早熟禾种质资源抗旱性鉴定、坪用价值评价及遗传多样性分析

【摘要】早熟禾(PoaL.)属于禾本科早熟禾族,全世界约有500多种,广泛分布于温带与寒带温暖和凉爽的地区。我国早熟禾种质资源十分丰富,大约有87种8个变种。早熟禾属植物大多是优良的牧草,不少种是天然草地的群落组分。目前,早熟禾是我国草坪绿化常用的物种,是国内应用最广泛的冷季型草坪草。早熟禾对城市绿化、美化及社会服务起重要作用,而干旱是限制我国北方早熟禾种植的关键因素。本文以从国内外收集的34份早熟禾种质为研究对象,在PEG模拟干早胁迫处理下,测定了早熟禾种质种子萌发期相对发芽势、相对发芽率、简化活力指数、萌发指数、萌发活力指数和耐旱指数等指标,分析了各项指标和早熟禾抗旱性的关系；采用盆栽对苗期的早熟禾种质进行干旱胁迫,测定了幼苗期叶片叶绿素(CHL)含量,丙二醛(MDA)含量、脯氨酸(Pro)含量、过氧化物酶(POD)以及超氧化物歧化酶(SOD)活性等生理生化指标,用隶属函数法对苗期抗旱性进行了综合评价；用层次分析法和模糊数学法对早熟禾种质的草坪坪用质量综合评价展开了研究；利用ISSR分子标记技术对早熟禾种质遗传多样性进行了研究。旨在探明种源材料的抗旱性能,筛选优异草坪草新品系,分析多样性遗传关系,为早熟禾种质资源的有效保护、开发利用和核心种质的构建提供理论依据。研究的结果如下：1.不同种质早熟禾种子萌发期抗旱性比较研究结果表明：随着干旱胁迫的加剧,不同早熟禾种子的相对发芽率均呈线性下降,且不同品种间的萌发差异变化不显著。综合14个品种的耐旱度计算出：早熟禾种子萌发的耐旱适宜的水势范围为≥-0.40MPa,半致死水势为-0.76MPa,致死水势为-1.33MPa；萌发期抗旱临界水势在0.6MPa；且各指标之间存在显著或极显著相关性,通过对萌发期各项指标的相关性分析得出：相对发芽势、萌发指数、萌发活力指数和耐旱指数4项指标可作为早熟禾萌发期抗旱性比较研究的理想指标。隶属函数法综合评价结果显示,14个品种种子萌发期的抗旱性强弱顺序为：10号细叶早熟禾、14号草地早熟禾、1号优异草地早熟禾、6号莫诺波利草地早熟禾、7号草地早熟禾、5号瓦巴斯草地早熟禾、12号菲尔津草地早熟禾、13号肯塔基草地早熟禾、8号早熟禾、11号草地早熟禾、4号草地早熟禾、2号斗士草地早熟禾、3号恩托佩草地早熟禾、9号蓝钻草地早熟禾。2.对干旱胁迫下不同种质早熟禾苗期抗旱性的研究表明,早熟禾幼苗叶片CHL含量呈下降趋势；Pro、MDA、SOD含量总体呈上升趋势；POD活性总体呈先降再升后降的趋势；利用隶属函数分析得出14个早熟禾品种的抗旱性强弱顺序依次为：3号恩托佩草地早熟禾、10号细叶早熟禾、1号优异草地早熟禾、2号斗士草地早熟禾=9号蓝钻草地早熟禾、7号草地早熟禾、11号草地早熟禾、4号草地早熟禾、5号瓦巴斯草地早熟禾、8号早熟禾=13号肯塔基草地早熟禾、14号草地早熟禾、6号莫诺波利草地早熟禾=12号菲尔津草地早熟禾。3.应用密度、质地、颜色、绿色期、均一性、盖度6个指标及综合评价结果分析,对34份早熟禾坪用性状进行评价,结果表明：多叶早熟禾和细叶早熟禾在密度、质地和综合评判结果中均为最优,比较适合做观赏草坪的建植种；加拿大早熟禾在密度、质地、叶绿素含量和综合评判结果中均为最差,不适宜做观赏草坪。另外,按照综合评价结果分析,供试草种中大部分处于Ⅲ级的中间状态,有13个品种,排序如下：16号扁秆早熟禾0.405<5号瓦巴斯草地早熟禾0.405<21号草地早熟禾0.421<28号扁秆早熟禾0.429<7号草地早熟禾0.436<10号派拉德草地早熟禾0.477<9号哥来德草地早熟禾0.495<24号草地早熟禾0.502<4号草地早熟禾0.509<25号洁妮2代草地早熟禾0.515<12号阿帕奇草地早熟禾0.527<32号草地早熟禾0.530<19号蓝钻草地早熟禾0.599。4.利用ISSR分子标记技术,对34份供试早熟禾种质材料进行遗传多样性分析。运用5个ISSR引物对34份早熟禾材料进行扩增,共获得89个扩增位点,其中多态性位点78个,多态性比率(PPB)为87.64%,平均每条引物可扩增出17.8条带；遗传相似系数(GS)分析表明,供试材料间的GS值变化范围在0.573～0.921之间,说明其遗传分化程度较高,遗传多样性丰富；采用UPGMA聚类分析,以遗传相似系数0.74为界限,供试材料分为3个类群,类群Ⅰ占供试材料的82.35%,类群ⅡⅢ所占比例分别为5.88%和11.76%,并对供试材料进行主成分分析(PCoA),可基本被分为4个组群,两种方法虽有差异但仍能基本将供试材料区分,特别是均可以较好地区分早熟禾属野生材料和品种,表明早熟禾野生材料和品种间有较大的遗传差异性。本研究结果表明ISSR标记可以作为一种有效的分子标记来了解早熟禾种质资源的遗传背景及遗传多样性水平,从而为研究不同材料之间的遗传差异,以及为早熟禾种质资源的的保护、引种驯化、繁育栽培和分子鉴定提供理论依据。
【作者】郭郁频；
【导师】米福贵；
【作者基本信息】内蒙古农业大学，草畜种质资源学，2014，博士
【关键词】早熟禾；种质资源；干旱胁迫；草坪质量；ISSR；遗传多样性；

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