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小麦族赖草属三个物种的生物系统学研究

刘越  
【摘要】: 赖草属Leymus Hochst.是禾本科小麦族的一个重要的多年生属,全世界大约有30个种和19个亚种,从北海的沿岸地区,越过中亚到东亚直至阿拉斯加和北美西部的广阔地域均有分布,多数种类集中于中亚和北美的高山。我国原记载约10种,加上近年来报道的新分类群,共25个种,4个亚种和3个变种,主要分布于西北、华北、东北及西南地区。该属的多数物种为草原和草甸的主要组成成分,许多种类是优良的牧草,具有较高的饲用价值。由于赖草属植物常生长在盐碱地和干早半干早的山坡、地埂,该属植物的有些物种对寒冷、干早、盐碱土等不良环境具有高度的适应性。同时,有些赖草属物种还具有抗病虫、穗大、粒多、粒大、高光效等优良特性。因此,作为麦类作物育种的重要三级基因源,赖草属植物对改良遗传基础日益狭窄的麦类作物有重要意义。然而,有关该属植物的起源、系统地位、物种界限、种间(内)亲缘关系等问题,仍然存在较大的分歧。为了弄清赖草属植物羊草L.chinensis、多枝赖草L.multicaulis和赖草L.secalinus 3个物种间的亲缘关系以及赖草属物种与新麦草属植物的亲缘关系,本文通过形态学特征比较、染色体配对和繁育学资料,探讨这三个种间的亲缘关系、种内变异程度及赖草属与新麦草属的属间关系。主要结果如下: 1.对L.multicaulis、L.chinensis和L.secalinus 3个物种的形态学特征进行比较分析的结果表明,这3个物种之间在株高和穗长等等方面具有明显的形态特征差异。 2.对L.multicaulis、L.chinensis和L.secalinus 3个物种进行种间杂交,得到杂种F_1,并对亲本和杂种F_1花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对情况进行观察。L.multicaulis(PI 499520)×L.chinensis(PI 499515)和L.multicaulis(PI 499520)×L.chinensis(PI499514)平均每细胞形成12.26和10.14个二价体;L.multicaulis(PI 440324)×L.secalinus(Y040)和L.multicaulis(PI 440325)×L.secalinus(Y040)平均每细胞形成12.78和13.16个二价体,表明这三个物种的染色体同源。 3.通过对相同编号(PI 499520)的L.multicaulis与不同编号的L.chinensis进行种间杂交,得到了杂种F_1,并对其花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对情况进行观察。结果显示,L.multicaulis(PI 499520)×L.chinensis(PI499515)平均每细胞形成二价体12.26,C-值为0.72;L.multicaulis(PI 499520)×L.chinensis(PI 499514)的平均每个花粉母细胞产生0.04个三价体,且形成的二价体为10.14,C-值为0.60。说明这两个不同编号但来源于同一生长环境的羊草L.chinensis种内存在一定程度的变异。 4.通过对编号为PI 440324和PI 440325的L.multicaulis与相同编号(Y040)的L.secalinus进行种间杂交,得到了杂种F_1,并对其花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对情况进行观察。结果显示,L.multicaulis(PI 440324)×L.secalinus(Y040)平均没细胞形成的二价体12.78个,C-值为0.80;L.multicaulis(PI 440325)×L.secalinus(Y040)平均每细胞形成的二价体13.16个,C-值为0.82。说明不同居群间的L.multicaulis的染色体可能已经发生了分化。 5.观察L.chinensis与Psa.huashanica杂种F_1花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对情况,其构型为平均每细胞4.14Ⅰ+8.26Ⅱ+0.1Ⅲ,C-值为0.94。观察的50个细胞中,1%的细胞中观察到三价体,表明在L.chinensis中除了具有一组Ns染色体组外,另一个染色体可能与Ns存在部分同源关系。


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