红麻种质资源遗传多样性及其分子标记研究

论文摘要

红麻是我国重要的纤维作物。本研究选用84份不同来源的红麻种质资源开展了形态特征、细胞学、ISSR和SRAP分子标记研究，结果表明：（1）不同来源红麻种质供试材料，通过主成分聚类和二维聚类分析综合评价，已鉴定出高产优质福红992、福红2-1和福红02／11号等可以直接发掘出供生产上利用。束纤维支数在310支以上的优质资源有泰红763和福红7号等。有种子特大，具特大型随体材料阿联，形态特异的有叶片爪状、花小、叶锯齿大而深的材料85-244，抗性好、花冠深蓝、花瓣螺旋状，柱头外露的H094等，这些特异的种质材料可作为适应性和抗性品质的育种材料。根据主成分分析结果，在品种选育时，应注意选择植株较高、茎粗中等、韧皮较厚、皮骨比较高和高出麻率和品质优良的材料，以协调品质与产量的矛盾。（2）供试的11份红麻种质材料染色体数均为2n=36，共计有4种核型，染色体为中部着丝粒或亚中部着丝粒，染色体相对长度变幅在3.48％-9.82％，绝对长度为1.85μm-7.00μm，为中小染色体，核型不对称系数为53.5％-58.6％之间，核型较为对称。研究表明红麻染色体有2对随体，其中一对随体依其大小分为普通型、较大型和特大型（NA414为新发现）三种类型随体，说明随体大小的多态性在红麻种质资源中具普遍性，是一个很好的细胞学标记。红麻染色体上另一对随体属普通型大小，材料间无明显差异。（3）以福红2号等材料基因组DNA为模板，从80个ISSR原始引物中共选出28个多态性好的引物，大多数引物是2核苷酸重复序列。在核苷酸重复序列中（AC）n和（CA）n较多，产生的多态性条带也较多，说明红麻基因组中含有丰富的TG／GT重复序列。用28个ISSR引物对84份红麻材料的基因组DNA进行PCR扩增，共扩增出230条带，平均每个引物扩增出8.21条，其中多态性条带共185条，多态性条带比率为80.43％。ISSR反应扩增的DNA片段大小一般在400-2000bp之间。不同引物之间多态性条带数有一定差异，变幅范围为4-11。以塔什干等材料的基因组DNA为模板，从225个SRAP原始引物组合中，共选出26个多态性较理想的引物组合。以26个SRAP引物组合对84份红麻材料基因组DNA进行PCR扩增，共扩增出329条带，平均每个引物组合扩增出12.7条，其中多态性条带共248条，多态性条带比率为75.4％。SRAP反应扩增的DNA片段大小一般在300-1500bp之间。不同引物组合产生的多态性条带数变幅在5-15范围。（4）建立了SRAP分子标记优化体系为：DNA浓度为20ng、Mg2+反应浓度是2.5mmol、dNTPS浓度在150μmol、Taqase酶的用量在1.5U、引物浓度为5μM和第一次退火温度为37℃、第二次退火温度为55℃。（5）研究表明ISSR与SRAP两种分子标记的遗传相似性的相关系数为0.91137（N=3486），达极显著相关，说明应用SRAP和ISSR对红麻基因组DNA遗传多样性水平评价、分析结果具有较高的一致性和可信度。ISSR与SRAP两种标记聚合的结果表明，供试20份野生材料应分成8份原始野生材料和12份半野生材料较为合理，另外过去一直认为是栽培品种的塔什干也应定为半野生材料较为妥当。当在遗传相异系数为20％处作切割线L1时，84份红麻材料可分为野生材料与半野生材料、栽培材料二个大类群，最原始材料为H094。在半野生材料和栽培材料大类群中，当在相异系数为13％处作切割线L2时，明显可将半野生材料和栽培材料分开，依相异系数和亲缘关系，半野生材料内部又可分为四类群，栽培材料可分为七类群，不同类间遗传差异明显，但类内遗传差异则较小，这一结果可为红麻种质资源亲缘关系和科学利用及遗传进化研究提供有用依据。（6）提出应将红麻种划分成野生亚种和栽培亚种的观点，在栽培亚种中，又划分成8个变种16个类型，其中有属于Howard已定名的5个变种11个类型，另有3个变种5个类型属于本研究的最新发现。（7）本研究支持红麻种起源于非洲，其中东非应该是红麻种主要起源中心，结合地球板块学说，推测东非的野生种、半野生种可能沿着三条路线分别向西北非、中北非和南非传播并向世界扩散。并提出了红麻栽培品种在世界不同地区传播应该是多路径，即由非洲传入亚洲和欧洲，亚洲又传入美洲和欧洲，美洲品种反过来又传入亚洲、欧洲和非洲，形成相互大循环。揭示了这种品种世界大循环加上育成的品种多来自有相互联系的El Salvador等几个古老品种，导致了世界不同来源栽培品种间的遗传差异很小的原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 红麻种质资源研究进展
• 1.1 国外红麻种质资源研究状况
• 1.2 国内红麻种质资源研究主要成就
• 2 遗传标记
• 2.1 形态学标记
• 2.2 细胞学标记
• 2.3 生化标记
• 2.4 分子标记
• 3 研究意义与展望
• 第二章 红麻不同来源种质资源形态特征与农艺聚类研究
• 1 材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 实验设计与统计方法
• 2 结果与分析
• 2.1 形态特征
• 2.2 主成分分析及综合评价
• 2.3 小结
• 第三章 红麻部分不同来源种质资源细胞学研究
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 1.3 核型分析方法
• 2 结果与分析
• 2.1 红麻的染色体数目
• 2.2 红麻的染色体形态
• 2.3 红麻染色体的随体
• 2.4 小结
• 第四章 红麻不同来源种质资源分子标记研究
• 1 材料与方法
• 1.1 实验材料
• 1.2 实验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 标记引物筛选
• 2.2 ISSR分子标记及其聚类分析
• 2.3 SRAP分子标记优化体系的建立
• 2.4 SRAP分子标记及其聚类分析
• 2.5 ISSR与SRAP分子标记信息聚合分析
• 2.6 小结
• 第五章 讨论
• 1 不同标记在红麻种质资源研究的关联性分析
• 2 关于红麻不同来源种质资源的遗传多样性与亲缘关系的利用研究
• 3 红麻的起源与分类
• 3.1 红麻的起源与演化
• 3.2 红麻的分类
• 4 SRAP分子标记在红麻遗传图谱构建中应用的可行性
• 5 红麻不同来源种质资源的发掘与利用
• 6 红麻品种资源的鉴定
• 第六章 结论与创新点
• 1 主要结论
• 2 创新点
• 参考文献
• 附录A 部分供试红麻材料的形态特征
• 附录B 部分液体配方
• 附录C 84份红麻材料ISSR相异系数
• 附录D 84份红麻材料SRAP相异系数
• 致谢
• 作者简历