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燕麦种质资源遗传多样性研究

齐冰洁  
【摘要】: 燕麦(Avena)属于禾本科(Gramineae)、燕麦族(Aveneae D.)、燕麦属(Avena L.)。燕麦是我国高寒山区特有的一种优势杂粮作物,是粮饲兼用兼备食疗功能的作物。研究和评价燕麦种质资源的遗传多样性,对探讨燕麦的起源和进化,种质资源的考察搜集,燕麦种质资源遗传多样性保存措施的制定,以及燕麦资源新基因的挖掘和种质创新利用均具有重要意义。本研究在内蒙古阴山南北麓2种生态条件下对74份燕麦种质资源的形态多样性、蛋白质多样性和DNA多样性等方面进行了综合评价,并对3个不同层次的遗传多样性研究进行了比较。主要结果如下: 1.对74份燕麦种质资源在2种不同生态环境下的形态多样性研究结果表明,燕麦种质资源各形态性状具有丰富的多样性,质量性状平均多样性指数为1.07;2试点数量性状平均多样性指数分别为1.90和1.65,平均变异系数为24.14%和27.66%。 2.燕麦形态性状的主成分分析和判别分析表明,供试燕麦种质的形态多样性主成分明显,呼市试点燕麦的主穗粒重、千粒重和单株粒重是造成燕麦种质形态变异的主要因素;而武川试点燕麦的主穗粒重、单株粒重和主穗小穗数是造成燕麦种质形态变异的主要因素。 3.基于形态性状聚类分析,将74份燕麦种质划分为五大种质群,供试燕麦种质类型丰富,可选到类型差异较大的不同种质材料。其中呼和浩特市试点种质群Ⅰ的材料可作为选育大粒、高产型品种的亲本,种质群Ⅱ的材料可作多穗型品种的亲本。武川试点种质群Ⅰ的材料可作为选育大粒,种质群Ⅴ的材料可作选育高产或多穗型品种的亲本,种质群Ⅲ的材料可作选育矮杆型品种的亲本。 4.利用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(Acid-polyacrylamide gel electrophoresis, A-PAGE)检测与分析表明,74份燕麦醇溶蛋白位点存在丰富的等位变异,共检测到73种燕麦醇溶蛋白图谱。等位基因平均遗传多样性指数为0.5229,其醇溶蛋白带纹遗传相似系数在0.1667~1.000之间,平均遗传相似系数为0.4964。供试材料共分离出19种迁移率不同的醇溶蛋白带纹,醇溶蛋白的带纹多态性为100%。基于燕麦醇溶蛋白聚类分析将74份材料分为六类,分类结果中部分供试材料与其地理来源有一定的相关性。 5.对2个不同生态环境下74份燕麦种质资源3种营养成分进行了测定,结果表明不同种质材料之间品质性状含量存在着较为丰富的变异,呼和浩特市试点3个营养品质性状的平均变异系数和多样性指数为18.43%和1.84,武川试点3个营养品质性状的平均变异系数和多样性指数为17.32%和1.74。对其品质性状进行稳定性分析,其中编号为24、25、46、48、69、70的蛋白质含量,47、48、54的β-葡聚糖含量,13、24、25、27、71的赖氨酸含量在2试点表现含量高且稳定。并筛选出一批品质优异的燕麦资源,其中呼和浩特市32份,武川35份。 6.不同种质基因型间的蛋白质、β-葡聚糖和赖氨酸含量均达到极显著差异水平;武川试点的蛋白质和β-葡聚糖的平均含量显著高于呼和浩特市试点。裸燕麦的3个品质性状含量极显著高于皮燕麦。β-葡聚糖含量与蛋白质、赖氨酸含量呈显著正相关,蛋白质含量与赖氨酸含量均呈正相关,但不显著。 7.利用聚类分析的方法,对供试种质在2个试点的3种营养成分含量进行分类,使供试种质在不同类群间营养品质性状含量差异显著。 8.利用植物基因组试剂盒提取较高质量的燕麦DNA,其纯度高、质量好,符合燕麦AFLP分析。本研究选用核心引物3’末端添加3个选择性核苷酸的PstⅠ和MseⅠ引物,扩增出的谱带多态性比率高,效果好。 9.筛选出的10个引物组合,对74份燕麦种质的基因组进行片断多态性扩增,共扩增出784条清晰可辨的可记录带,其中760个位点具有多态性,多态性位点比率为96.91%。表明各供试材料的AFLP多态性丰富,利用AFLP标记评价燕麦种质的遗传多样性具有较高的检测效率。 10. AFLP分子标记的遗传多样性分析结果表明,燕麦种质的平均Nei'基因指数(H)为0.382,平均Shannon's信息指数为0.573,表现出较高的遗传多样性。74份燕麦品种间遗传相似系数在0.2881-0.9106之间。 11.基于AFLP分子标记的聚类分析结果,74份燕麦种质可以分为五类,分类结果与地理来源及皮裸性有相关性。


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