蕎麥種質(zhì)資源遺傳多樣性研究.pdf

1、蕎麥(Buckwheat)是蓼科(Polygonaceae)蕎麥屬(FagopyrumMill.)，作物，廣泛分布于亞洲和歐洲，僅甜蕎(Fagopyrumesculentum)和苦蕎(Fagopyrumtartaricum)兩個(gè)栽培種。蕎麥營(yíng)養(yǎng)成分全面，籽粒富含黃酮、類黃酮、固醇和硫胺類結(jié)合蛋白，對(duì)一些慢性疾病具有潛在的療效。蕎麥中80％的類黃酮物質(zhì)是蘆丁，蘆丁能降低血壓和血管的通透性，防止動(dòng)脈硬化和毛細(xì)管脆性增加引起的出血癥，并具有抗

2、浮腫和抗氧化活性。與其它作物相比，蕎麥具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和獨(dú)特的藥用價(jià)值。本文對(duì)蕎麥種質(zhì)資源遺傳多樣性進(jìn)行了研究，主要結(jié)果如下： 1.基于葉綠體基因組中的matK、rbcL及trnL-F序列分別對(duì)國(guó)產(chǎn)蕎麥屬24份材料進(jìn)行克隆和測(cè)序，并與已經(jīng)發(fā)表的蕎麥屬植物相關(guān)序列進(jìn)行了分子系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系研究。結(jié)果表明，蕎麥屬中trnL-F的進(jìn)化速率比matK快，而matK進(jìn)化速率又比rbcL的進(jìn)化速率快。蕎麥屬大粒組和小粒組組間遺傳差異較大，小粒

3、組內(nèi)遺傳多樣性比大粒組內(nèi)的高。用最大簡(jiǎn)約法和貝葉斯分析方法建構(gòu)的系統(tǒng)樹(shù)基本一致，由matK和trnL-F序列構(gòu)建的樹(shù)比rbcL構(gòu)建的樹(shù)有更好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。除個(gè)別材料外，蕎麥屬各材料形成大粒組和小粒組兩個(gè)單系分支。苦蕎、甜蕎及細(xì)柄野蕎(變)種內(nèi)各居群間親緣關(guān)系較近：金蕎和硬枝野蕎的遺傳多樣性較高，親緣關(guān)系較遠(yuǎn)?？嗍w與金蕎的親緣關(guān)系較甜蕎近?；趍atK和rbcL分析表明，花葉野蕎和金蕎、甜蕎及其野生近緣種等大粒組材料親緣關(guān)系較近；基于trn

4、L-F分析表明，花葉野蕎和疏穗野蕎、硬枝野蕎等小粒組材料親緣關(guān)系較近，而和金蕎、甜蕎及其野生近緣種親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。 2.對(duì)國(guó)產(chǎn)蕎麥屬24份材料核基因組內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)(ITS)進(jìn)行克隆和測(cè)序，并與已經(jīng)發(fā)表的蕎麥屬植物的相應(yīng)序列進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系研究。結(jié)果表明，所有材料的整個(gè)ITS區(qū)長(zhǎng)度變化范圍為578～660bp。其中5.8SrDNA為163～164bp，ITS1和ITS2長(zhǎng)度變幅分別為195～265bp、216～228bp。序列間的遺

5、傳分化距離為0～0.128，平均為0.093；ITS1和ITS2的進(jìn)化速率為5.8S的3～9倍。蕎麥屬大粒組和小粒組組間遺傳差異較大，小粒組內(nèi)遺傳多樣性比大粒組內(nèi)的高。用最大簡(jiǎn)約法和貝葉斯分析方法建構(gòu)的系統(tǒng)樹(shù)基本一致。除個(gè)別材料外，養(yǎng)麥屬各材料形成大粒組和小粒組兩個(gè)單系分支?？嗍w與金蕎的親緣關(guān)系較甜蕎近。線葉野蕎和長(zhǎng)柄野蕎、小野蕎均在ITS1有68bp的缺失，但線葉野蕎和硬枝野蕎親緣關(guān)系較近，和長(zhǎng)柄野蕎、小野蕎的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。F.ple

6、ioramosum和F.capillatum為細(xì)柄野蕎的姊妹群?；ㄈ~野蕎麥和甜蕎及其野生近緣種的親緣關(guān)系較近。 3.利用酸性聚丙烯酰胺凝膠電泳(A-PAGE)和十二烷基磺酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)技術(shù)對(duì)76份栽培養(yǎng)麥(苦蕎54份，甜蕎22份)的貯藏蛋白遺傳多樣性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。A-PAGE結(jié)果表明，栽培養(yǎng)麥存在一定程度的醇溶蛋白等位變異，共分離出18條遷移率不同的醇溶蛋白譜帶(多態(tài)性帶占88.89％)。利用SDS-

7、PAGE共檢測(cè)到15條清蛋白條帶，主要由分子量29～97.2KDa的大分子寡聚蛋白組成?；贏-PAGE和SDS-PAGE得到材料間平均遺傳相似系數(shù)(GS)分別為0.784(苦蕎、甜蕎分別為0.892、0.681)、0.732(苦蕎、甜蕎分別為0.864、0.633)。栽培養(yǎng)麥種間存在較大遺傳差異，甜蕎貯藏蛋白遺傳多樣性比苦蕎豐富。聚類分析可將供試材料分為3大類，相同地理來(lái)源的材料能夠部分地聚成一類或亞類，表明貯藏蛋白所揭示的遺傳關(guān)系與

8、地理來(lái)源有一定相關(guān)性。 4.對(duì)76份栽培蕎麥(苦蕎54份，甜蕎22份)9個(gè)主要農(nóng)藝性狀及蛋白質(zhì)含量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果表明，苦蕎和甜蕎主要農(nóng)藝性狀存在豐富的遺傳變異。供試材料具有中、矮稈，主莖節(jié)數(shù)、花簇?cái)?shù)、蛋白質(zhì)含量適中，一級(jí)分枝數(shù)偏多、總分枝數(shù)偏少，千粒重、單株粒重偏低等特點(diǎn)。多元回歸分析表明，主莖節(jié)數(shù)、一級(jí)分枝數(shù)、總分枝數(shù)、花簇?cái)?shù)、千粒重是影響苦蕎單株粒重的主要因素，而影響甜蕎單株粒重的主要因素為株高、花簇?cái)?shù)、生育期。通徑分

9、析表明，花簇?cái)?shù)對(duì)苦養(yǎng)、甜蕎單株籽粒產(chǎn)量的直接效應(yīng)最大。主成分分析將苦蕎、甜蕎9個(gè)主要農(nóng)藝性狀分別簡(jiǎn)化為5個(gè)和4個(gè)綜合指標(biāo)，其累積貢獻(xiàn)率分別為87.77％和92.09％?；谛誀畋憩F(xiàn)，供試苦蕎可分為低產(chǎn)晚熟型、多分枝高蛋白型和早熟粒重型等三種類型，供試甜蕎可分為早熟矮稈粒重型和高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)型等兩種類型。聚類結(jié)果與其地理來(lái)源并不完全一致。據(jù)以上分析，篩選出一批綜合性狀較好或具有一個(gè)以上突出優(yōu)良性狀的材料，可供育種利用。 5.采用原子吸收

10、、原子熒光光譜法測(cè)定了59份栽培蕎麥(苦蕎38份，甜蕎21份)種子中Ca、Fe、Mg、Mn、Zn、Cr、Cu、Pb、Cd、As及Hg等11種無(wú)機(jī)元素的含量，并根據(jù)各元素含量對(duì)供試材料進(jìn)行聚類分析。結(jié)果表明，蕎麥富含Ca、Mg、Cu、Cr等元素，F(xiàn)e、Mn、Zn等含量也頗高。不同材料同一元素含量均達(dá)到(極)顯著差異?？嗍w中除Fe、Cr含量高于甜蕎、Pb含量與之相當(dāng)外，其他元素含量均低于甜蕎。聚類分析將供試材料歸為6類，聚類結(jié)果與材料地理來(lái)

11、源并不完全一致。共篩選出PI427235、PI481653和PI600909等9份Fe、Zn、Cr含量均很高的材料。 6.研究蕎麥初花期不同器官總黃酮含量的日變化趨勢(shì)，探討了藥用蕎麥最佳取樣時(shí)間及取樣部位。采用正交試驗(yàn)對(duì)蕎麥總黃酮提取工藝條件進(jìn)行篩選，得到了最佳提取條件：75％乙醇，物料比1:25，65℃振蕩提取2h。據(jù)此條件對(duì)4份來(lái)自不同地區(qū)的甜蕎和苦蕎不同器官總黃酮含量進(jìn)行了日變化研究。結(jié)果表明，一天中同一品種不同器官黃酮含