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《四川农业大学》 2004年
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鹅观草属、披碱草属、猬草属和仲彬草属物种的生化和分子标记研究

张颖  
【摘要】:鹅观草属Roegneria C. Koch、披碱草属Elymus L、猬草属Hystrix Moench和仲彬草属Kengyilia Yen et Yang是禾本科Poaceae小麦族Triticeae Dumortier四个重要多年生属。许多物种是优良的牧草;有些种类还具有麦类作物抗病、抗虫和抗逆等优良特性,是麦类作物育种非常宝贵的种质资源。然而在这四个属的分类地位、系统亲缘关系和物种划分上存在着极大的分歧,一直是禾草学家争论的焦点。本研究旨在:(1)通过醇溶蛋白、随机扩增微卫星多态性(RAMP)和细胞质基因组PCR-RFLP等三种生化和分子标记,探讨鹅观草属、披碱草属、猬草属和仲彬草属的属间变异和亲缘关系,从而评价其系统地位;(2)评价醇溶蛋白、RAMP和PCR-RFLP等标记在多年生小麦族属、种的系统与分类学研究中的应用前景,为小麦族系统学研究积累资料。主要结果如下: 1.应用酸性聚丙烯胺凝胶电泳(A-PAGE)对鹅观草属、披碱草属、猬草属和仲彬草属19个物种进行了醇溶蛋白电泳分析,结果表明:属间醇溶蛋白谱带变异大于属内种间变异,同一属物种的醇溶谱带的相似程度大于不同属物种间的谱带;物种间的醇溶蛋白带纹在数量、着色深浅和迁移率等方面具有明显差异,多态性较高。聚类分析显示供试鹅观草属、披碱草属和仲彬草属物种各自聚类在一起,猬草属模式种H.patula与披碱草物种聚为一类,H.duthiei和H.duthiei ssp.longearistata单独聚类。醇溶蛋白标记的结果表明鹅观草属、披碱草属和仲彬草属分别作为属分类等级处理是恰当的,猬草属的系统地位还有待于进一步的研究。因此,醇溶蛋白图谱差异可以作为一项指标而在多年生小麦族植物的生物系统学研究中加以利用。 2.对鹅观草属、披碱草属、猬草属和仲彬草属23个物种进行了RAMP分析。结果表明属间变异极大,多态性极高。31个引物组合产生的286条DNA扩增片段均具有多态性。聚类分析显示鹅观草属、披碱草属、猬草属和仲彬草属物种各自聚为一类;Roegneria alashanica、R. elytyrgioides和R. magnicaespes聚类在一起;猬草属的模式种H. patula与披碱草属物种聚类在一起,而Hystrix duthiei和H. duthiei ssp. longearistata单独聚为一类;形态相似、染色体组相同、地理分布一致的物种聚类在一起。本研究结果基本上同形态学和细胞学研究结果相吻合,将鹅观草属、披碱草属和仲彬草属作为属分类等级处理比较恰当,而猬草属的系统地位有待进一步确认。RAMP标记可作为评价多年生小麦族属物种的遗传多样性和亲缘关系的一种分子标记技术。 3.应用PCR-RFLP技术对鹅观草属、披碱草属、猬草属和仲彬草属23个物种和 1份外类群共24份材料细胞质基因组DNA进行遗传变异分析。利用3个叶绿体和3 个线粒体通用引物扩增出片段,然后用15种限制性内切酶对其进行酶切,共获得356 条DNA片段,其中321条具有多态性,占90.2%。结果表明鹅观草属、披碱草属、猜 草属和仲彬草属材料存在属间多态性和种间多态性,遗传相似系数较高。仲彬草属单 独聚为一类,鹅观草属R.g犷口ndis、R.arist创umis、R.elylrigioids、R.alashanica、R. m口gnicae胡es聚为一类,R.caucasiea、R.ciliaris、R.amurensis、及7匆onensis聚在一 起。这些结果与醇溶蛋白标记、RAMP分析的结果基本一致。但不一致的是5个披碱 草属材料、3个渭草属材料和1个鹅观草属物种R.kamoj’i聚在一起,其原因可能有: (l)细胞质基因组的遗传方式为单亲遗传,保守性强;(2)调查的基因组的区域较小 和与选用的限制性内切酶较少有关。通过更多的叶绿体和线粒体基因组编码和非编码 序列,并选用更多的限制性内切酶,细胞质基因组PCR一RFLP分析将会为多年生小麦 族系统学研究积累更多的资料。 总之,在评价小麦族属的系统地位和亲缘关系时,应综合地利用形态学、生态地 理学、细胞学和分子生物学等方面的研究结果,才能作出更准确、更趋于自然的分类 系统。
【学位授予单位】:四川农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:Q949

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【引证文献】
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