羊草遺傳多樣性分析和賴(lài)草屬的分子系統(tǒng)發(fā)育.pdf

1、羊草(Leymus chinensis(Triin.)Tzvel.或Aneurolepidium chinense Trin.)，隸屬禾本科(Gramineae)，大麥族(Hordeae)，小麥亞族(Triticieae)，賴(lài)草屬(Leymus)，兼具重要的生態(tài)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。面向國(guó)家重大需求，本論文選擇羊草作為主要研究對(duì)象，開(kāi)展了兩方面的研究工作，即我國(guó)羊草種質(zhì)資源的遺傳多樣性評(píng)價(jià)和賴(lài)草屬物種的系統(tǒng)發(fā)育分析。
　　 羊草是一種

2、多年生根莖型禾草，根據(jù)葉色可以劃分為黃綠型和灰綠型兩種生態(tài)型。其分布范圍橫穿亞歐草原的東部，包括朝鮮和蒙古的西部，以及西伯利亞的西北部，集中分布于我國(guó)的東北部。羊草是我國(guó)典型草原植物群落中的優(yōu)勢(shì)種。它可以在多種土壤和氣候條件下正常生長(zhǎng)，如松嫩平原、內(nèi)蒙古草原和黃土高原。從另一個(gè)角度講，不同類(lèi)型的生境也造就了羊草豐富的遺傳多樣性。
　　 自上世紀(jì)90年代中期開(kāi)始，我們陸續(xù)從我國(guó)東北部6個(gè)省市收集了293份羊草種質(zhì)，包括205份灰綠

3、型羊草和88份黃綠型羊草。經(jīng)過(guò)連續(xù)3年的觀測(cè)記錄，通過(guò)37個(gè)重要農(nóng)藝性狀，對(duì)293份羊草的遺傳多樣性進(jìn)行了評(píng)估。依據(jù)10個(gè)質(zhì)量性狀和27個(gè)數(shù)量性狀，統(tǒng)計(jì)了羊草不同性狀和不同地域羊草的Shannon遺傳多樣性指數(shù)，同時(shí)還使用了主成分分析和通徑分析做了相關(guān)統(tǒng)計(jì)。
　　 結(jié)果顯示：
　　 (1)與黃綠型羊草相比，灰綠型羊草具有更高的遺傳變異(P＜0.05)。結(jié)合這兩個(gè)趨異型羊草的分布范圍，可以得出兩種類(lèi)型羊草之間存在穩(wěn)定的遺傳

4、差異；
　　 (2)通徑分析顯示，羊草營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)性狀和遺傳多樣性?xún)烧叩慕M合效應(yīng)可以解釋羊草生殖特性中20.6％的遺傳變異；
　　 (3)在124-128(Ω)E這一區(qū)域，羊草的遺傳多樣性指數(shù)最高(H=2.252)，表明這一地區(qū)具有最豐富的羊草種質(zhì)資源。
　　 賴(lài)草屬(Leymus Hochst.)是一個(gè)異源多倍體屬，約有34個(gè)物種，該屬未知基因組的起源一直爭(zhēng)論不休。其倍性范圍從四倍體(2n=4x=28)、八倍體(2

5、n=8x=56)一直到十二倍體(2n=12x=84)。新麥草屬(Psathyrostachys Nevski)只含有Ns一個(gè)基因組，約有9個(gè)物種。這兩個(gè)屬都是多年生牧草，具有抗旱、抗病和耐鹽堿等生物學(xué)特性。
　　 應(yīng)用核糖體ITS(Internal Transcribed Spacer)序列和葉綠體trnL-F序列，我們對(duì)13個(gè)賴(lài)草屬物種、小麥族18個(gè)屬(40份二倍體材料)、以及Elymuscalifornicus和Bromus

6、 catharticus，共計(jì)57份材料進(jìn)行了系統(tǒng)發(fā)生分析。ITS序列分析表明，賴(lài)草屬分別與新麥草屬和小麥族中一個(gè)未知屬在進(jìn)化上具有緊密的關(guān)系。ITS譜系樹(shù)表明賴(lài)草屬內(nèi)部存在大量的分化，以及賴(lài)草屬物種具有多次起源的特征。trnL-F序列分析表明，賴(lài)草屬物種的母本，部分來(lái)自Ns基因組，部分來(lái)自Xm基因組，這可能與賴(lài)草屬物種的地理分布有關(guān)，分布于亞歐大陸的物種其母本是新麥草屬，而分布于北美的大部分物種其母本是Xm基因組。trnL-F序列分析

7、還表明，E.californicus和賴(lài)草屬未知的基因組具有緊密的關(guān)系。
　　 以上研究結(jié)果表明：
　　 (1)從分子層面證明，賴(lài)草屬的未知基因組并非來(lái)自薄冰草屬，或是一個(gè)修正的新麥草基因組，其基因組組成應(yīng)是NsNsXmXm；
　　 (2)賴(lài)草屬物種的母本，部分來(lái)自Ns基因組，部分來(lái)自Xm基因組，這可能與賴(lài)草屬物種的地理分布有關(guān)；
　　 (3)E.californicus的母本是Xm基因組，父本是Ns基因