小麥族物種葉綠體infA-rp136區(qū)域基因序列的遺傳多樣性分析.pdf

1、隨著人類社會(huì)活動(dòng)的擴(kuò)大,科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及自然環(huán)境的變遷,作物遺傳資源的數(shù)量和豐富性受到了嚴(yán)重的威脅。遺傳資源是作物遺傳改良的基礎(chǔ),對遺傳資源的搜集、保存、研究、創(chuàng)新和利用是人類實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。物種多樣性來自于進(jìn)化過程中的遺傳多樣性。遺傳多樣性的研究,對揭示生物進(jìn)化和物種形成提供了強(qiáng)有力的證據(jù)和方法。對于小麥這種自交作物,由于人們一貫重視品質(zhì)、農(nóng)藝性狀的表現(xiàn),導(dǎo)致育種工作者通常采用品種間雜交的方式,側(cè)重于篩選品質(zhì)、產(chǎn)量、抗性等符合

2、育種目標(biāo)的品種,但是在提高小麥產(chǎn)量及品質(zhì)的同時(shí),往往導(dǎo)致遺傳多樣性的下降。要繼續(xù)提高小麥的育種水平,必須提高育種基礎(chǔ)材料遺傳多樣性。對遺傳基礎(chǔ)狹窄的主要育種材料間的遺傳多樣性進(jìn)行研究,可直接聚合目標(biāo)農(nóng)藝性狀,減少研究材料的數(shù)量,提高育種效率,從而加快育種進(jìn)程。
　　本研究綜合利用細(xì)胞學(xué)觀察、熒光原位雜交(FISH)的方法、單核苷酸多態(tài)性(SNP)分子標(biāo)記,根據(jù)小麥葉綠體基因組中infA-rpl36區(qū)域的序列設(shè)計(jì)引物,首次對多個(gè)小麥

3、族植物,包括在栽培小麥遠(yuǎn)緣雜交與染色體工程育種中廣泛選用的黑麥(Secale)、簇毛麥(Dasypyrum)、偃麥草(Thinopyrum)、披堿草(Elymus)等屬物種的DNA進(jìn)行了擴(kuò)增、測序和系統(tǒng)分析。通過分析供試的不同染色體數(shù)目的材料的進(jìn)化關(guān)系和地位,對其遺傳多樣性進(jìn)行研究,以期提供更多育種取材的思路,為小麥族物種的遺傳多樣性與小麥育種提供指導(dǎo)。
　　本研究主要結(jié)果如下:1.對引自多個(gè)基因庫的小麥族物種材料進(jìn)行了細(xì)胞學(xué)分析

4、。通過染色體的鑒定可知,39個(gè)供試材料中包含10個(gè)二倍體物種、11個(gè)四倍體物種和18個(gè)六倍體物種。并以St基因組總DNA為探針,對中間偃麥草(Thinopyrumintermedium)中期細(xì)胞染色體進(jìn)行原位雜交。發(fā)現(xiàn)雜交信號覆蓋在14條整條染色體上,其余染色體均未被探針標(biāo)記上。這表明中間偃麥草染色體組中有一組染色體為St染色體。通過細(xì)胞學(xué)分析與原位雜交完成的鑒定,保證了用于本研究不同染色體倍性材料的多樣性和材料的準(zhǔn)確性。2.本研究利用

5、小麥葉綠體基因組中infA-rpl36區(qū)域的序列設(shè)計(jì)引物,對多個(gè)二倍體和多倍體的小麥族物種進(jìn)行序列測定。結(jié)果表明:infA-rpl36區(qū)域的序列在核苷酸水平上高度保守,基因編碼區(qū)核苷酸序列同源性高達(dá)97％,且基因間隔區(qū)的核苷酸變異明顯高于基因編碼區(qū),說明葉綠體基因組具有高度的保守性,可以為物種系統(tǒng)學(xué)與遺傳多樣性的研究提供有用的信息。3.通過序列比對,發(fā)現(xiàn)個(gè)別物種的基因編碼區(qū)出現(xiàn)了較大的插入、缺失突變,導(dǎo)致推導(dǎo)的氨基酸序列也發(fā)生了很大的變

6、化,證實(shí)了infA基因是葉綠體基因組中最活躍的基因之一;而rpl36基因的變異較小,說明不同葉綠體基因的進(jìn)化速度是不同的。4.基于測定序列建立的種系樹分析發(fā)現(xiàn),多倍體物種中間偃麥草(Thinopyrumintermedium)具有多種不同的細(xì)胞質(zhì)起源,與核基因組一樣在進(jìn)化上較為復(fù)雜。本研究認(rèn)為在多倍體形成過程中,傳遞了不同的核染色體組供體的細(xì)胞質(zhì),使得小麥族的多倍體物種細(xì)胞質(zhì)基因中存在較大的遺傳多樣性。同時(shí),多倍體物種細(xì)胞質(zhì)基因的遺傳多