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披碱草属植物遗传多样性研究

严学兵  
【摘要】:以我国9种披碱草的40个居群为材料,采用形态学、等位酶和微卫星三种标记对28个形态特征、7个等位酶位点和11对SSR引物进行遗传多样性分析。形态学研究发现,40个居群披碱草的生长发育与在原产地相比,生长发育均提前,来自于寒冷、高海拔地区生育期短于来自于温性、低海拔地区。披碱草组的的披碱草成熟都相对较晚(集中在7月中下旬),老芒麦和披碱草组的披碱草比较适合人工栽培条件。不同居群的披碱草间形态差异很大,不同种、居群和形态特征变异规律也有不同。旗叶与穗基部长度、生长速度(幼苗-分蘗)、小穗柄、植株绒毛分级在种内具有变异较大,而穗的形状、穗节数、株高、内稃变化比较稳定。聚类分析发现,披碱草、圆柱披碱草、紫芒披碱草变异很大,垂穗披碱草、老芒麦的居群按种归类比较清晰明显。在形态分化的指标中,和生产以及分类联系密切的17个特征向量反应了总变异的85%以上,根据贡献的大小分为10个不同的层次。 通过等位酶分析,在40个居群材料中7个位点发现了22个等位基因。在属水平上多态性位点百分数为87.5%,而每个种在16.67%~83.33%之间。居群内平均多样性指数(Hs)为0.0830,变化范围是0.0210(EST-2)~01520(AAT-2)。居群间平均多样性指数(Dst)为0.2149,变化范围是0.1075~0.2694。所有多态性位点的遗传分化系数(Gst)是0.7213,变化范围是0.3075(AAT-2)~0.9111(EST-2)。在属水平遗传多样性(He)和Shannon's信息指数(He=0.2974;I=0.4565)最大水平上反应了披碱草居群之间的变异。在种水平上遗传多样性和Shannon's信息指数分别在0.0800~0.2528和0.1173~0.3769,而居群内二者分别在0.0160~0.1680和0.0250~0.2433范围。在每个种内,居群内遗传多样性和Shannon's信息指数远低于居群间,在0.0400~0.0960和0.0587~0.1424之间变动。在属水平,遗传分化的分配量大小依次种间(38.9%),种内居群间(33.2%)和居群内个体之间(29.8%)。居群之间基因流(Nm)很低,为0.1932。披碱草属40个居群间的遗传距离变化范围很大,在0.0365~0.7612。属于同一种的居群基本能聚类在一起,同时和地域之间有明显的关系。9种披碱草属植物虽然不是按照穗子的形状(披碱草组和老芒麦组)分为两组,但属于披碱草组和老芒麦组内的披碱草关系亲近。以垂穗披碱草为例,经Mantel检验,海拔是影响遗传差异最重要的因素(P0.01),其次是地理位置(纬度和经度)(P0.05)。 11个多态性微卫星位点发现有1到8个等位基因,共检测出38等位变异,平均每个位点上有3.5个等位变异。来自于披碱草的微卫星引物平均4.5个,而来自于小麦的2.2。披碱草的特异SSR引物在反应遗传多样性方面具有更好的作用和效果。位点ECGA22、ECGA114、EAGA51和WMS43遗传变异信息含量比较高,对于构建披碱草高密度的微卫星种(品种)指纹是很好的选择。供试40居群披碱草,遗传相似系数范围在0.1622~0.3619。种内和种间的遗传多样性变异结构,多个引物具有很好的一致性,大多数基因多样性存在种内,占总变异的75.74%。无论等位酶还是微卫星标记,青藏高原地区都拥有遗传丰富的披碱草资源。在种水平披碱草的多样性指数变化也很大,基因多样性和Shannon's信息指数变化范围分别在0.1622~0.3619和0.2248~0.5318。相似性和聚类分析结果显示,在居群水平大致可按种来进行划分。SSR标记对不同披碱草居群的聚类和材料间的亲缘关系和地域分布有较好的一致性。披碱草的9个种并没有分成几个明显的组,而是老芒麦和青海披碱草最近,其次披碱草和紫芒披碱草亲缘关系,垂穗披碱草和短芒披碱草也相对较近。地理位置(纬度和经度)是影响垂穗披碱草居群微卫星遗传差异最重要的因素,其次是海拔。


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