黑麦属种质资源分子生物学研究

论文摘要

黑麦属（Secale L．）是小麦的三级基因源，其中蕴藏着丰富的遗传变异，是改良小麦产量、品质、抗病性和抗逆性的重要基因资源。为合理有效地利用该基因资源，有必要综合应用各种技术，进一步阐明黑麦属遗传多样性及系统进化关系。本研究应用SDS-PAGE、SSR、5S rRNA等生化及分子标记技术，对黑麦属种质资源的遗传多样性及物种间系统进化关系进行了研究。同时，利用普通小麦LMW-GS引物序列对黑麦属LMW-GS类似基因进行了分离克隆，并通过序列比较分析其与小麦、大麦和黑麦各种贮藏蛋白基因间的关系。主要研究结果如下： 1．黑麦属72份材料SDS-PAGE分析结果表明，黑麦属贮藏蛋白与普通小麦不同，可明显区分为4种类型：HMW、γ-75k、ω和γ-40k。在72份材料中共检测到54种贮藏蛋白带型，每份材料分离出7-11条带，多数9-10条。在HMW区检测到6种亚基，21种不同组合。γ-40k区多为3条带，其它区域均以2条带最为普遍。各区域均存在一定变异，但以HMW-GS和γ-40区变异最大。供试材料平均遗传相似系数（GS）为0.748，变幅为0.450-1.000。S．sylvestre种内的GS值（0.970）较高，S．cereale种内的GS值（0.797）较低。S．sylvestre与S．cereale的种间GS值（0.633）最低，且与其它2个种的种间GS值（＜0.700）也均较低。S．vavilovii与S．cereale的种间GS值高达0.785。栽培黑麦不同洲内及洲际材料间的遗传相似系数均较接近。聚类分析不能将72份材料完全区分开来，S．sylvestre与其它物种差异明显，S．vavilovii与S．cereale具有较近的遗传关系，而其它物种的聚类较为混杂。这些结果说明，SDS-PAGE分析可以在一定程度上反映黑麦属物种间的亲缘关系，但不能有效地揭示不同地理来源栽培黑麦间的遗传关系。 2．应用SSR标记分析黑麦属遗传多样性及亲缘关系结果表明，24个黑麦微卫星引物（SCM）在30份黑麦属不同物种材料中平均多态性信息含量（PIC=0.604）比在47份不同地理来源栽培黑麦中的（0.471）高；黑麦属物种平均遗传相似系数（GS=0.633）低于栽培黑麦（0.773）。S．sylvestre种内的平均GS值最大，而S．strictum种内的最小。S．cereale和S．vavilovii的种间平均GS值最大，而S．sylvestre和S．cereale的最小。来源于亚洲、欧洲、北美洲和南美洲的GS值没有明显差异。聚类分析表明，S．sylvestre与其它物种差别最大，可以明显区分，而S．vavilovii和S．cereale遗传距离最小，聚为同一大类。S．strictum种内存在很大的遗传分化。这些结果说明，由SSR

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述
• 1.1 黑麦系统学研究概况
• 1.2 黑麦细胞遗传学研究概况
• 1.3 黑麦贮藏蛋白研究概况
• 1.4 黑麦分子生物学研究概况
• 1.5 黑麦在小麦育种中的利用概况
• 第2章 贮藏蛋白分析
• 2.1 引言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 供试材料
• 2.2.2 检测方法
• 2.2.3 数据处理
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 Glu-R1位点亚基组成
• 2.3.2 其它位点变异类型
• 2.3.3 贮藏蛋白遗传相似性分析
• 2.3.4 贮藏蛋白SDS-PAGE带型聚类分析
• 2.4 讨论
• 第3章 SSR标记遗传多样性分析
• 3.1 引言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 供试材料
• 3.2.2 DNA提取
• 3.2.3 PCR扩增
• 3.2.4 数据处理
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 黑麦属种间及种内的遗传变异及亲缘关系
• 3.3.2 栽培黑麦内的遗传变异及亲缘关系
• 3.4 讨论
• 第4章 5S rRNA基因序列分析
• 4.1 引言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 实验材料、DNA提取及5S rRNA基因扩增
• 4.2.2 克隆测序
• 4.2.3 序列分析
• 4.3 结果与分析
• 4.4 讨论
• 第5章 LMW-GS基因序列分析
• 5.1 引言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 DNA提取及PCR扩增
• 5.2.3 克隆、序列比较及系统发育分析
• 5.3 结果与分析
• 5.3.1 LMW-GS类似基因分离
• 5.3.2 序列分析
• 5.3.3 系统发育关系分析
• 5.3.4 同源关系分析
• 5.4 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文