三种重要经济竹种云南不同地理种群遗传分化的研究.pdf

两南林学院2 0 0 9 届硕士研究生学位论文 三种重要经济竹种云南不同地理种群遗传分化的研究 a s t u d yo ng e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o no ft h r e ei m p o r t a n te c o n o m i cb a m b o o s i ny u n n a n 阮桢媛 指导教师：杨宇明教授西南林学院 杨汉奇副研究员中国林科院资源昆虫所 学位授予单位：西南林学院 云南昆明 声明尸明 本人声明所曼交的论文是我个人在导师指导下进行的研究：r 作及取得的研究成果。尽我所 知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得两南林学院或其它教育机构的学位或证二| 5 i 而使川过的材料，与我一同：r = 作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：一受邀日期：盈灶 关于论文使用授权的说明 本人同意：西南林学院有权保留论文的复印件，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论 文；提交论文一年后，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布论文的全部或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：雠一导师签名二魄日期：趣牡 摘要 龙竹、勃氏甜龙竹和巨龙竹是云南省的三个重要的经济竹种，它们主要分前i 在云 南的西部、南部和西南部，均属于大型热性丛生竹，对这三个竹种的遗传多样性和遗 传分化的研究将对其种质资源的保护有重要的意义。本研究从种群水平探讨了三个竹 种的遗传多样性及其分化水平，以期为选择和培育优势种质资源提供基础资料。 本研究利用i s s r 分子标记技术，对课题组收集的龙竹7 个种群地( 宁洱、新平、 石屏、勐海、六库、耿马、双江) 1 1 3 个样本、勃氏甜龙竹6 个种群地( 石屏、西盟、 金平、新平、宁洱) 8 4 个样本、巨龙竹4 个种群地( 孟连、勐海、西盟、沧源) 5 4 个样本进行不同地理种群的遗传多样性和遗传分化研究。主要结果如下： l 、龙竹7 个种群地1 1 3 个样本的遗传多样性和遗传分化 从7 9 条引物中筛选出7 条带清晰重复性好的i s s r 引物用于正式扩增。在所研究 的7 个种群共1 1 3 个个体中检测到清晰且重复性好的9 1 个有效位点，其中有8 2 个多 态位点。在居群水平上，多态位点百分率( p p b ) 为1 2 2 4 ，n e i s 基因多样性指数( 功 和s h a n n o n 信息指数仂分别为0 0 4 3 6 和0 0 6 5 2 。在物种水平上，多态位点百分率( 纠啊) 为9 0 1 1 ，n e i s 基因多样性指数( 功和s h a n n o n 信息指数( d 分别为0 3 0 8 5 和 0 4 5 8 8 ，表明其具有较高的遗传多样性。种群间的遗传分化系数( g s t ) 达o 8 5 8 3 ，表 明在物种水平上，有1 4 1 7 的遗传变异存在于种群内，而8 5 8 3 的遗传变异存在于 种群间，种群之间表现出较高水平的遗传分化。居群间的基因流( ) 仅为0 0 8 2 6 。 聚类分析表明，1 1 3 份材料基本上可分为两大类群，石屏种群、宁洱种群和新平居群 聚为一支，双江种群、勐海种群、六库种群和耿马种群聚为另一支，说明石屏、宁洱 和新平三个龙竹种群与其余的四个种群产生了一定的遗传分化。n e i s 遗传距离显示 新平种群和双江种群的遗传距离最远，为0 6 6 9 5 ，六库种群和耿马种群的遗传距离最 近，为0 0 5 0 5 。 2 、勃氏甜龙竹6 个种群地8 4 个样本的遗传多样性和遗传分化 从8 0 条引物中筛选出7 条带清晰重复性好的i s s r 弓 物用于正式扩增。在所研究的6 个种群共8 4 个个体中检测到清晰且重复性好的7 6 个有效位点，其中有7 3 个多态位点。 在居群水平上，多态位点百分率( 即动为1 3 3 8 ，n e i s 基因多样性指数( 功和 s h a n n o n 信息指数伪分别为o 0 5 0 7 和0 0 7 4 2 。在物种水平上，多态位点百分率( p p b ) 为 9 6 0 5 ，n e i s 基因多样性指数( 脚和s h a n n o n 信息指数分别为0 3 1 3 0 和0 4 7 1 4 ，基 因多样度( 凰) 和总基因多样度( 岛) 分别为0 0 5 0 7 和0 3 2 2 2 ，表明其具有较高的遗传多 样性。种群间的n e i s 基因分化系数( g ) 是0 8 4 2 7 ，表明在物种水平上，有1 5 7 3 的 遗传变异存在于种群内，而8 4 2 7 的遗传变异存在于居群间，种群之间表现出较高 水平的遗传分化。居群问的基因流( ) 为0 0 9 3 3 。聚类分析表明，8 4 份材料基本上可 分为两大类群，沧源、石屏、宁洱、新平、西盟、金平6 个种群聚为一支，而沧源的 甜龙竹种群与其余的五个种群产生了较大的遗传分化。n e i s 遗传距离显示石屏种群和 沧源种群的遗传距离最远，为0 6 9 7 6 ，西盟种群和金平种群的遗传距离最近，为0 0 4 8 4 。 3 、巨龙竹4 个种群地5 4 个样本的遗传多样性和遗传分化 从8 0 条引物中筛选出7 条带清晰重复性好的i s s r 引物用于正式扩增。在所研究 的4 个种群共5 4 个个体中检测到清晰且重复性好的7 3 个有效位点，其中有5 4 个多 态位点。在居群水平上，多态位点百分率( p p b ) 为9 5 9 ，n e i s 基因多样性指数( 功 和s h a n n o n 信息指数m 分别为0 0 3 6 3 和0 0 5 3 6 。在物种水平上，多态位点百分率( 尸船) 为7 3 9 7 ，n e i s 基因多样性指数( 脚和s h a n n o n 信息指数( d 分别为0 2 6 0 0 和 0 3 9 2 1 ，表明其具有较高的遗传多样性。种群间的遗传分化系数( g s t ) 达0 8 6 3 4 ，表 明在物种水平上，有1 3 6 6 的遗传变异存在于种群内，而8 6 3 4 的遗传变异存在于 种群间，种群之间表现出较高水平的遗传分化。种群间的基因流) 仅为0 0 7 9 1 。 聚类分析表明，5 4 份材料基本上可分为两大类群，孟连、西盟、勐海、沧源4 个种 群聚为另一支，其中孟连巨龙竹种群与其余的三个种群产生了较大的遗传分化。n e i s 遗传距离显示西盟种群和孟连种群的遗传距离最远，为0 5 7 2 6 ，勐海种群和沧源种群 的遗传距离最近，为0 2 4 7 0 。 三个竹种部分种群遗传多样性水平较低，可能是因为种群规模较小，在预定的 取样间距下可采集的样本数少，抽样误差大，也可能是多数样本源于同一无性系。因 此，要彻底认识三个竹种云南种群的遗传多样性，还需要在广泛取样和加大样本数目 的基础上深入研究。从试验结果来看三个竹种的遗传多样性丰富，不同种群间的遗传 分化较高，所以，在种质资源就地保护时应该建立尽可能多的保护点，对其原生生境 进行必要的保护，使它能在自然界自然恢复；在进行迁地保护时，要广泛地对其种群 和竹丛加以充分的采样，以保持其丰富的遗传多样性。 关键词：龙竹；勃氏甜龙竹；巨龙竹；i s s r 标记；遗传分化 a b s t r a c t t h ed e n d r o c a l a m u ss i n i c u s ，d e n d r o c a l a m u sg i g a n t e u sm u n r oa n dd e n d r o c a l a m u s b r a n d i s i ik u r za r et h r e ei m p o r t a n tt r o p i c a le c o n o m i cb a m b o o si ny u n n a n m o s to ft h e m a l el o c a t e di nt h ew e s t ，s o u t ha n ds o u t h w e s to fy u n n a n i ti sv e r yi m p o r t a n tt od or e s e a r c h o ng e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o na n dg e n e t i cd i v e r s i t yo ft h e s et h r e es p e c i e sf o rp r o t e c t i n gt h e s e e d i n gr e s o u r c e w ei n v e s t i g a t e dt h el e v e lo fg e n e t i cd i v e r s i t ya n dg e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o n o ft h et h r e ei nh o p eo fc h o o s i n ga n d b r e e d i n ga p p r o p r i a t es e e d i n gr e s o u r c e g e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o na n dg e n e t i cd i v e r s i t yw a se s t i m a t e db ym e a n so fi s s rm a r k e r s ， i no r d e rt om a k ep r o t e c t i o ns t r a t e g ya n dt om a k et h em o s to fv a l u a b l er e s o u r c e t h em a i n r e s u l t sw e r eh i g h l i g h t e da sf o l l o w s ： 1 t h eg e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o na n dg e n e t i cd i v e r s i t yo fl13s a m p l e so fd e n d r o c a l a m u s g i g a n t e u sm u n r of r o m7p o p u l a t i o n s s e v e ni n f o r m a t i v ea n dr e l i a b l ep r i m e r sw e r ec h o s e nf r o m7 9p r e s c r e e n e dp r i m e r s ，o f w h i c h ，8 2i s s rl o c iw e r ep o l y m o r p h i c g e n e t i cd i v e r s i t yw a sh i g h 、v i m 尸阳= 9 0 1 1 ，日 = 0 3 0 8 5a n di = 0 4 5 8 8a ts p e c i e sl e v e l ；肿= 12 2 4 ，h = o 0 4 3 6a n di _ o 0 6 5 2a t p o p u l a t i o nl e v e l t h eg s t = o 8 5 8 3i n d i c a t e dah i g hd e g r e eo fg e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o n o c c u r r e d a m o n gd e n d r o c a l a m u sg i g a n t e u sm u n r op o p u l a t i o n s b y t h eu p g m a d e n d r o g r a m ，t h el i u k up o p u l a t i o na n dt h eg e n m ap o p u l a t i o nh a v et h ec l o s e s tr e l a t i o n s h i p ， a n dt h ex i n p i n gp o p u l a t i o nh a st h ef a r t h e s tr e l a t i o n s h i p 、i t l lt h es h u a n g j i a n gp o p u l a t i o n t h es h i p i n gp o p u l a t i o n ，t h en i n e rp o p u l a t i o na n dx i n p i n gp o p u l a t i o na r ef a ra w a yf r o m t h eo t h e r s t h em a i nf a c t o rr e s p o n s i b l ef o rt h eh i g hl e v e lg e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o na m o n g p o p u l a t i o n sa s c r i b e d t od i f f e r e n tb r e e d i n gs y s t e m sa m o n gp o p u l a t i o n sa n df l o w e r i n g w i t h o u ts e e d 2 t h eg e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o na n dg e n e t i cd i v e r s i t yo f8 4s a m p l e so fd e n d r o c a l a m u s b r a n d i s i ik u r zf r o m6p o p u l a t i o n s s e v e ni n f o r m a t i v ea n dr e l i a b l ep r i m e r sw e r ec h o s e nf r o m8 0p r e - s c r e e n e dp r i m e r s ，o f w h i c h ，7 3i s s rl o c iw e r ep o l y m o r p h i c g e n e t i cd i v e r s i t yw a sh i g h 谢t h 尸尸b = 9 6 0 5 ，h = 0 3 1 3 0a n di = 0 4 7 1 4a ts p e c i e sl e v e l ；胛b = 1 3 3 8 ，h = 4 3 0 5 0 7 a n di = o 0 7 4 2a t p o p u l a t i o nl e v e l t h eg s t = 0 8 4 2 7i n d i c a t e dah i g hd e g r e eo fg e n e t i c d i f f e r e n t i a t i o n i i i o c c u r r e da m o n gd e n d r o c a l a m u sb r a n d i s i im u n r op o p u l a t i o n s b yt h eu p g m a d e n d r o g r a m ， t h ex i m e n gp o p u l a t i o na n dt h ej i n p i n gp o p u l a t i o nh a st h ec l o s e s tr e l a t i o n s h i p ，a n dt h e s h i p i n gp o p u l a t i o nh a s t h ef a r t h e s tr e l a t i o n s h i pw i t ht h ec a n g y u a np o p u l a t i o n t h e c a n g y u a np o p u l a t i o ni sf a ra w a yf r o mt h eo t h e r s t h em a i nf a c t o rr e s p o n s i b l ef o r t h eh i g h l e v e lg e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o na m o n gp o p u l a t i o n sa s c r i b e dt o d i f f e r e n tb r e e d i n gs y s t e m s a m o n gp o p u l a t i o n sa n df l o w e r i n gw i t h o u ts e e d 3 t h eg e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o na n d g e n e t i cd i v e r s i t yo f5 4s a m p l e so fd e n d r o c a l a m u s s i n i c u sf r o m4p o p u l a t i o n s s e v e ni n f o r m a t i v ea n dr e l i a b l ep r i m e r sw e r ec h o s e nf r o m8 0 p r e s c r e e n e dp r i m e r s ，o f w h i c h ，5 4i s s rl o c iw e r ep o l y m o r p h i c g e n e t i cd i v e r s i t yw a s h i g hw i t hp p b = 7 3 9 7 ，h 2 0 2 6 0 0a n di = 0 3 9 2 1a t s p e c i e sl e v e l ；p p b - - 9 5 9 ，h = o 0 3 6 3a n di = 0 0 5 3 6a t p o p u l a t i o nl e v e l t h eg s t = o 8 6 3 4i n d i c a t e dah i g hd e g r e eo fg e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o n o c c u r r e da m o n gd e n d r o c a l a m u ss i n i c u s p o p u l a t i o n s b yt h eu p g m ad e n d r o g r a m ，t h e m e n g h a ip o p u l a t i o na n dt h ec a n g y u a np o p u l a t i o nh a v et h ec l o s e s tr e l a t i o n s h i p ，a n dt h e x i m e n gp o p u l a t i o nh a st h ef a r t h e s tr e l a t i o n s h i pw i t ht h em e n g l i a np o p u l a t i o n t h e m e n g l i a np o p u l a t i o ni sf a ra w a yf r o mt h eo t h e r s t h em a i nf a c t o rr e s p o n s i b l ef o rt h eh i g h l e v e lg e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o na m o n gp o p u l a t i o n sa s c r i b e dt o d i f f e r e n tb r e e d i n gs y s t e m s a m o n gp o p u l a t i o n sa n df l o w e r i n gw i t h o u ts e e d s o m ep o p u l a t i o n so ft h e s et h r e e s p e c i e sh a v el o wl e v e lo fg e n e t i cd i v e r s i t ym a y b e c a u s et h ep o p u l a t i o ni ss m a l la n dt h e r ea r el i m i t e ds a m p l e sc a l lb ec o l l e c t e di nt h e 舭 o rm o s t o f t h e mh a v et h es a m ea n c e s t o r s oi no r d e rt ok n o w t h eg e n e t i cd i v e r s i t yo ft h e t h r e ec l e a r l y , w eh a v et oc o l l e c te n o u g hs a m p l e s w eg a l lk n o wf r o mt h er e s u l t so ft h e r e s e a r c ht h a tt h r e es p e c i e sa l lh a v eh i g hl e v e lg e n e t i cd i v e r s i t ya n dg e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o n a m o n gp o p u l a t i o n s s ow eh a v et op r o t e c tt h ep r o t o h a b i t a t sa n ds e tm o r er e s e r v e sf o r p r o t e c t i n gt h es e e d i n gr e s o u l x ? 2 m e a n w h i l e ，w ea l s on e e dc o l l e c ts a m p l e si nw i d ea r e a w h e nw em o v et h e s es p e c i e st oo t h e ra r e a s k e yw o r d s ：d e n d r o c a l a m u sg i g a n t e u sm u n r o ，d e n d r o c a l a m u sb r a n d i s i ik u r z , d e n d r o c a l a m u s s i n i c u s ，i s s r , g e n e t i cv a r i a t i 目录 1 绪 仑l 1 1 研究的目的和意义l 1 2 三种重要经济竹种的研究进展3 1 2 1 龙竹研究进展及应用前景3 1 2 2 勃氏甜龙竹研究现状5 ，1 2 3 巨龙竹研究现状5 1 3 分子标记技术6 1 3 1 分子标记技术简介6 1 3 2 选择分子标记的标准7 1 3 3i s s r 简介 7 1 3 4i s s r 的应用8 1 3 4 1 在遗传多样性和系统发育研究中的应用8 1 3 4 2 在基因定位及分子标记辅助育种中的应用9 1 4 竹类植物遗传多样性研究概况9 1 4 1 同工酶标记1 0 1 4 2 限制性片段长度多态性1 0 1 4 3 随机扩增多态性d n a 片段l l 1 4 4 扩增性片段长度多态性1 2 1 5 常用分子标记参数1 3 1 6 本论文研究的主要内容和技术路线1 5 2 三个竹种生长状况调查与分析1 6 2 1 调查方法1 6 2 2 样品采集地自然地理概况1 6 2 3 测量数据与结果分析1 8 2 3 1 测量数据1 8 2 3 2 数据方差分析与结果2 1 2 3 2 1 不同地理种群龙竹秆径的方差分析及结果2 l 2 3 2 2 不同地理种群勃氏甜龙竹秆径的方差分析及结果2 3 2 3 2 3 不同地理种群巨龙竹秆径的方差分析及结果2 4 3 i s s r 分析材料与方法2 6 3 1 材料的采集与保存2 6 3 2 总d n a 的提取2 8 3 2 1 方法步骤2 8 3 2 2 注意事项2 9 3 3d n a 浓度及纯度检测3 0 3 3 1d n a 纯度检测3 0 3 3 2d n a 浓度检测3 1 3 4i s s r 扩增体系的建立3 l 3 5 引物筛选3 l 3 6p c r 产物的凝胶电泳检测3 2 3 7 数据处理与统计分析3 3 4 巨龙竹的测定结果与分析3 4 4 1 巨龙竹d n a 纯度的检测结果与分析3 4 4 2 巨龙竹i s s r 扩增体系优化结果与分析3 4 4 2 1p c r 仪3 4 4 2 2 退火温度的影响3 5 4 2 3 m 9 2 + 浓度的影响3 5 4 2 4 t a qd n a 聚合酶影响o o oooo 3 6 4 3 巨龙竹引物筛选结果与分析3 7 4 4 巨龙竹遗传多样性和遗传分化结果与分析3 8 4 5 巨龙竹遗传距离与聚类结果与分析3 8 5 勃氏甜龙竹的测定结果与分析4 0 5 1 勃氏甜龙竹d n a 纯度的检测结果与分析4 0 5 2 勃氏甜龙竹i s s r 扩增体系优化结果4 0 5 3 勃氏甜龙竹引物筛选结果与分析4 0 5 4 勃氏甜龙竹遗传多样性和遗传分化结果与分析4 l 5 5 勃氏甜龙竹遗传距离与聚类结果与分析4 3 6 龙竹的测定结果与分析4 4 6 1 龙竹d n a 提取结果与分析4 4 6 2 龙竹i s s r 扩增体系优化结果4 4 6 3 龙竹引物筛选结果与分析4 4 6 4 龙竹遗传多样性和遗传分化结果与分析4 5 6 5 龙竹遗传距离与聚类结果与分析4 6 7 总结与讨论4 7 参考文献5 1 致谢“5 7 1 绪论 1 绪论 竹类植物是禾本科( g - r a m i n e a e ) 竹皿科( b a m b u s o i d e a e ) 植物的总称，是重要的森林 资源之一，属一特殊的植物类群，具有特殊的利用价值。全世界竹类植物约有7 0 多 属1 2 0 0 多种，其自然分布位于亚洲、非洲、南北美洲、大洋洲的热带、亚热带地区 及太平洋中相应位置的岛屿，以东南亚的热带、亚热带为其分布的中心地区。竹子的 适应范围很广，从赤道两旁到寒温带都有分布，其垂直分布可以从沿海平原直到高山 雪线海拔3 0 0 0 - - 4 0 0 0 m 的高度，但绝大多数竹种要求温暖湿润的气候条件，多分布在 南北回归线之间的热带、亚热带季风气候区的平原丘陵地带。随着纬度和海拔的增高， 只有少数竹种才能生长。 中国是世界竹子分布中心产区之一，也是世界上最主要的一个产竹国，在北起辽 宁，南至海南，东迄台湾，西至西藏的广阔领土上分布着4 0 0 多万公顷的竹林和3 9 个属的5 0 0 余种竹种，占到全世界竹林总面积的1 1 5 。我国幅员广大，地理环境复杂， 处于世界竹类分布中心和范围之内。由于各地气候、土壤、地形的变化和竹种生物学 特性的差异，中国竹子分布具有明显的地带性和区域性。 1 1 研究的目的和意义 云南特有的珍稀竹种巨龙竹( d e n d r o c a l a m u ss i n i c u s ) 是世界上秆型最大的竹子， 被誉为“竹中之王“ 。巨龙竹具有以下优良特性：( 1 ) 秆型高大，其秆高可达3 0 多米， 径粗可达3 0 c m 以上，尖削度较小；( 2 ) 分枝高度( 枝下高) 达1 2 m 以上；( 3 ) 产量 高，可达毛竹的5 8 倍；( 4 ) 材质优良，竹秆坚硬密实，离地4 m 左右节段的壁厚可 达2 e m 以上；( 5 ) 秆型挺直，抗压抗弯强度高( 指“通直型“ ) ；( 6 ) 竹纹清晰、 板面美观【i 】。巨龙竹是天然的优良建筑材料，也是我国极有发展前途的林业和竹产业 种质资源。 通过多年对巨龙竹自然分布和生长情况调查，发现限制其分布的关键环境气候因 子为：最冷月均气温不低于1 0 2 ，年平均有霜天数不长于1 2 天，日最低温不高于 0 的天数不多于4 1 天。这三项指标反映了巨龙竹对低温的耐受力，是巨龙竹分布 三种重要经济竹种云南不同地理种群遗传分化的研究 的限制因子。这样的气候条件不但存在于云南东、南、西及中南部的大部分地区，也 存在于我国华南及西南大部分地区。根据物种引种的气候相似性理论，巨龙竹生长的 最适宜区域包括云南西部、南部低热河谷区，广西那坡一龙州钦州一玉林以南，广东 信宜一罗定一高要一广州一惠阳一线以南，包括雷州半岛和海南省。广州华南植物园和 广东林科院引种的巨龙竹已存活了二、三十年，发笋正常，生长良好，胸径可以达到 2 0 c m 以上，冬天能正常越冬。这说明巨龙竹的推广培育在我国南部上述地区有广泛 的前景，完全可以进行规模化的产业开发。 龙竹( d e n d r o c a l a m u sg i g a n t e u sm u n r o ) 和勃氏甜龙竹( d e n d r o c a l a m u sb r a n d i s i i k u r z ) 天然分布于云南南部、西南部至缅甸、老挝、越南和泰国一带，在亚洲热带及 亚热带许多国家广泛引种栽培。两者均为大型热性丛生竹，其中龙竹是世界上秆形最 大的竹种之一，秆高可达3 0m ，秆径可超过2 0c m 。它们的材质坚硬，产量高：而且 龙竹笋味独特，干笋色泽金黄，勃氏甜龙竹笋甘甜，尤宜鲜食，是云南热区最为重要 的笋、材两用竹种。另外龙竹和勃氏甜龙竹也是优良的纸浆用竹种，它们的纤维较长， 竹浆的性能介于针叶树与阔叶树之间，明显优于草浆，可以替代阔叶木浆并减少针叶 木浆用量，可用于生产多种中、高档纸品。 巨龙竹、龙竹和勃氏甜龙竹是云南丛生竹类栽培面积较大的三个竹种，三个竹种 的人工林面积估计在6 0 万亩以上。但在近十多年的竹林培育中，经常忽视了种源的 选优，许多地区的苗木未经选择，就直接用于造林，同时在没有弄清苗木的遗传品质 就用作组织培养的材料而大量繁殖也是不妥当的。生产实践中，一些栽培地区的竹林 确实出现了生长慢、林分郁闭晚、产量低、质量差、衰败快的退化趋势。除去立地条 件和经营措施的影响因素外，这与苗木遗传品质也有着重要的关系，而这方面的研究 工作现在还处于空白。另一方面，在竹苗培育时，秆形粗大的种源常常被优先选择， 导致具有该种源遗传性状的种群越来越壮大，而不具有该遗传性状的种群处于萎缩状 态，致使许多虽然秆形较小但具有其他有利遗传性状，如抗旱、抗虫、抗寒等性状的 种群缩小，甚至处于消失的危险中，造成种质资源不可挽回的损失。 鉴于上述状况，本项研究从种群的角度出发，在巨龙竹( 通直型) 、龙竹和勃氏 甜龙竹这三个云南重要的经济丛生竹种的分布区和栽培区( 具体分为滇中、滇东南、 滇南、滇西南、滇西、滇西北六个区域) 内调查现有种质资源，包括不同种源、栽培 类型、栽培变种等，从中挖掘一些特别优良的无性系，作为今后繁殖推广的种质材料。 2 1 绪论 同时，在三个竹种的分布区，调查近似天然分稚的种群，利用最近二、三十年发展起 来的分子标记技术检测各居群的遗传结构，分析其不同地理种源的遗传分化。分子标 记( 如r f l p ，r a p d ，s s r ，i s s r 等) 与传统的形态学标记、细胞学标记和生化标 记相比有很多明显的优势：它来源于基因组d n a 的变异，不受显隐性关系、环境条 件和发育阶段的影响；具有稳定的遗传特性；在数量上不受限制，可随机选取足够数 量代表整个基因组，信息丰富。由于分子标记技术能够客观地判断种源的基因型以及 评估遗传变异，而不受产地或者其他致使表型变异的因素的影响，因此分子标记技术 能够较好地反映物种的遗传多样性，并能在种源鉴定方面起到较好的指导作用。i s s r 技术具有灵敏性高、假阳性低、费用低、实验难度低等优点，已经成为目前遗传多样 性分析中最常用的手段之一。本项研究选择i s s r 分子标记技术检测和分析巨龙竹( 通 直型) 、龙竹和勃氏甜龙竹不同地理种源的遗传分化，为它们的种质资源收集和保存、 遗传改良等研究提供科学依据。 1 2 三种重要经济竹种的研究进展 1 2 1 龙竹研究进展及应用前景 龙竹又称苦龙竹、大竹，为大型丛生竹，竿高约2 0 - 3 0 m ，径粗2 0 - 3 0 c m ，节间 长3 8 - - 4 1 c m ，幼时覆有一层白色蜡粉；每节多分枝，主枝常不发育，梢头下垂；秆箨 早落，或分枝以下迟落，长3 6 - - - 5 0 e m ，背面具暗褐色贴生刺毛；箨耳不明显，与下延 之箨片相连；箨片外翻；主要分布在云南南部和西部红河、西双版纳、思茅、临沧、 德宏、保山、文山等地州，是云南省栽培面积最大，用途最广，经济价值最高的竹种 之一【2 1 。龙竹秆型巨大，是云南傣族地区的主要建筑用材，而汉族地区则多以制作家 具和筷子；夏季发笋，笋味苦不能鲜食，漂洗蒸煮后可做笋丝，色泽金黄，深受欢迎。 目前云南所产的笋丝有很大一部分来自龙竹，且畅销国内外。 龙竹的生物学特性是开展得较早也较为全面的研究内容之一。陈舒怀和谭宏超【3 】 对其从根系生长、地下茎的生长、竹笋出土生长、幼竹的枝叶生长、成竹生长、开花 结实特性等六个方面的生物学特性做了详尽系统的描述。陆素娟和李乡旺h 1 对龙竹的 环境条件和立地类型进行考察，发现龙竹的适生区与季雨林及季风常绿阔叶林、思茅 3 三种重要经济竹种云南不同地理种群遗传分化的研究 松林分布界线大体吻合，适生区内海拔1 7 5 0 “ 1 8 0 0 m 以上地区不适合龙竹生长；龙竹 要求的气候条件为年均温 1 7 ， 1 0 积温为5 5 0 0 以上，1 月份均温应大于l o ， 年降水量应大于1 0 0 0 m m ，年均相对湿度应在7 5 以上；坝区生长的龙竹因干热而下 挚面变化剧烈，往往不及具有逆温现象的半山区。 龙竹作为一种重要的竹材资源，学者们已对其进行了大量物理性能方面的研究。 嵇伟兵【5 】通过对龙竹抗弯弹性模量的测定判定了龙竹竹材壁厚度方向的梯度力学性。 能。田芸等f 6 】将龙竹不同处理竹材试件吸水速度加以比较。孙照斌等1 7 1 对龙竹竹材液 体渗透性研究后发现，龙竹中竹青和竹黄使其渗透性降低，低浓度酸性染料对竹材的 渗透结果较好；通过对其微波干燥特性的研究发现，龙竹水分的排出主要是纵向的， 其次为弦向的。另外，从对龙竹化学组成和纤维特性的研究中可以看出龙竹中的木质 素及纤维素含量较高。龙竹由于髓部组织较厚，髓部中又含有大量的薄壁细胞和短纤 维成分，从而导致其短纤维( 0 ；反之，当杂合体过量时，f l 时，基因流就可以防止由遗传漂变引起的群体间的遗传 分化。 0 0 ) 群体间遗传距离( d ) ( d i s t a n e e ) 1 4 1 绪论 d = l n i 这晕i = j x y 【( j x j y ) 1 彪】，又称为遗传相似系数，表示两群体间的遗传相似程度，其中j x 、 j y 和j x v 分别是所有位点_ 2j x j y 和j x y 的算术平均数。这晕j 。= x i ，j 广z y i ，j x y = x i y i ， x i 、y i 分别是x 、y 群体中第i 个等位基因。 ( 11 ) s h a n n o n 多样性指数( i ) i = - - p i l 0 9 2 p i 这里p i 是一条扩增产物存在的频率，i 为表型多样性指数。 1 6 本论文研究的主要内容和技术路线 本课题主要调查巨龙竹( 通直型) 、龙竹和勃氏甜龙竹的现有种质资源；利用i s s r 分子标记技术检测三个竹种不同地理种源的遗传分化，分析其遗传多样性水平的发展 趋势。 在三个竹种的分布区内调查取样，通过野外调查和室内对性状作定量化分析，剖 析三个竹种不同地理种源的遗传分化。运用群体遗传学、生态遗传学、分子遗传学、 数量遗传学和林木育种学等多领域知识，采用常规方法和现代技术，探索造成三个竹 种不同地理种源遗传分化产生的原因，从而为筛选优良无性系奠定理论基础 三种重要经济竹种云南不同地理种群遗传分化的研究 2 三个竹种生长状况调查与分析 2 1 调查方法 、 2 0 0 7 到2 0 0 8 年期间在云南省各个龙竹、巨龙竹和勃氏甜龙竹集中分布地实地调 查。按常规方法记录各所在地的气候、土壤、植被及周围其它环境状况，记录各地所 调查竹种的生长状况，即测量其秆径，并向当地居民询问此地该竹种的生长栽培历史 等情况。 2 2 种群分布地自然地理概况 新平县属高原地貌，境内山高坡陡，河谷深切，由于地处低纬度高原，属中亚热 带半湿润高原季风气候类型。分别受两种不同的大气环流影响，冬半季空气干燥、降 水少、晴天多、日照充足、昼夜温差大，但每年有几次北方南下的干冷气流影响，气 温骤降，山区霜冻频繁；夏半季空气湿度大、降水多、日照少、昼夜温差小。年均日 照时数2 2 3 0 小时，年平均气温1 7 1 ，最热月( 6 月) 平均气温2 1 8 ，最冷月( 1 月) 平均气温1 0 6 ，年平均无霜期3 1 2 天，年平均降水量9 4 6 6 。主要土壤类型有： 亚高山草甸土、棕壤、黄棕壤、红壤、赤红壤、燥红壤、紫色土、石灰土等。 西盟县位于云南省西南部，地处怒山山脉南段的阿佤山中心区，地属中高山峡谷 地带，境内山岭起伏、河谷纵横。主体属于南亚热带山地湿润季风气候气温四季变化 不大，垂直差异明显；降水多而分布不均，冬春干旱，夏季多雨，干湿季分明；日照 充足，太阳辐射强而分布不均。全县年平均气温1 5 3 ，最热月( 5 月) 均温为1 7 9 。c ， 最冷月( 1 月) 平均气温1 0 3 ，无霜期3 1 9 天，年均日照时数为2 2 0 4 7 小时；年平 均降水量2 7 3 9 m m ，平均相对湿度为6 0 ，相对湿度3 月最低( 3 4 ) ，8 月、9 月最 高( 7 8 ) 。土壤主要有砖红壤、赤红壤、红壤、黄棕壤、石灰土、水稻土、冲积土 等。 宁洱位于云南省西南部思茅地区中部，地跨东经1 0 0 0 4 3 - 1 0 3 0 3 7 ，北纬 2 2 0 4 1 - 2 3 0 3 6 之间。地处云贵高原西南边缘，横断山脉南部帚状扩大地形部位。因强 烈切割，形成中山河谷地貌。由于宁洱县横跨北回归线上，属南亚热带山地季风气候， 1 6 2 三个竹种生长状况调布与分析 其特点是：干湿季明显，湿热同季，冬春干旱，夏秋多雨，终年温暖；年平均气温 1 8 1 ，最冷月( 1 月) 平均气温1 2 ，最热月( 6 月) 平均气温2 1 9 。c ；年平均降 水量1 3 9 8 4 m m ，雨季( 5 月- 1 0 月) 降水量占全年降水量的8 6 2 ；年均相对湿度 8 0 。随地形和海拔高度变化可划分为北热带气候类型、准热带气候类型、亚热带气 候类型、温带气候类型