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青藏高原野生垂穗披碱草种质的遗传多样性研究

陈智华  
【摘要】: 垂穗披碱草(Elymus nutans Griseb.)是多年生优质禾本科牧草,在青藏高原畜牧业生产中具有重要意义。本研究以青藏高原及其周边地区的野生垂穗披碱草为研究对象,选择了30个性状对54份野生垂穗披碱草种质进行形态学分析;利用醇溶蛋白指纹图谱法及SRAP、RAPD和SSR三种分子遗传标记研究60多份种质资源的遗传多样性,获得了如下研究结果: 1、本研究对采集自甘肃、四川、西藏、青海及新疆的54份材料进行形态多样性研究。结果表明30个形态性状的平均变异系数为0.1605,平均多样性指数为2.2118,显示青藏高原垂穗披碱草具有丰富的表型变异。将形态变异数据在NTsys-pc V2.1软件中基于欧式距离进行不加权成对群算术平均法(UPGMA)聚类分析,可聚为植株低矮、中等、高大几种类型。经主向量分析,发现前8个主向量特征值较高,其分布能解释总变异的76.67%,其中株高、茎长、中部小穗长、底部小穗长、外颖长、外稃长、外稃宽、内稃宽这8个形态性状指标具有较高的特征向量值,它们基本可以揭示垂穗披碱草形态总体变异的趋势。 2、对采集自中国甘肃、四川、西藏、青海和新疆的64份垂穗披碱草野生材料进行了醇溶蛋白多态性分析。64份材料分离出42条带,多态率达90.48%,材料间遗传相似系数(GS)的变化范围为0.320-1.000,平均GS值为0.631。说明供试材料具有较为丰富的醇溶蛋白遗传多样性;对所有材料进行聚类分析,在GS值为0.69的水平上供试材料可聚为六类,基本上来自相同或相似生态地理环境的材料聚为一类。主向量分析(PCA)的结果与聚类分析结果基本一致。 3、在SRAP分子标记研究中,20对引物共扩增出495条带,平均每对引物扩增出24.75条,其中多态带425条,平均每对引物为21.25条,多态率达85.39%;样本间遗传相似系数(GS)变化范围为0.374-0.997,平均值为0.745;说明供试垂穗披碱草具有丰富的遗传多样性。通过聚类分析和主向量分析发现,在GS值为0.77的水平上供试材料可聚成四类,来自相同或相似生态地理环境的材料聚为一类,表明供试材料呈现出较好的地域性分布规律。 4、在RAPD分子标记研究中,20对RAPD引物共扩增出443条带,平均每对引物扩增出22.15条,其中多态带407条,平均每对引物20.35条,多态率达91.86%。样本间遗传相似系数(GS)变化范围为0.265-0.987,平均值为0.733,说明供试垂穗披碱草具有较为丰富的遗传多样性。经聚类分析和主向量分析发现,在GS值为0.75的水平上供试材料可聚成五个类,大部分来自相同或相似生态地理环境的材料聚为一类,表明供试材料的聚类和其生态地理环境间有一定的相关性。 5、利用SSR标记对67份垂穗披碱草种质的遗传多样性进行了分析,其结果为:(1)筛选的11对小麦SSR引物共扩增出了225条带,其中224条为多态性带,多态性比率为99.1%。垂穗披碱草种质间遗传相似系数(GS)的变幅为0.192到0.872,平均值为0.596。(2)聚类分析将材料在GS=0.45的水平分成五类,材料间的遗传关系与地理来源具有一定的相关性。同时,主向量分析也得到了相似的结果。(3)本文分析了小麦SSR标记引物在垂穗披碱草中运用的可行性。 6、对四种方法进行相关性分析,其中醇溶蛋白与SRAP标记之间r=0.4787,p=0.001;醇溶蛋白与RAPD标记之间r=0.4373,p=0.001:醇溶蛋白与SSR标记之间r=0.2691,P=0.001;SRAP与RAPD标记之间r=0.8179,p=0.001;SSR与RAPD标记之间r=0.4306,P=0.001:SRAP与SSR标记之间r=0.4789, P=0.001。Mantel检测结果显示四种方法之间呈显著相关。 综上研究结果可以看出,垂穗披碱草种质资源在形态水平、醇溶蛋白水平以及DNA分子水平的遗传多样性较为丰富,其遗传变异和它们的形态以及生长的生态地理环境密切相关。本论文可以和垂穗披碱草种质资源在农艺学等方面的研究相结合,选育出生产性能优异、生态适应性较好、具有较高的研究潜力的种质资源,以满足牧草生产需要。


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