季节可作为种质创新材料在实验中加以挖掘优良的基因;桂林紫薇、福建紫薇、网脉紫薇、云南紫薇具有较好的观赏性,可以进行新品种培育开发。 2、表型多样性研究结果表明紫薇和南紫薇种群表型多样性丰富,紫薇、南紫薇种群20个性状的平均表型分化系数为69.61%和75.3%,紫薇种群间的变异(68.27%)大于群内的变异(29.81%),南紫薇种群间的变异(73.61%)大于群内的变异(24.14%),说明种群间的变异是紫薇、南紫薇变异的主要来源;将地理气候因子与表型性状的相关分析结果表明性状与地理因子均具有显著的相关性;对紫薇和南紫薇种群聚类分析表明,紫薇种群基本是依据地理距离聚类,可以反映出紫薇、南紫薇天然种群在不同地区间的差异。 3、建立了适合于紫薇遗传多样性分析的AFLP分子标记反应体系,实验筛选出了紫薇种质资源AFLP分析的合适引物,并对紫薇、南紫薇13个种群的遗传多样性进行了研究。结果表明筛选出的7对多态性引物组合在紫薇、南紫薇天然种群多态位点百分率分别为91.43%和65.30%,Nei's遗传多样性指数(He)分别为0.4133和0.4083,遗传分化系数分别为0.5415和0.8251,紫薇种群间变异占总变异的71.74%、南紫薇种群间变异占总变异的79.69%,表明紫薇和南紫薇天然种群内存在较高的遗传多样性,聚类分析结果表明种群间的地理距离和遗传距离之间具有显著的相关性。 4、对我国紫薇品种进行了调查整理,共收集整理51个品种,利用Q型聚类对51个品种进行分类,并对45个性状进行了R型聚类分析和主成分分析,结果选出了影响较大的25个性状,验证了前人的紫薇品种分类系统中以花色作为一个重要的分类标准是合理的。同时对这51个紫薇品种花粉进行孢粉学实验,通过对51个品种花粉形态观察,发现品种间花粉形态差异不明显,花粉形态与品种的花色没有关系,具有突出性状的品种花粉形态也没有特殊性,根据花粉形态很难单独进行品种分类和鉴定。 5、根据紫薇、南紫薇种群的表型分析数据和AFLP分子标记数据,按照遗传多样性指数的高低构建了紫薇、南紫薇的核心种质。紫薇和南紫薇种群间遗传多样性较高,种群间遗传分化处于较高水平,因此要将遗传多样性高的种群列入核心种质保护;根据对种群样本策略和种群内个体样本策略的研究,认为对紫薇保存6个种群,南紫薇保存3个种群,每个种群保存20-25个样本,可达到保存种内遗传多样性的95%以上,可作为紫薇、南紫薇野生种质资源保存的初级核心种质。实地勘查获得513份紫薇种质资源,依据系统分组和组内聚类取样、遗传多样性指数及遗传丰富度初选出151份作为初选核心种质,经过多样性指数t检验,特征值符合度检测,结果表明初选核心种质基本能代表总体种质的遗传变异范围。