棕榈（trachycarpus fortunei）的遗传多样性研究.doc
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棕榈（trachycarpus fortunei）的遗传多样性研究,棕榈（trachycarpus fortunei）的遗传多样性研究页数66 字数 25840摘 要 棕榈科是泛热带分布的科，棕榈（trachycarpus fortunei）是其中少数可以分布到温带的植物，在中国的分布遍及长江以南各个省区。本文通过对棕榈标本和文献的查阅，结合对云南、广西、湖南三省棕榈的实地调查和观察，...
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棕榈（Trachycarpus fortunei）的遗传多样性研究
页数 66 字数 25840
摘 要
棕榈科是泛热带分布的科，棕榈（Trachycarpus fortunei）是其中少数可以分布到温带的植物，在中国的分布遍及长江以南各个省区。本文通过对棕榈标本和文献的查阅，结合对云南、广西、湖南三省棕榈的实地调查和观察，分析棕榈的分布范围和居群特征。棕榈居群内个体数少，幼树和幼苗极少，年龄结构不合理。同时对棕榈属植物的分布进行分析。
从棕榈的干燥叶片或新鲜叶片中采用CTAB法摸索和提取棕榈基因组DNA，找出最好的提取条件和药剂用量。在此基础上，对棕榈ISSR－PCR进行扩增，对影响ISSR反应的各因子（模板DNA浓度、Mg2+用量、dNTP浓度、退火温度、热循环数及不同厂家生产的药品与仪器）进行探讨，确定了该研究的最佳反应条件，建立了棕榈ISSR反应的最佳反应体系，为进行棕榈居群遗传多样性的研究奠定了基础。摸索获得的最佳ISSR反应条件应用于棕榈13个居群200个样本的扩增。从100条ISSR引物中筛选出可以扩增出清晰、重复性好的条带的引物，结果共产生了107条带，其中102条具有多态性，扩增条纹的大小在300－1900bp,多态性百分率为95.33％，单态率为4.67％，平均每个引物能扩增出8.9条带。棕榈的遗传多样性及分化系数由POPGENE软件获得。棕榈物种水平的遗传多样性（Ht）为0.3234，居群内遗传多样性(HS)是0.1982。棕榈的(Gst)值为0.3827，即38.27%的变异存在于居群间，61.73%的变异存在于居群内，棕榈的遗传变异主要存在于居群内。Nei 遗传多样性指数h为0.3218，Shannon’s信息指数I为0.4843。
由UPGMA法获得的基于Nei的无加权计算遗传距离棕榈各居群的聚类图。棕榈各居群的遗传距离在0.06和0.27之间， 遗传距离最小的是0.06在广西黄沙镇居群GHS6和广西花坪自然保护区居群GHP7之间，其次是DWS1和DWS2, DWS2 和 DWS3，DYX4和DFG5之间，遗传距离为0.09。遗传距离最大的是0.27在DWS1和GHS6, GHS6 和 XAR10之间，次大的为0.26在D1和GHP7之间。这13个居群的棕榈分为4组，第一组为居群DWS1, DWS2和DWS3；第二组为居群DYX4, DFG5, GHS6和GHP7；第三组为居群XAR10, XYY11, XZJ12和YFL13；第四组为居群GJX8和GNOP9。从系统图上可以看出来自云南省文山县的三个居群（DWS1, DWS2和DWS3）有着更近的亲缘关系而聚在一起；居群GHS6和GHP7，居群XAR10, XYY11和XZJ12 在遗传上都有很近的亲缘关系，这些与它们的地理距离的大小是统一的。然而也有部分居群的遗传关系与地理距离不相符。
各居群的遗传多样性从高到低依次是：XAR10 > DYX4 > GHS6 > DWS3 > DFG5 > DWS2 > XYY11 > GNP9 ＝ XZJ12 > GHP7 >YFL13 > DWS1 > GJX8。遗传多态性最高的居群是湖南安仁的XAR10居群，其次是云南玉溪DYX 4居群，多态性比率最低的是广西的GJX8。
棕榈居群内存在巨大的遗传变异，适应力强。丰富的遗传多样性为棕榈提供了变异的源泉。棕榈分布广，栽培历史悠久，但野生居群都比较小，多呈岛屿状分布格局，提出了棕榈的保护策略。
关键词：棕榈；遗传多样性；ISSR标记；居群；棕榈属
目 录
摘 要 II
Abstract IV
1.引 言 2
1.1棕榈属植物的地理分布 2
1.1.1 棕榈属种的主要形态特征及命名 2
1.1.2 棕榈属的地理分布 6
1.1.2.1 棕榈 7
1.1.2.2对叶棕榈 7
1.1.2.3 宽裂棕榈 7
1.1.2.4 山棕榈 7
1.1.2.5龙棕 7
1.1.2.6 泰国棕榈 8
1.1.2.7 石门棕 8
1.1.2.8 喜马拉雅棕榈 8
1.1.2.9 魏格纳棕榈 8
1.1.3 棕榈属的利用情况 8
1.1.3.1棕榈（T. fortunei）广泛的应用 9
1.1.3.2 棕榈属其它种的应用 9
1.3 分子标记的选择及在棕榈科居群遗传多样性中的应用 10
2. 材料与方法 14
2.1 材料 14
2.1.1野外调查与植物材料采集 14
2.1.2 主要化学试剂 15
2.2 研究方法 16
2.2.1 DNA提取 16
2.2.1.1 所用药品的配制 16
2.2.1.2 DNA提取过程 16
2.2.2 PCR扩增 17
2.2.2.1 预扩增 17
2.2.2.2 对影响ISSR－PCR扩增效果的各成分与条件设置梯度 18
2.2.3利用琼脂糖电泳对DNA与扩增产物进行检测 19
2.2.3.1 DNA的检测与定量 20
2.2.3.2 扩增产物的检测 20
2.2.4 数据分析及主要遗传参数 21
3.结果与分析 23
3.1 棕榈在中国的地理分布 23
3.2 ISSR-PCR反应条件筛选与优化 26
3.2.1模板DNA浓度对ISSR反应体系的影响 26
3.2.2 Mg2+对棕榈ISSR的影响 26
3.2.3 dNTP浓度对ISSR反应的影响 27
3.2.4 引物浓度对ISSR反应的影响 27
3.2.5退火温度及热循环数对ISSR的影响 27
3.2.6 TaqDNA聚合酶与PCR厂家及型号的不同对ISSR扩增效果的影响 27
3.2.7 反应条件的确定 27
3.3 由ISSR揭示的棕榈的遗传多样性 28
3.3.1 棕榈物种水平的遗传多样性 28
3.3.2 棕榈各居群的遗传多样性比较 29
3.3.3 棕榈的遗传结构 31
3.3.4 各棕榈居群的聚类分析 33
4. 讨 论 36
4.1 棕榈属植物的分布格局与起源初探 36
4.2关于分子标记ISSR 36
4.3 ISSR-PCR反应条件筛选与优化 37
4.4 棕榈居群的遗传结构 39
4.5 棕榈的保护 40
主要参考文献 42
附 录： 49
附表1 缩写词及英汉对照 49
附表2 实验中所用ISSR引物 50
附图1 引物810对居群XAR的扩增 51
附图2 引物810对居群GJX8的扩增 51
附图3引物864对云南文山居群DWS1, DWS2, DWS3的扩增 51
主要参考文献
1.裴胜基，陈三阳，童绍金.中国植物志 XIII(1).北京：科学出版社，1991：11－13
2.刘海桑.观赏棕榈.北京：科学出版社，2002: 303
3.Martius.Historia Naturalis Palmrum，1849
4.Wendland HA. In Bull.Bot.France 1861，8:429
5.Gibbons M & Spaner TW.Palms for Southern California Part thirty: Trachycarpus.The Palm Journal，1998,138:8-17
页数 66 字数 25840
摘 要
棕榈科是泛热带分布的科，棕榈（Trachycarpus fortunei）是其中少数可以分布到温带的植物，在中国的分布遍及长江以南各个省区。本文通过对棕榈标本和文献的查阅，结合对云南、广西、湖南三省棕榈的实地调查和观察，分析棕榈的分布范围和居群特征。棕榈居群内个体数少，幼树和幼苗极少，年龄结构不合理。同时对棕榈属植物的分布进行分析。
从棕榈的干燥叶片或新鲜叶片中采用CTAB法摸索和提取棕榈基因组DNA，找出最好的提取条件和药剂用量。在此基础上，对棕榈ISSR－PCR进行扩增，对影响ISSR反应的各因子（模板DNA浓度、Mg2+用量、dNTP浓度、退火温度、热循环数及不同厂家生产的药品与仪器）进行探讨，确定了该研究的最佳反应条件，建立了棕榈ISSR反应的最佳反应体系，为进行棕榈居群遗传多样性的研究奠定了基础。摸索获得的最佳ISSR反应条件应用于棕榈13个居群200个样本的扩增。从100条ISSR引物中筛选出可以扩增出清晰、重复性好的条带的引物，结果共产生了107条带，其中102条具有多态性，扩增条纹的大小在300－1900bp,多态性百分率为95.33％，单态率为4.67％，平均每个引物能扩增出8.9条带。棕榈的遗传多样性及分化系数由POPGENE软件获得。棕榈物种水平的遗传多样性（Ht）为0.3234，居群内遗传多样性(HS)是0.1982。棕榈的(Gst)值为0.3827，即38.27%的变异存在于居群间，61.73%的变异存在于居群内，棕榈的遗传变异主要存在于居群内。Nei 遗传多样性指数h为0.3218，Shannon’s信息指数I为0.4843。
由UPGMA法获得的基于Nei的无加权计算遗传距离棕榈各居群的聚类图。棕榈各居群的遗传距离在0.06和0.27之间， 遗传距离最小的是0.06在广西黄沙镇居群GHS6和广西花坪自然保护区居群GHP7之间，其次是DWS1和DWS2, DWS2 和 DWS3，DYX4和DFG5之间，遗传距离为0.09。遗传距离最大的是0.27在DWS1和GHS6, GHS6 和 XAR10之间，次大的为0.26在D1和GHP7之间。这13个居群的棕榈分为4组，第一组为居群DWS1, DWS2和DWS3；第二组为居群DYX4, DFG5, GHS6和GHP7；第三组为居群XAR10, XYY11, XZJ12和YFL13；第四组为居群GJX8和GNOP9。从系统图上可以看出来自云南省文山县的三个居群（DWS1, DWS2和DWS3）有着更近的亲缘关系而聚在一起；居群GHS6和GHP7，居群XAR10, XYY11和XZJ12 在遗传上都有很近的亲缘关系，这些与它们的地理距离的大小是统一的。然而也有部分居群的遗传关系与地理距离不相符。
各居群的遗传多样性从高到低依次是：XAR10 > DYX4 > GHS6 > DWS3 > DFG5 > DWS2 > XYY11 > GNP9 ＝ XZJ12 > GHP7 >YFL13 > DWS1 > GJX8。遗传多态性最高的居群是湖南安仁的XAR10居群，其次是云南玉溪DYX 4居群，多态性比率最低的是广西的GJX8。
棕榈居群内存在巨大的遗传变异，适应力强。丰富的遗传多样性为棕榈提供了变异的源泉。棕榈分布广，栽培历史悠久，但野生居群都比较小，多呈岛屿状分布格局，提出了棕榈的保护策略。
关键词：棕榈；遗传多样性；ISSR标记；居群；棕榈属
目 录
摘 要 II
Abstract IV
1.引 言 2
1.1棕榈属植物的地理分布 2
1.1.1 棕榈属种的主要形态特征及命名 2
1.1.2 棕榈属的地理分布 6
1.1.2.1 棕榈 7
1.1.2.2对叶棕榈 7
1.1.2.3 宽裂棕榈 7
1.1.2.4 山棕榈 7
1.1.2.5龙棕 7
1.1.2.6 泰国棕榈 8
1.1.2.7 石门棕 8
1.1.2.8 喜马拉雅棕榈 8
1.1.2.9 魏格纳棕榈 8
1.1.3 棕榈属的利用情况 8
1.1.3.1棕榈（T. fortunei）广泛的应用 9
1.1.3.2 棕榈属其它种的应用 9
1.3 分子标记的选择及在棕榈科居群遗传多样性中的应用 10
2. 材料与方法 14
2.1 材料 14
2.1.1野外调查与植物材料采集 14
2.1.2 主要化学试剂 15
2.2 研究方法 16
2.2.1 DNA提取 16
2.2.1.1 所用药品的配制 16
2.2.1.2 DNA提取过程 16
2.2.2 PCR扩增 17
2.2.2.1 预扩增 17
2.2.2.2 对影响ISSR－PCR扩增效果的各成分与条件设置梯度 18
2.2.3利用琼脂糖电泳对DNA与扩增产物进行检测 19
2.2.3.1 DNA的检测与定量 20
2.2.3.2 扩增产物的检测 20
2.2.4 数据分析及主要遗传参数 21
3.结果与分析 23
3.1 棕榈在中国的地理分布 23
3.2 ISSR-PCR反应条件筛选与优化 26
3.2.1模板DNA浓度对ISSR反应体系的影响 26
3.2.2 Mg2+对棕榈ISSR的影响 26
3.2.3 dNTP浓度对ISSR反应的影响 27
3.2.4 引物浓度对ISSR反应的影响 27
3.2.5退火温度及热循环数对ISSR的影响 27
3.2.6 TaqDNA聚合酶与PCR厂家及型号的不同对ISSR扩增效果的影响 27
3.2.7 反应条件的确定 27
3.3 由ISSR揭示的棕榈的遗传多样性 28
3.3.1 棕榈物种水平的遗传多样性 28
3.3.2 棕榈各居群的遗传多样性比较 29
3.3.3 棕榈的遗传结构 31
3.3.4 各棕榈居群的聚类分析 33
4. 讨 论 36
4.1 棕榈属植物的分布格局与起源初探 36
4.2关于分子标记ISSR 36
4.3 ISSR-PCR反应条件筛选与优化 37
4.4 棕榈居群的遗传结构 39
4.5 棕榈的保护 40
主要参考文献 42
附 录： 49
附表1 缩写词及英汉对照 49
附表2 实验中所用ISSR引物 50
附图1 引物810对居群XAR的扩增 51
附图2 引物810对居群GJX8的扩增 51
附图3引物864对云南文山居群DWS1, DWS2, DWS3的扩增 51
主要参考文献
1.裴胜基，陈三阳，童绍金.中国植物志 XIII(1).北京：科学出版社，1991：11－13
2.刘海桑.观赏棕榈.北京：科学出版社，2002: 303
3.Martius.Historia Naturalis Palmrum，1849
4.Wendland HA. In Bull.Bot.France 1861，8:429
5.Gibbons M & Spaner TW.Palms for Southern California Part thirty: Trachycarpus.The Palm Journal，1998,138:8-17
