| 题名 | 沙拐枣属植物分子系统学及遗传多样性研究 |
| 作者 | 晋玲 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2007-10-18 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 安黎哲 |
| 关键词 | 沙拐枣属 种子萌发 休眠 抗旱生理 脯氨酸 可溶性糖 甜菜碱 甘露醇 系统学 质体DNA rbcL trnL-F 沙拐枣 遗传多样性 简单序列重复间区标记（ISSR） |
| 其他题名 | Studies on molecular phylogeography and genetic diversity of genus Calligonum L. |
| 学位专业 | 自然地理学 |
| 中文摘要 | 沙拐枣属（Calligonum L.）隶属于蓼科（Polygonaceae ）木蓼族（Atraphaxideae Damm.）。为亚洲中部荒漠的广布种，分布于亚洲、欧洲南部和非洲北部，为沙生超旱生灌木。具记载有100余种，近几年经过一些学者的归并后，共计35种。我国有23种，产内蒙古、甘肃、宁夏、青海和新疆等地，其中以新疆最多，约占4/5。沙拐枣属所组成的群落主要分布于伊犁谷地、准噶尔盆地、吐鄯托盆地、柴达木盆地、河西走廊沙地和阿拉善荒漠，为地带性荒漠植被;其生境特点主要是沙漠或沙地，也见于沙砾质或砾质戈壁，是优良的固沙先锋植物，幼枝又为荒漠地区牲畜饲料（牛、羊喜食）。由于沙拐枣属良好的固沙效果以及对沙漠、荒漠地区良好的适应能力，一直以来，对于沙拐枣属植物适应沙区生活的生理生态机制是植物学家对该属植物研究的重点。本文以分布于中国西北地区（甘肃、新疆、宁夏、内蒙古）的沙拐枣属植物为研究对象，对沙拐枣属植物从种子萌发机理、抗旱生理、分子系统学、遗传多样性四个方面进行了较为广泛的研究，旨在深化荒漠植物的研究，为荒漠植物繁殖策略、荒漠生态保护、植物固沙和可持续利用提供理论依据。 选取分布于我国的三个沙拐枣属特有种：艾比湖沙拐枣Calligonum ebi-nuricum Ivanov ex Soskov、奇台沙拐枣（东疆沙拐枣）C. klementzii A. Los. 和塔里木沙拐枣 C. roborovskii A. Los.作为研究沙拐枣属植物种子休眠和萌发需求机制的试验材料。在我国北方沙漠常用这些多年生灌木来固定流动沙丘和重建荒漠植被。过去没有这三种植物种子萌发特性的研究。进行包括GA3、 H2SO4、 HNO3,、冷处理和在不同温度水浸的多水平、多组合的处理。三种植物在较高浓度GA3处理下萌发率均有升高。用H2SO4 (75% v/v) 中浸泡5分钟，再用蒸馏水彻底清洗，接着浸泡在1500 ppm GA3中48小时，结果三种植物均获得最高的萌发率。种子对GA3的响应会随着冷处理和酸处理的协同而增强。本试验结果显示这三种中国特有沙拐枣属植物可以用种子在干旱的沙漠地区进行繁殖，因而具有积极的意义。 沙拐枣在我国西北地区有广泛的分布，是非常有利的种质资源，目前国内研究多集中在生理生态学和分类学方面，对其属内抗逆性比较研究还处于空白阶段，本文通过对不同地区同种及同一地区不同种野外沙拐枣主要种类脯氨酸、可溶性糖、甜菜碱、甘露醇含量的测定和分析，旨在对其抗逆性进行初步的探索。通过对酒泉玉门镇、兰州龚家湾、民勤地区沙拐枣属代表种类的研究，发现沙拐枣属植物体内脯氨酸、可溶性糖、甜菜碱、甘露醇的含量非常高，表明沙拐枣属植物有很强的抗逆性，有很强的忍受干旱等逆境胁迫的能力。由各地区脯氨酸、可溶性糖、甜菜碱、甘露醇平均含量变化比较分析可以看到，酒泉玉门镇、兰州、民勤地区脯氨酸、可溶性糖、甜菜碱、甘露醇平均含量变化趋势是相同的，这表明在一定的胁迫条件下，各种渗透调节物质在植物体内的积累具有协同效应。在遭受逆境胁迫的条件下，植物体内往往同时积累各种不同类型的渗透调节物质，来提高细胞内浓度，维持细胞的渗透压平衡。对沙坡头、吐鲁番地区16种沙拐枣属植物脯氨酸、可溶性糖、甜菜碱、甘露醇平均含量进行测定，通过显著性差异分析和聚类分析，初步划分出沙拐枣属抗旱性最强的种类C. densum、C. leucoladum、C. junceum、C. ebi-nuricum、C. caput-medusae五种，抗旱性较强的种类C. rubicundum、C. arborescens、C. mongolicum、C. colubrinum、C. cordatum、C. jumunaicum、C. alaschanicum、C. aphyllum八种，抗旱性稍弱的种类C. chinensis、 C. gobicum、C. klementzii、C. squarrosum、C. kuerlense、C. roborovskii、C. zaidamense七种。 用叶绿体编码氨基酸序列rbcL 和 trnL-F基因来检验沙拐枣属与作为外类群的蓼科近缘的木蓼属、蓼属、酸模属、大黄属、何首乌属以及与蓼科近缘的白花丹科、石竹科、商陆科、藜科、苋科之间的系统进化关系。采用最大简约法在rbcL序列分析获得9个最简约树，步长为10260，一致性指数（CI）、维持性指数（RI）和恢复性指数（RCI）分别是0.3642、0.7218 和0.2629；在 trnL-F序列分析也获得9个最简约树，步长为7090, 一致性指数（CI）、维持性指数（RI）和恢复性指数（RCI）分别是0.67、 0.75 和0.1391。尽管用两个序列分析没有得到一致的结果，但却是相似的。蓼科最近缘的亲戚是白花丹科。rbcL序列分析显示除沙拐枣属外蓼科中所有的属都为单系群。trnL-F序列的一致性指数和维持性指数比rbcL序列都高，比较了两者的变化模式。最大简约法和最大似然法分析trnL-F序列显示沙拐枣属是一个单源的属，木蓼属是其姐妹属。质体树支持了沙拐枣属和蓼科的单源进化发育，并提供了属的分类的分子证据。没有强烈可识别的进化枝支持沙拐枣属内的四个组的进化关系，但组间形态特征可以用来支撑形态分类描述。我们仍然只能用形态的特征来辨识不同的组。 本文通过简单重复序列引物（ISSR）分子标记方法来探索中国西北地区分布的沙拐枣的8个种群的遗传多样性和差异。17条ISSR引物共产生了223条DNA条带，其中178条（79.82%）具有多态性，这就意味着在物种的水平上具有意义的遗传多样性。然而，种群水平的多态性相对地较低， 其多态性条带的百分比从39.01% 到 63.23%，平均为 48.54%。物种水平的总的基因多样度（h）和Shannon信息指数分别为0.1767 和0.2833，种群水平的为0.1330 和 0.2100。基于Nei’s 的遗传分化系数（Gst），种内个体间的遗传多样性所占比例大，为75.38%，而种群间的只有24.62%。种群间的成对遗传多样度值从0.9723 到0.9141，平均值为 0.9432。AMOVA分析也显示相似的遗传结构。基于Nei遗传距离的 UPGMA群落分析将8个种群分为3个主要聚群：海拔最低的群落（吐鲁番，海拔-87米）、海拔最高的群落（兰州，海拔1612米） 和海拔居中的群落（其余的6个群落，海拔分别是1089米、849米、1136米、986米、1173米和1342米)。Mantel检验显示遗传距离与地理分布不显著相关。河西走廊的群落（酒泉玉门镇、张掖临泽、武威民勤和安西）可能是C. mongolicum的原始群落。可能在第四纪冰川期的遗传瓶颈，及伴随的基因漂流，导致形成的分散及小的群落，可能是C. mongolicum遗传变异度低的主要原因。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 99 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/21541]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 晋玲. 沙拐枣属植物分子系统学及遗传多样性研究[D]. 寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2007. |
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