福建水生植物浮萍遗传多样性研究

福建水生植物浮萍遗传多样性研究
浮萍(Lemnaceae)是单子叶水生植物,是全世界已知植物中最小的开花植物,生长环境通常为静水湖面、废水池塘和稻田。

全世界共有浮萍科植物5属37种,除无根萍(Wolffia)、扁无根萍(Wolffiella)以及绿萍属(Lemna)的品萍没有根系外,其他浮萍都是由叶状体和根系组成的,且繁殖方式主要是出芽的形式。

浮萍繁殖的速度非常快,在营养丰富的理想条件下,一周之内浮萍的数量呈倍数增长,并且其适应能力很强,分布于世界各地。

浮萍对污水的耐受性强,能将污水中的氮磷养分吸收使水体净化。

另外,有些浮萍品种在特定条件下淀粉含量高达75%,利用其淀粉进行乙醇发酵,产率高达97.5%。

因此,浮萍是具有发展前景的新型生物质能源植物。

对野生种质资源的保护和研究是未来高效利用的基础。

随着除草剂的大量使用,浮萍野生种质的生存环境越来越少,及时的收集、保存和研究很有必要。

本项目以福建省野生浮萍资源为研究对象,开展了为期两年的研究,主要结果如下:(1)共考察了福建省53个市县区,收集63个浮萍群落活体样本,其中17个群落由单一物种组成,其余均由两个以上物种组成,两个以上物种组成的群落占73%。

共分离获得119个无菌株系。

形态学鉴定结果显示这些种质共有4属4种,分别为浮萍属稀脉萍(Lemna aequinootialis)、紫萍属多根紫萍(Spirodela polylhiza)、少根紫萍属少根紫萍(Landoltia punctata)以及无根萍属无根萍(Wolffia globosa)。

稀脉萍分布最为广泛,多根紫萍次之,少根紫萍和无根萍最少。

(2)用PCR方法扩增出全部119个株系叶绿体atpF-atpH间隔序列和rpS16内含子序列,并完成序列测定。

系统发育分析确认119份浮萍种质分别属于4个
物种Landoltiapunctata,Spirodelapolyrhiza,Wolffia globosa, Lemna aequinoctialis。

(3)利用Dnasp5软件进行遗传多样性分析发现,福建浮萍种质存在丰富的遗传多样性,且rpS16比atpF-atpH多样性大,两者的核苷酸多态性指数分别为0.05123和0.03153,每kb平均核苷酸差异数为44.675和20.374,群体突变率分别为0.05164和0.03640,单倍型多态性指数分别为0.617和0.577。

(4)稀脉萍比其它浮萍种具有更丰富的遗传多样性。

稀脉萍、无根萍、多根紫萍和少根紫萍基于atpF-atpH和rpS16序列的单倍型数分别为4、2、2、1。

另外,稀脉萍atpF-atpH和rpS16序列的突变总数分别为27和40,其中SNP数分别为25和37,也是4个浮萍种中最高的。

(5)闽南浮萍的遗传多样性要高于闽北地区。

闽南地区基于atpF-atpH和rpS16的核苷酸多态性指数分别为0.03967和0.05796,每Kb平均核苷酸差异数分别为23.051和50.718,群体突变率分别为0.04303和0.05116,单倍型多态性指数分别为0.613和0.884;而闽北浮萍基于atpF-atpH和rpS16的核苷酸多态性指数分析为0.03218和0.04436,每Kb平均核苷酸差异数分别为19.726和39.212,群体突变率分别为0.03890和0.05746,单倍型多态性指数分别为0.546和0.628。