楸子不同类型抗旱耐盐性评价及遗传差异分析

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tonghuasong00000
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楸子(Malus prunifolia)是我国特有的苹果野生种质资源,对不同自然条件有很强的适应性,与苹果嫁接亲和力强,长势旺盛,是我国西北地区重要的苹果砧木。在我国经长期天然杂交,加上基因突变及环境因素的影响,使得楸子产生很多不同的类型(变种)。有些类型在形态上极为相似,以至于很难将其区分,这对楸子不同类型的命名造成一定的困难,对其在分类学上的划分产生较大争议。此外,楸子作为一种野生种质资源,其不同类型之间的抗逆性,还未曾有过系统地分析和评价。本研究通过分析干旱、盐胁迫下各类型的生理响应,对楸子不同类型的抗旱、耐盐性做出综合评价,筛选出不同抗性的苹果砧木资源,这对于苹果抗性育种研究以及经济栽培具有重要的理论和实用价值;同时,利用SSR分子标记技术,结合聚类分析及主成分分析,对楸子不同类型之间的亲缘关系在分子水平上做进一步鉴定,为阐明苹果砧木资源的分类、优化种质资源的收集与管理工作提供理论依据。主要研究结果如下:1.将‘富士’嫁接于8种苹果砧木(7个楸子类型,1个新疆野苹果)后进行12d干旱处理,其叶片相对含水量(RWC)与对照相比(0d)显著降低,总叶绿素含量与光合参数在胁迫过程中也有不同程度的下降。胁迫第9d,以东北黄海棠、新疆野苹果和富平楸子为砧木的‘富士’仍然保持相对较高的Pn,分别为8.48,7.55和6.34μmol m-2s-1,而以红海棠和白海棠为砧木的‘富士’的Pn则分别下降到2.54和3.82μmol m-2s-1。此时,以富平楸子为砧木的‘富士’的WUEi最高,达到5.71μmol mmol-1,WUEi最小的是以红海棠作为砧木的‘富士’,只有2.42μmol mmol-1。2.干旱胁迫下,所有植株的APX活性在胁迫前3d急剧上升,在第9d开始下降,不同砧木的‘富士’所达到的最大值不同。以红海棠、五棱海棠和白海棠为砧木的‘富士’的POD活性在胁迫后3d便开始下降,而以富平楸子、东北黄海棠、新疆野苹果以及崂山柰子为砧木的‘富士’的POD活性仍有上升趋势。在胁迫初期,以红海棠和白海棠为砧木的‘富士’的CAT活性上升较快,但并没有持续太长时间;而以富平楸子、东北黄海棠和新疆野苹果为砧木的‘富士’的CAT活性在胁迫初期上升较为缓慢,但第3d以后,活性突然升高,并在第6d达到最大值。3.干旱胁迫12d后,所有植株叶片的膜透性以及丙二醛(MDA)含量与对照相比均有不同程度的升高。抗旱性较弱的红海棠和白海棠的相对电导率与对照相比分别高出46.37%和45.86%,丙二醛含量与对照相比分别增加了30.04%和31.92%。抗旱性较强的砧木,如富平楸子、东北黄海棠以及新疆野苹果,其相对电导率与对照相比升高了23.33~32.94%;丙二醛含量与对照相比升高了22.06~23.94%。聚类分析将8种砧木的抗旱性分为三类,抗旱性强的砧木有富平楸子、东北黄海棠和新疆野苹果;中等抗旱的砧木为吴起楸子、五棱海棠以及崂山柰子;抗旱性相对较弱的是红海棠和白海棠。4.用150mM NaCl处理11种苹果砧木(9个楸子类型,另外2种分别为新疆野苹果和平邑甜茶)10d,统计盐害指数(SI)显示:处理3d后,红海棠、白海棠、冬白果和内蒙古海红较早地表现出了盐害症状(SI≥0.10);在处理后第10d,富平楸子、东北黄海棠、崂山柰子、新疆野苹果和平邑甜茶的盐害指数相对较低,而白海棠、五棱海棠和内蒙古海红,它们的盐害指数相对较高,分别达到0.519、0.509和0.625。5.通过比较净光合速率(Pn)、相对电导率变化百分比(VP)、相对含水量(RWC),结合盐害指数以及生物量抗逆系数(RAC)的聚类分析结果,11种砧木的耐盐性被分为三大类,耐盐性强的砧木包括富平楸子、东北黄海棠、崂山柰子、新疆野苹果和平邑甜茶;耐盐性中等的砧木有吴起楸子和冬白果;耐盐性弱的砧木分别为红海棠、白海棠、五棱海棠及内蒙古海红。除红海棠之外,聚类分析的结果与统计盐害指数的结果一致。6.利用降落PCR结合SSR分子标记技术,对15个楸子类型进行遗传差异分析。10对SSR引物所检测出的170条谱带中,有156条为多态性带,多态性谱带比率达到90.74%,平均遗传相似系数(GC)为0.660,GC最高的是富平楸子与吴起楸子,为0.882;其遗传距离(GD)也只有0.125;冬白果与河北热滚子的GC最低,只有0.529,但GD却达到0.636。7.利用非加权算数平均法(UPGMA)在遗传相似值0.650处,15个楸子类型被分为三大类。这与主成分分析(PCA)的结果一致。聚类分析表明,多数聚在一起的楸子类型与它们的地理分布相一致,但也有部分个体的DNA谱带与其起源地不一致,5个起源于新疆的类型就被分散在不同类群,这在一定程度上反映了楸子不同类型复杂的遗传背景。
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