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1、鸢尾属植物遗传多样性评价及干旱高温胁迫生理响应机制鸢尾属(IrisL.)是鸢尾科(Iridaceae)所有属中涵盖种类最多的一个属,据统计目前已知的鸢尾属植物共计300余种。鸢尾属植物生长的气候带以北温带为主,分布的区域集中在亚洲、欧洲及北美洲。我国也是鸢尾属植物的分布中心之一,已知的种有64个,变种13个,此外还有1个亚种和6个变型。鸢尾属植物属多年生草本类,花色丰富(有单色也有复色),花型多变(旗瓣与垂瓣形态、大小比例等多变),是闻名于世的宿根花卉之一。随着鸢尾属植物园艺品种的增多,其遗传背景愈发复杂。本研究
2、以鸢尾属园艺品种和种共38份材料,利用形态学标记结合ISSR和SRAP两种分子标记方法对其遗传多样性及亲缘关系进行了评价分析。另外,结合鸢尾属植物的生产应用,测定了鸢尾属部分材料高温、干旱胁迫下的生理响应与分子机制,建立了鸢尾属植物的耐热、抗旱生理评价体系,并对实验材料的耐热、抗旱能力进行了评价。本研究获得主要结果如下:1、鸢尾属参试材料观测的29个表型性状中,变异系数差异较大。对表型性状主成分分析得出,基于表型性状分类时首先应考虑花器官性状的分类,其次是根据株型、营养器官生长以及花瓣上附属物的情况分类。主成分分
3、析的结果也反映出表型性状的主成分贡献率集中度不明显,其中的累积贡献率呈现缓慢的增长,据此推测其中主要是相关性强的变量较分散的原因,而性状分别属于多类,由此也说明鸢尾属的表型性状在演化中的多样性十分明显,这也是其存在着丰富性状变异的主要原因。2、ISSR和SRAP这两种标记方法的多态性条带比率均为100%,但SRAP较ISSR检测出的条带数高,两种方法的多态性含量PIC值均为1,说明鸢尾属种质资源遗传差异较大,在分子水平具有非常高的遗传多样性。另外,两种分子标记对鸢尾属植物的遗传多样性分析具有较高的一致性,且ISS
4、R和SRAP相结合的方法比单一的ISSR或SRAP分子标记对鸢尾属植物遗传多样性分析的结果与表型分类结果更为接近。采用ISSR和SRAP两种方法相结合进行分子标记聚类,其遗传距离矩阵进行Mantel检验得出相关性系数r=0.8052,可见两种标记方法结合的结果较为可靠,也能更好的反映出鸢尾属植物的遗传结构,可为其他1ii相关研究提供参考。3、前人很多研究表明鸢尾属植物种间杂交存在有一定的障碍,杂交结实率很低或不结实,而本研究中反应出德国鸢尾‘GalaMadrid’和‘Nibelungen’在有髯鸢尾中遗传距离与其
5、他德国鸢尾品种较远,且分子标记的三种方式聚类中均与无髯鸢尾聚为一类,由此推测这两种鸢尾很有可能具有无髯鸢尾的遗传背景,可以将其作为鸢尾属植物无髯与有髯鸢尾类种间杂交的优势亲本进行种质创新。4、对鸡冠状附属物亚属在分类中存在的争议,通过本研究支持其按照Rodionenko系统作为亚属的分类地位存在。另外,琴瓣鸢尾亚属的喜盐鸢尾三种方法聚类后都与无附属物亚属的种聚在了一起,可见将喜盐鸢尾作为琴瓣鸢尾单独成为一个亚属存在的意义不大,建议将其归入无附属物亚属中。另外,无附属物亚属中马蔺、黄菖蒲、路易斯安那鸢尾都单独聚为亚
6、类群,与其它鸢尾关系较远单独成一组,结合其形态学的差异,建议可将无附属物亚属分成几个组。5、不同鸢尾品种(种)在高温和干旱胁迫下,测定部分氧化酶和非酶活性物质生理生化指标,利用主成分分析法结合隶属函数法分别对测定指标与耐热、抗旱的相关性进行评价。结果表明,电导伤害率(x1)、叶绿素(x3)、可溶性糖(x4)及丙二醛(x5)4个指标与鸢尾属植物抗旱能力强弱的相关性较高;SOD活性(x1)、POD活性(x2)、叶绿素(x3)、可溶性蛋白(x4)及丙二醛(x5)5个指标与鸢尾属植物耐热能力相关性较高。进一步采用逐步回归
7、法结合相关性高的生理生化指标建立了鸢尾属植物抗旱、耐热评价最优回归方程。抗旱最优回归方程:D=-439.27+1.744x1+4.913x3+0.5822x4+2.6369x5,耐热最优方程:D=29.667-0.208x1-2.502x2+0.405x3-1.742x4-0.036x5。依据抗旱、耐热最优回归方程供试的10个鸢尾品种(种)抗旱性由强到弱的顺序依次为‘金娃娃’、‘笛声’、‘魂断蓝桥’、德国鸢尾、扁竹兰、西伯利亚鸢尾、马蔺、‘黑骑士’、黄菖蒲和花菖蒲;耐热性由强到弱的顺序依次为:花菖蒲、黄菖蒲、马蔺
8、、扁竹兰、‘笛声’、‘黑骑士’、‘魂断蓝桥’、‘金娃娃’、西伯利亚鸢尾和德国鸢尾。6、从观赏性较高且同为德国鸢尾系列的4个德国鸢尾中分别筛选出2个耐热性相对较差的‘金娃娃’与德国鸢尾通过CaCl2处理,以及2个耐热性相对好的的品种‘笛声’和‘黑骑士’通过Ca2+的拮抗剂LaCl3处理,测定Ca2+对于鸢尾高温胁迫下的耐热性的调控作用。结论是CaCl2较为明显的提高了高温胁
