不同來源一年生野生大麥與栽培大麥的遺傳多樣性以及染色體組差異分析.pdf

1、大麥（Hordeum vulgare L.）是世界上最古老的“三元”作物，即糧食作物、飼料作物和釀造用作物，由于具有早熟、耐瘠、適應(yīng)性強(qiáng)等特點，其種植范圍非常廣泛。在中國，大麥?zhǔn)莾H次于玉米、水稻、小麥的第四大禾本科作物。大麥的染色體數(shù)少，只有七對染色體(2n=14)，是二倍體自花授粉作物中染色體數(shù)最少的作物，且其在形態(tài)、遺傳和生理等多個領(lǐng)域都具有廣泛的多樣性，是理想的遺傳和生理研究模式作物。
　　一年生野生大麥（Hordeum s

2、pontaneum）是栽培大麥（Hordeum vulgare）的祖先種，西亞“肥沃月灣”地區(qū)和中國青藏高原地區(qū)是栽培大麥的兩個主要起源中心。一年生野生大麥變異類型眾多，具有明顯的早熟性、抗病性和耐逆性，豐富的一年生野生大麥種質(zhì)材料在大麥進(jìn)化與馴化以及遺傳改良等研究領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價值。
　　自然選擇作用是野生種向栽培種過渡的主要動力，一年生野生大麥在馴化過程中受到了正向選擇和平衡選擇等多種選擇壓力作用，導(dǎo)致基因型和形態(tài)特征朝著

3、對人類有利的方向改變。在馴化過程中，一年生野生大麥的形態(tài)表現(xiàn)和生理功能都發(fā)生了很大的變異，如棱形（Vrs1基因控制）、碎穗(Btr基因控制)、皮裸(Nud基因控制)、休眠（SD基因控制）、春化（Sgh基因控制）等性狀的變異。同一年生野生大麥相比，栽培大麥的遺傳變異水平有所降低。一年生野生大麥與栽培大麥染色體組不同區(qū)域的遺傳多樣性差異能夠反映馴化過程中的這種自然選擇的效應(yīng);DNA分子標(biāo)記，例如SSR標(biāo)記，是研究馴化的有效手段。
　　

4、本研究利用SSR分子標(biāo)記，分析比較了四個不同地理起源的一年生大麥群體（西亞一年生野生大麥群體、中亞一年生野生大麥群體、西藏一年生野生大麥群體和中國栽培大麥群體）染色體組的遺傳多樣性指標(biāo)，以期獲得整個大麥染色體組和染色體組不同區(qū)域在長期馴化過程中所產(chǎn)生的遺傳差異以及自然選擇對大麥染色體組的馴化壓力效應(yīng)。主要結(jié)果如下:
　　1.西亞一年生野生大麥群體的遺傳變異水平較高。就單條染色體而言，西亞一年生野生大麥群體的基因多樣性在四個地理群體

5、中普遍較高。就單個群體而言，西亞和中亞一年生野生大麥的2H染色體在其染色體組中基因多樣性數(shù)值最高，而西藏一年生野生大麥群體和中國栽培大麥群體1H染色體在其七條染色體中基因多樣性數(shù)值最高。
　　2.與西藏一年生野生大麥相比，中國栽培大麥群體的2H和6H兩條染色體含有一些特異的位點成分，是分子研究和遺傳育種的潛在資源;三個一年生野生大麥群體間6H染色體的分子差異最大，該染色體上的一些基因位點可能控制不同地理環(huán)境的適應(yīng)性性狀，但還需進(jìn)一

6、步的研究。
　　3.一年生野生和栽培大麥群體染色體組平均基因多樣性差異為28.07％，其中5H染色體的基因多樣性差異最大，為35.29％，其次為3H，7H，4H，2H，6H和1H。
　　4.用一年生野生大麥群體和栽培大麥群體間標(biāo)記AMOVA分析方法在1H，2H，3H，4H，5H和7H共六條染色體上分別劃分了染色體馴化相關(guān)區(qū)域和非馴化相關(guān)區(qū)域。六條染色體的馴化基因區(qū)域共包含18對SSR分子標(biāo)記，差異比率分析表明一年生野生大麥和

7、栽培大麥間5H，1H和7H三條染色體的馴化區(qū)域遺傳差異高于非馴化區(qū)域;2H和4H兩條染色體馴化區(qū)域的遺傳差異略等于非馴化區(qū)域，而3H染色體馴化區(qū)域差異則低于非馴化區(qū)域。一年生野生大麥和栽培大麥間六條染色體馴化區(qū)域平均遺傳差異為33.73％，高于非馴化區(qū)域平均遺傳差異27.56％。
　　5.根據(jù)遺傳距離(cM)劃分染色體馴化基因區(qū)域的結(jié)果表明染色體上和馴化基因相關(guān)的區(qū)域只有縮小至一定范圍時時才能真正反映自然選擇壓力對染色體位點的改變

8、效應(yīng)。該結(jié)果中大部分人為劃分的染色體馴化區(qū)域遺傳差異都大于其對應(yīng)的非馴化基因區(qū)域，且5H-I馴化基因區(qū)域差異最大。
　　6.分子標(biāo)記的聚類結(jié)果也表明西亞一年生野生大麥群體的遺傳多樣性水平較高，不同材料間的遺傳聯(lián)系和地理分布有著密切的聯(lián)系。西亞和中亞一年生野生大麥材料親緣關(guān)系較近，而西藏一年生野生大麥材料和中國栽培大麥材料可歸為一個群體。染色體馴化基因區(qū)域分子標(biāo)記聚類表明所有材料可劃分為多個小的類群，類群間遺傳距離幾乎相同，因此推測