利用分子标记探讨赖草属植物的系统关系

论文摘要

赖草属Leymus Hochst.是禾本科Poaceae小麦族Triticeae Dumortier的一个重要多年生属,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。针对赖草属物种中Ns基因组的供体物种以及另一个基因组的来源问题,本研究利用同工酶、醇溶蛋白及RAPD标记对14种赖草属植物和10种近缘属二倍体物种的系统关系进行了分析。主要结果如下:1.利用垂直平板聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）对赖草属、冰草属、偃麦草属、澳冰草属、拟鹅观草属、新麦草属和大麦属7个属24个物种的酯酶同工酶和超氧化物歧化酶同工酶进行比较分析。结果表明:①7个属24个物种共出现24种不同的同工酶酶谱,电泳分离出迁移率不同的45条酶带;②Leymus chinensis与Leymus其它13个种的亲缘关系较远,与Hordeum bogdanii的亲缘关系较近;Psathyrostachys juncea与Leymus的亲缘关系很近;③相似染色体组的物种聚类在一起;④两种同工酶的分析结果与细胞学及分子标记的研究结果基本一致。2.利用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（A-PAGE）对赖草属12种和冰草属、偃麦草属、澳冰草属、拟鹅观草属、新麦草属和大麦属7个属10个种共22份材料进行醇溶蛋白遗传分析。结果表明:①7个属22份材料共出现22种不同的醇溶蛋白图谱,22种图谱中分离出的52条带纹,多态性高达100%,说明属间和种间具有丰富的醇溶蛋白多态性;②Psathyrostachys juncea与Psa.huashanica的亲缘关系较远,而Psa.juncea与Leymus的亲缘关系很近;③含有相似染色体组的物种能各自聚类在一起,它们具有较近的亲缘关系;④醇溶蛋白的分析结果与细胞学及分子标记的研究结果基本一致,表明醇溶蛋白能够用于小麦族多年生物种系统亲缘关系分析。3.对14个赖草属物种和10个近缘属物种进行基因组特异RAPD标记。选用小麦族中6个基本基因组（E、H、P、St、W、Ns）的特异RAPD引物进行PCR扩增检测,结果表明:①14个赖草属物种具有Ns基因组特异的RAPD标记,而没有P和E基因组的特异的RAPD标记;②Leymus ramosus具有W基因组特异的RAPD标记;L.triticoides、L.ramosus、L.paboanus、L.chinensis、L.pseudoracemosus具有St基因组特异的RAPD标记;L.angustus、L.arenarius、L.multicaulis、L.karelinii、L.tianshanicus、L.paboanus、L.cinereus、L.chinensis、L.racemosus具有H基因组特异的RAPD标记;③L.paboanus、L.chinensis不仅出现了H基因组的特异性条带,还出现了St基因组的特异性条带;L.ramosus不仅出现了W基因组的特异性条带,还出现了St基因组的特异性条带。结合本实验的研究结果,赖草属植物为多重起源,Ns基因组来自新麦草属,Psathyrostachys juncea与赖草属系统关系较近。赖草属不含E、P基因组,St、W和H基因组参与了部分赖草属物种的起源。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 第一章 文献综述
• 1 赖草属的分类历史
• 2 形态特征和地理分布
• 2.1 形态特征
• 2.2 地理分布
• 3 赖草属物种基因组组成的研究
• 4 赖草属的细胞学研究
• 5 赖草属植物的生化研究
• 6 分子生物学研究
• 7 赖草属植物遗传多样性的研究
• 8 立题依据与研究内容
• 第二章 赖草属与近缘二倍体物种的同工酶分析
• 1 材料和方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 实验方法
• 1.2.1 同工酶样品的制备
• 1.2.2 电泳
• 1.2.3 染色
• 1.3 资料整理及聚类分析
• 2 结果与分析
• 2.1 属、种间EST同工酶分析
• 2.2 属、种间SOD同工酶分析
• 2.3 聚类分析
• 3 讨论与小结
• 第三章 赖草属与近缘属二倍体物种的醇溶蛋白分析
• 1 材料与方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 研究方法
• 1.2.1 溶液配制
• 1.2.2 样品提取
• 1.2.3 凝胶制备
• 1.2.4 加样
• 1.2.5 电泳
• 1.2.6 固定和染色
• 1.2.7 保存
• 1.2.8 数据处理
• 2 结果与分析
• 2.1 属间醇溶蛋白的多态性
• 2.2 遗传相似系数和聚类分析
• 3 讨论与小结
• 第四章 应用 RAPD特异标记分析赖草属部分物种的基因组组成
• 1 材料和方法
• 1.1 供试材料
• 1.2 研究方法
• 1.2.1 DNA提取
• 1.2.2 RAPD反应
• 1.2.3 扩增产物检测
• 2 结果与分析
• 3 讨论与小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录