粗山羊草种质遗传多样性及群体结构的ISSR分析.pdf
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1、 .():/.:./.魏飒 张海惠 王玉泉 等.粗山羊草种质遗传多样性及群体结构的 分析.广西植物():.():.粗山羊草种质遗传多样性及群体结构的 分析魏 飒 张海惠 王玉泉 吴晓军 胡喜贵 茹振钢(.河南科技学院 河南 新乡 .新乡工程学院 河南 新乡 )摘 要:粗山羊草分布范围广遗传变异丰富被认为是改良普通小麦的重要基因源 为深入了解不同来源粗山羊草种质的遗传多样性和群体结构该研究利用 分子标记对 份粗山羊草种质进行了遗传多样性和群体结构分析 结果表明:()个 引物共检测 条多态性位点每个 引物多态性位点为 条平均为.条多态性信息()变异范围为.平均为.()粗山羊草 个群体的遗传多样性比
2、较显示中亚粗山羊草的群体遗传多样性水平最高(.)群体间的基因流较低(.)()聚类结果在遗传相似系数约.处来源于塔吉克斯坦 份和土库曼斯坦 份粗山羊草种质材料聚成一类()其他 份种质材料形成一大类()其中 可进一步分成 个 亚类呈现出来源相同的粗山羊草种质材料倾向聚在一起()群体结构分析将 份粗山羊草种质分为 个群体其中来源于西亚伊朗 群体种质材料遗传背景比较一致混杂程度相对较低进一步分析各群体 值发现 群体种质材料亲缘关系的来源相对复杂遗传多样最为丰富 该研究结果可为粗山羊草种质亲缘关系解析、种质多样性保护提供重要参考依据为其科学利用以及进化研究奠定基础关键词:粗山羊草 遗传多样性 聚类分析
3、群体结构 分析中图分类号:文献标识码:文章编号:()(.):.:().().()收稿日期:基金项目:河南省重大公益专项()河南省高校重点科研项目()第一作者:魏飒()硕士研究生研究方向为种质资源创新与利用().通信作者:胡喜贵博士副教授研究方向为作物种质资源挖掘与利用().(.)(.).().().:粗山羊草()别称为节节麦属于禾本科小麦族()山羊草属()被 认 为 是 普 通 小 麦()基因组祖先的供 体 种(.)粗山羊草主要分布在欧亚大陆中部其起源中心位于里海南部海岸和阿塞拜疆而后分别向东越过土库曼斯坦的科彼特山脉扩散到中国的新疆和黄河中部地区向西穿越土耳其东南的山谷传播至叙利亚中部地区(
4、.)已有研究表明粗山羊草 基因组具有丰富遗传变异性如抗逆性(.)、抗病性(.)、优异品质基因(.)等已被作为改良普通小麦的重要种质资源之一(.赵昕鹏等 郜晓峰等)核心种质的收集和评价是种质的应用、创新及作物新品种选育的基础尤其对供体物种遗传多样性和群体结构的研究不仅能了解物种亲缘关系还可以为其合理高效的保护和利用提供理论基础(.)粗山羊草的遗传多样性已从形态学、生理学、种子储藏蛋白、同工酶、分子标记 等 进 行 广 泛 研 究(.)其中因为分子标记不受表型条件局限可早期完成所以被公认为是研究遗传多样性和群体结构高 效、灵 活 的 方 法(.)等()对不同来源 份粗山羊草 个位点的 分析发现来自
5、里海的粗山羊草变异最大阿富汗次之而土耳其和巴基斯坦的变异最小并进一步支持粗山羊草起源于里海南部海岸 孔令让等()利用 标记分析粗山羊草两个亚种的基因组 多态性表明 .多态性明显高于.等()利用 标记分析 份粗山羊草遗传多样性发现来自高加索地区的粗山羊草多样性比中亚地区的丰富同时将其划分为两大类且与地理分布一致基于内部简单重复序列()是一种显性分子标记具有较高的多态性、重复性、稳定性且操作简便等诸多优点已广泛 应 用 在 埃 及 小 麦()()、硬 粒 小 麦()(.)、钩 刺 山 羊()(.)、大麦()(张超等)等小麦及野生近缘属种的遗传多样性研究 目前利用 标记研究粗山羊草遗传多样性的研究报
6、道较少仅李玉阁等()利用 个 标记研究了 份中国粗山羊草的遗传多样性结果将中国粗山羊草划分为黄河流域和新疆两大群体并筛选到 份具有独特变异的黄河流域类型进一步研究认为黄河流域种群是从伊朗或土库曼斯坦南部地区直接传播而来(.)普通小麦的 基因组来源于有限粗山羊草类群但多倍化和进化“瓶颈”导致其遗传基础日益狭窄与、基因组相比小麦 基因组的遗传多样性尤其匮乏 为了利用不同来源粗山羊草类群拓展小麦 基因组首先要解析粗山羊草种质遗传多样性 因此本研究利用 个 标记对不同来源的 份粗山羊草种质开展遗传多样性和群体结构研究旨在了解它们的遗传多样性和群体广 西 植 物 卷结构解析它们的亲缘关系以期为种质多样性
7、保护和科学利用提供理论基础材料与方法.试验材料 份粗山羊草()种质材料(表)其中来源于西亚 份(伊朗 份、土耳其和阿塞拜疆各 份、格鲁吉亚 份)中亚 份(阿富汗 份、土库曼斯坦 份、塔吉克斯坦 份)南亚 份(巴基斯坦 份)东亚 份(中国 份)未知 份均由美国种质资源库()馈赠在河南科技学院小麦中心繁殖并保存.提取按照 等()的方法从 份粗山羊草种质材料的幼嫩叶片中提取基因组并经 (美国赛默飞世尔)检测 浓度和纯度.扩增分析参照 等()研究选用扩增清晰且重复性好的 个 引物(上海生物工程技术服务有限公司合成)对 份粗山羊草种质材料进行遗传多样性分析(表)扩增体系 :(北京康润诚业生物科技有限公司
8、)、引物()、()其 扩增程序如下:预变性 变性 .(视不同引物而定)退化 延伸 共 个循环 再延伸 继续保存 扩增产物经.变性琼脂糖凝胶电泳分离 分子量标准(天根生化科技有限公司)作为对照观察结果照相并保存.数据分析依据 扩增电泳图分别读取数据相同迁移率处有带为 无带为 模糊不清楚为 并建立 二 元 数 据 矩 阵 利 用 .()软件分析多态性信息含量()应 用.(.)软件计算群体观察到的等位基因()和有效等位基因数()、基因多样性指数()和 信息指数()、不同群体间的总基因多样性()、群体内的基因多样性()、群体间的基因多样性()、遗传分化系数()和基因流()采用 .()软件基于简单匹配系
9、数()进行非加权平均法()聚类分析将数据转换成 .(.)软件的格式进行群体遗传结构分析 将 值设为 基于模型每个 值进行 次分析再通过 ()确定最合适的 值构建遗传结构图 同时计算群体中种质材料变异源于该群体中的概率 值用于分析其遗传成分结果与分析.份粗山羊草种质 引物多态性 个 引物在 份粗山羊草种质材料中扩增出 条清晰稳定的条带其中 引物扩增条带最多(条)和 引物扩增带最少(条)平均为.条 各 引物的多态性条带数为 条平均为.条多态性位点百分率为.引物 在.().(和)之间平均为.其中 个 引物的 值高于平均值占(表)等()提出了衡量基因变异程度高低的 并将 分成 个程度:高度(.)、中度
10、(.)和低度(西亚其他南亚 这说明中亚粗山羊草的群体遗传多样性水平最高西亚次之其他和南亚的相对较低 进一步分析群体基因的分化程度由表 可知 份粗山羊草种质材料的总基因多样性()为.个群体间发生一定的遗传分化(.)而群体内基因多样性比值为.(/)并存 期魏飒等:粗山羊草种质遗传多样性及群体结构的 分析表 供试 份粗山羊草种质材料来源 种质材料数量来源 巴基斯坦 阿富汗 伊朗 土耳其 阿塞拜疆 格鲁吉亚 土库曼斯坦 塔吉克斯坦 中国 未知 表 份粗山羊草种质材料的 引物扩增结果 引物编号 引物序列()()扩增条带数 多态性条带数 多态性条带比例 ()多态性信息含量.总计/平均/./.在中等程度的基
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- 关 键 词:
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