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《山西农业大学》 2018年
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鸢尾属种质资源评价及抗旱性研究

薄伟  
【摘要】:鸢尾属(Iris)植物是鸢尾科(Iridaceae)多年生草本,为世界著名宿根花卉之一,属内植物种类繁多,花色多样,花型奇特,是城市绿化的理想地被植物素材。我国拥有丰富的鸢尾种质资源,充分开发和利用我国优良鸢尾种质资源,特别是野生植物资源,加快优质新品种选育,是今后鸢尾属种质资源研究的主攻方向。而鸢尾属植物的系统评价研究正是深入挖掘优异鸢尾种质、创新和育苗工作的基础,也是优良鸢尾植物品种有效应用于城市园林绿化的前提。本研究中,利用我国鸢尾属部分栽培种及野生种,从形态学、细胞学、生理学及分子生物学四个方面,全面、系统地对鸢尾种质资源进行了评价研究,探讨了其光合生理特性差异和系统进化关系,并从表型和分子水平上揭示了鸢尾种(品种)之间的遗传多样性和亲缘关系。同时,本研究利用数理统计手段对部分鸢尾栽培品种资源进行了抗旱性综合比较,筛选出了抗旱型鸢尾资源。结果如下:1、采用主成分分析、相关性分析和聚类分析法,探讨鸢尾种间和种内种质资源的表型形态特性。试验结果表明:测定的27个表观指标在32个鸢尾种或品种间都存在极显著差异,并经过主成分分析转化为5个主成分因子。相比其他表观性状,叶片形态指标的平均变异系数最大,花朵内部性状以及果种性状的平均变异系数较小,且花朵性状之间呈极显著正相关。通过聚类分析,32个鸢尾种(品种)被分成3个大类:喜盐鸢尾、黄菖蒲、马蔺3个鸢尾种为一类;20个德国鸢尾品种与蓝蝴蝶分为一类;其余给尾分为一类。2、通过测定计算鸢尾属16个植物群体的气孔特性指标,研究鸢尾种间的解剖性状多样性。结果表明:气孔数量与气孔密度在不同鸢尾种之间的变动幅度最大,气孔宽度最小,且这些气孔特性指标在16个鸢尾种中均表现为差异极显著。通过聚类分析,16个鸢尾种被分为四类:第一类包括德国鸢尾和蓝蝴蝶;紫苞鸢尾组的两个鸢尾被聚为第二类;果实侧裂组的3个鸢尾种被聚为第三类;其余鸢尾聚为第四类。3、采用扫描电镜,观察鸢尾5个亚属代表种的正常花粉,并测定其形态指标,在聚类分析的基础上,分析亲缘关系。结果表明:蓝蝴蝶的花粉粒最大,花粉粒表面条嵴较宽,分叉少,网嵴突起明显,嵴间距最大,崎密度最小,而喜盐鸢尾的花粉形态和条嵴参数则与之相反。5种鸢尾花粉外壁均属皱沟状纹饰,且都只有1条萌发沟,除喜盐鸢尾外,其余鸢尾花粉粒表面的条嵴内均分布有大小不一、数量不等的疣状颗粒。通过聚类分析,将5种鸢尾分为3大类:第一类群包括蓝蝴蝶、野鸢尾和德国鸢尾,马蔺和喜盐鸢尾单独聚为一类。而第一类群又可分为2组,第一组包括蓝蝴蝶和德国鸢尾,野鸢尾单独归为第二组。4、利用LI6400便携式光合仪和CF Imager叶绿素荧光成像系统,测定鸢尾5个亚属代表种的光合荧光参数日变化,研究其光合生理生态特性与差异。试验结果表明:德国鸢尾、单花鸢尾、蓝蝴蝶、野鸢尾Pn日变化均表现为“双峰”曲线,但前三个鸢尾种下午Pn值回升幅度较小,光合“午休”现象较为严重,从荧光参数日变化也可以看出,蓝蝴蝶和单花鸢尾中午ΦPSⅡ值比其他鸢尾高,Fv/Fm值又小于其他鸢尾,较高的NPQ仍不足以将吸收的过剩光能耗散掉,光抑制程度较重。5、通过分析比较鸢尾属5个亚属代表种的染色体数目及核型,研究它们的核型差异,推测它们的进化关系。结果表明:5种鸢尾As.K.和MAR均表现为“双向提高”趋势,其中德国鸢尾MAR和As.K.均为最高,其次为喜盐鸢尾,野鸢尾的MAR和As.K.最低。与其他鸢尾相比,野鸢尾的LR和MAR均为最低值。同时发现,参试鸢尾材料表现出两种增加趋势,其中蓝蝴蝶、黄菖蒲按LR的方向增加较快,而德国鸢尾、喜盐鸢尾则按MAR的方向增加较快。6、采用盆栽法,对德国鸢尾品种进行持续干旱胁迫,测定生理生化指标,利用数理统计分析综合评价鸢尾材料的抗旱性,筛选出可较好评价鸢尾抗旱性的鉴定指标。结果表明:10个鸢尾品种抗旱性排序依次为‘紫花’‘血石’‘黄褐’‘金娃娃’‘古铜红’‘航海旗帜’‘惊险’‘矮梦’‘紫辉’‘白萼’。基于聚类分析结果,10个鸢尾品种划分为抗旱、中抗旱和低抗旱3个抗旱级别,其中‘紫花’和‘血石’属于抗旱组,抗旱性较强。同时,逐步回归分析表明,POD活性和RWL,MDA含量可作为重要的指标用于鸢尾品种的抗旱性评价,而得出的回归方程也可作为一种简单的方法较为准确地评价鸢尾品种的抗旱能力。7、采用ISSR和SRAP分子标记对26份德国鸢尾品种进行遗传多样性分析,并通过UPGMA聚类,探讨鸢尾属植物种内遗传关系。结果表明:ISSR标记法的多态百分数达到89.47%,而SRAP标记法的多态百分数达到了 96.54%。聚类结果表明,ISSR标记可在一定程度上将表观形态相似的品种归于一类。SRAP标记在表型相似鸢尾品种归为一类的基础上,又能使来自不同地区的同一品种最先聚为一组,说明用于分析鸢尾品种遗传多样性SRAP标记相比ISSR标记更为精确。而ISSR和SRAP相结合的聚类结果,不仅使形态相似的鸢尾品种划分在一起,而且还将来源于山西地区的两种鸢尾材料分离出来。同时发现,在3种聚类方法中,德国鸢尾'古铜红’和‘印度首领’,德国鸢尾‘紫辉’、‘白萼’、‘黑色旗帜’均聚在一起,表明这些品种间亲缘关系很近。
【学位授予单位】:山西农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S682.19

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