普通小麦、斯卑尔脱小麦、密穗小麦和轮回选择后代材料ISSR分子标记遗传差异研究

首次采用ISSR（Inter-Simple Sequence Repeat)分子标记,对我国北方冬麦区普通小麦（14份）、斯卑尔脱小麦（10份）、密穗小麦（11份）和一批以外源小麦为主要血缘的优良轮回选择后代（12份）共47份材料进行了遗传差异研究,以探讨拓宽杂交小麦育种亲本遗传基础的途径,并分析利用ISSR分子标记构建小麦杂种优势群的可行性。所用11个ISSR引物在47份材料中共扩增出238条带,其中208条具有多态性,占总数的87．4％。每个引物可以扩增出11－38条多态性带,平均为18．8条。比较分析发现,不同类型材料群体内的ISSR多态性都很高,其中以普通小麦最高（80．3％）,轮回选择后代次之（78．7％）,斯卑尔脱小麦（75．0％）和密穗小麦（74．9％）相对较小。遗传距离（GD）计算结果表明,不同类型材料群体间的平均遗传距离在0．3115－0．3442之间,明显高于不同类型材料群体内的GD平均值（0．2351－0．2743）,特别是轮回选择后代材料与普通小麦、斯卑尔脱小麦和密穗小麦之间也具有较大的遗传差异,平均遗传距离分别为0．3217、0．3256和0．3198。聚类结果显示,普通小麦、斯卑尔脱小麦、密穗小麦和轮回选择后代材料明显划分为4大不同类群。斯卑尔脱小麦、密穗小麦以及外源小麦（含国内）为主要血缘的轮回选择后代单独聚在一起,是与其他材料明显不同的一个新的类群,表明利用轮选择方法创建新的小麦杂种优势群是可行的。另外,仅利用11个ISSR引物就能将所有供试的47份材料明显区分开来,并准确地确定各个基因型之间的遗传差异和亲缘关系。据此,提出了可以利用ISSR分子标记对小麦杂种优势群进行划分的结论。     

用ITS序列确定小麦B基因组的可能供体间的关系

对小麦B基因组的可能供体山羊草属Aegilops sect．Sitopsis的5个种的核糖体DNA的内部转 录区(ITS)进行了PCR扩增和克隆,井测定ITSl和ITS2的序列,用ITSl+ITS2的序列重建了 Aegilops sect．Sitopsis中5个种的系统发育关系。结果表明,斯卑尔脱山羊草Ae．speltoides是sect． Sitopsis中特殊的一个种,它与该组其余4种间的平均遗传距离是后者彼此间平均遗传距离的3倍,Ae． speltoides与同组其余4个种的分离要比后者相互间的分离早得多;在拟斯卑尔脱组Sect．Sitopsis的5 个种中,长柱山羊草Ae．longissima与沙融山羊草Ae．sharonensis的关系最近。ITS序列可以进一步用来作为确定B基因组起源的分子标记。     

用ISSR标记分析红麻种质资源的遗传多样性

为明确红麻种质资源的遗传多样性和亲缘关系,以20个国家的32份红麻(Hibiscus cannabinus L.)种质资源为材料,从90个ISSR引物中筛选出22个多态性引物对供试材料进行PCR扩增,最终选用条带最清晰、多态性明显的13个引物的扩增数据进行统计分析.结果表明:(1)13条ISSR多态性引物共扩增出谱带总数59条,多态性条带总数为47条,多态性条带比率达79.66%,其遗传多样性较丰富;(2)在切割线L1取值为0.73时,可将供试材料分为一个由22份栽培品种构成的L1-1大类群,以及由8份野生材料和2份古老地方品种构成的3个独立的个类和3个不同小类群.(3)当切割线L2取值为0.77时,又可将第1个大类群L1-1中22份栽培品种根据其亲缘关系,重新划分为I1、I2、I3、I4 4个不同的亚类群,各亚类群表现出明显的地域性特点.(4)聚类结果显示,红麻多数栽培品种之间的遗传差异较小,亲缘关系较近,其遗传多样性比野生材料明显狭窄.     

斯卑尔脱小麦的起源与遗传研究及其在普通小麦育种中的利用

斯卑尔脱小麦(Triticum spelta L.)是具有原始染色体组的带皮栽培种,其形态特征明显,是丰富小麦遗传变异、增强抗性等的重要基因资源.斯卑尔脱小麦与普通小麦间具有较大遗传差异,与普通小麦杂交具有很强的杂种优势.斯卑尔脱小麦氨基酸和微量元素含量较普通小麦含量高,且营养成分也更丰富.向普通小麦导入斯卑尔脱小麦的有益基因是改良普通小麦抗性和品质的有效途径之一.     

部分小麦近缘物种材料的白粉病抗性鉴定

鉴定了170份小麦近缘物种材料苗期对北京地区流行的小麦白粉菌小种的抗性表现,包括引自美国和欧洲的斯卑尔脱小麦81份,密穗小麦27份,中国的西藏半野生小麦4份,和引自 CIMMYT 的人工合成六倍体小麦58份。结果表明,3份斯卑尔脱小麦表现抗病,它们是瑞士品种 Hubel 和 Lueg 以及德国的原始品种69Z6.245(编号 PI348085)。人工合成六倍体小麦中有19份材料表现高抗至免疫。密穗小麦材料中有2份(即美国材料 DN-2263和 Coda)表现抗病。4份西藏半野生小麦苗期都不抗小麦白粉病。     

部分小麦近缘物种材料的白粉病抗性鉴定

鉴定了170份小麦近缘物种材料苗期对北京地区流行的小麦白粉菌小种的抗性表现,包括引自美国和欧洲的斯卑尔脱小麦81份,密穗小麦27份,中国的西藏半野生小麦4份,和引自CIMMYT的人工合成六倍体小麦58份。结果表明,3份斯卑尔脱小麦表现抗病,它们是瑞士品种Hubel和Lueg以及德国的原始品种69Z6.245（编写PI348085）。人工合成六倍体小麦中有19份材料表现高抗至免疫。密穗小麦材料中有2份（即美国材料DN－2263和Coda)表现抗病。4份西藏半小麦苗期都不抗小麦白粉病。     

高大山羊草（Aegilops longissima Schweinf.and Muschl.）遗传多样性的RAPD分析

通过70个RAPD引物对高大山羊草15份材料进行扩增,共扩增出766条带,其中无多态性（即相同带）的带115条,占总带数的15％,有多态性的带651条,占总带数的85％。通过分析,发现高大山羊草的Y315、Y316、Y317与其它12份材料差异很大,这3份材料的特异带有253条,占整个多态性带数的38．9％。经NTSYS系统聚类表明,高大山羊草Y315、Y316、Y317这3份材料为一个类群,而其余12份材料为另一类群;这2个类群中任何一份山羊草与另一类群中任何一份山羊草的遗传距离均很大,变幅为1.38-1.58,是它们各自类群内遗传距离的3倍以上。鉴于这两类材料在分子水平的RAPD扩增产物上差异很大,并考虑到这两个类群在形态上也确实存在明显差异,因而建议将高大山羊草分为两个亚种,当然这一观点还有待收集更多的材料做进一步的研究。     

应用ISSR标记研究仲彬草属植物的遗传变异

利用ISSR标记对仲彬草属14个种和1个变种共32份材料进行了研究。结果表明:仲彬草属材料间ISSR标记多态性较高,变异较大。12个引物共扩增出593条带,其中535条(90.2%)具有多态性,每个引物可扩增出11~80条多态性带,平均44.6条。ISSR标记遗传相似系数在种间变化范围为0.430~0.866,平均值为0.620。从聚类分析得知,ISSR标记能将32份仲彬草属材料完全分开,32份材料聚为4类。同种不同居群的材料分别聚在一起,亲缘关系较近,同时,在分子水平上种内不同居群间也存在分化;种间存在明显的遗传差异;形态相似、地理分布一致的物种倾向于聚类在一起,有一定的亲缘关系。因此,ISSR分子标记能有效地评价仲彬草属物种的亲缘关系。     

高大山羊草(Aegilops longissima Schweinf.and Muschl.)遗传多样性的RAPD分析

通过70个 RAPD 引物对高大山羊草15份材料进行扩增,共扩增出766条带,其中无多态性(即相同带)的带115条,占总带数的15%,有多态性的带651条,占总带数的85%。通过分析,发现高大山羊草的 Y315、Y316、Y317与其它12份材料差异很大,这3份材料的特异带有253条,占整个多态性带数的38.9%。经 NTSYS 系统聚类表明,高大山羊草 Y315、Y316、Y317这3份材料为一个类群,而其余12份材料为另一类群;这2个类群中任何一份山羊草与另一类群中任何一份山羊草的遗传距离均很大,变幅为1.38～1.58,是它们各自类群内遗传距离的3倍以上。鉴于这两类材料在分子水平的 RAPD 扩增产物上差异很大,并考虑到这两个类群在形态上也确实存在明显差异,因而建议将高大山羊草分为两个亚种,当然这一观点还有待收集更多的材料做进一步的研究。     

中国西南区扁穗牛鞭草种质遗传多样性的SRAP分析

本研究采用SRAP标记对主要来自中国西南地区(四川,重庆,贵州和云南)的43份扁穗牛鞭草种质资源的遗传多样性进行了分析。试验筛选出了11对引物组合对43份供试材料进行扩增,共获得153条带,其中多态性条带140条,多态性条带比率为91.50%,平均每对引物扩增出条带13.91,多态性条带12.73。实验数据结果表明,43份扁穗牛鞭草材料间的遗传相似系数(GS)为0.565～0.992,平均值为0.723,表现出了丰富的遗传多样性。聚类分析结果表明,各供试材料间的聚类与其地理来源以及形态特征类型具有一定的相关性。同时,主成分分析结果能够直观的反映了各种质间的遗传关系。5个扁穗牛鞭草地理类群间的分子方差分析(AMOVA)揭示了供试的扁穗牛鞭草总遗传变异的85.99%存在于类群内,仅有14.01%的变异存在于类群之间,类群间的分化系数ΦST=0.140。本研究结果为扁穗牛鞭草种质的收集、利用及育种提供了理论依据。     

耐低磷山羊草基因型的筛选与鉴定

为研究小麦近缘属种的耐低磷特性,本试验通过砂培法,以9种山羊草为供试材料,对低磷和正常供磷2个处理下山羊草苗期的相对地上部干重、相对根干重、相对生物量、相对根长、相对根冠比、相对磷积累量、相对磷吸收效率进行研究。结果表明,不同基因型山羊草对低磷胁迫的反应存在一定的差异。相关分析和主成分分析结果表明,相对地上部干重、相对根干重、相对生物量和相对磷积累量可作为耐低磷基因型山羊草筛选的指标。筛选结果表明,双角、粘果、小伞和拟斯卑尔脱山羊草为耐低磷型山羊草,尾状山羊草为磷敏感型山羊草。     

野生狗牙根种质遗传多样性的SRAP研究

采用SRAP分子标记技术, 对采自中国四川、重庆、贵州、西藏四省区的32份野生狗牙根(Cynodon dactylon)材料进行遗传多样性分析, 获得下述结果：(1)用14对引物组合共得到132条多态性条带, 平均每对引物扩增出9.4条多态带, 多态性位点百分率为79.8%, 材料间的遗传相似系数范围在0.591到0.957之间, 平均GS值为0.759, 这些结果说明, 供试野生狗牙根具有较为丰富的遗传多样性; (2)对所有材料进行聚类分析, 可聚为4类, 大部分来自相同或相似生态地理环境的材料聚为一类, 表明供试材料的聚类和其生态地理环境间有一定的相关性; (3)基于Shannon多样性指数估算了6个狗牙根生态地理类群内和类群间的遗传分化, 发现类群内遗传变异占总变异的65.56%, 而类群间遗传变异占总变异的34.44%; (4)对各生态地理类群基于Nei氏无偏估计的遗传一致度的聚类分析表明, 各生态地理类群间的遗传分化与其所处的生态地理环境具有一定的相关性。     

粗山羊草种质遗传多样性及群体结构的ISSR分析

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ISSR分子标记对56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:(1)16个ISSR引物共检测170条多态性位点,每个ISSR引物多态性位点为3～18条,平均为10.63条; 多态性信息(PIC)变异范围为0.17～0.85,平均为0.67。(2)粗山羊草4个群体的遗传多样性比较显示,中亚粗山羊草的群体遗传多样性水平最高(H_e=0.225 4,I=0.355 7),群体间的基因流较低(N_m=1.638 6)。(3)聚类结果在遗传相似系数约0.67处,来源于塔吉克斯坦6份和土库曼斯坦2份粗山羊草种质材料聚成一类(Group 2); 其他48份种质材料形成一大类(Group 1),其中Group 1可进一步分成3个Sub亚类,呈现出来源相同的粗山羊草种质材料倾向聚在一起。(4)群体结构分析将56份粗山羊草种质分为5个群体,其中,来源于西亚伊朗V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Q值,发现IV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。     

粗山羊草居群间遗传分化及多样性的SSR分析

选用分布在粗山羊草14条染色体上的32对SSR引物,对来自中国河南、陕西、新疆和中东地区共147份粗山羊草材料进行遗传分化及多样性分析,结果表明在26个多态性位点中,等位基因数平均为4.15,Ne i基因多样性指数(He)平均为0.243,多态性信息含量指数(PIC)平均为0.226;居群间遗传变异差异明显,中东粗山羊草居群具有丰富的遗传变异(He=0.607,PIC=0.551),而来自陕西和河南的粗山羊草资源遗传多样性较低(He=0.055,PIC=0.047)和(He=0.024,PIC=0.021)。AMOVA分子变异分析显示,居群间遗传变异占总变异的52%,达到显著水平;河南粗山羊草和陕西粗山羊草间发生了一定的遗传分化(Fst=0.210),为研究中国粗山羊草资源的起源与分化问题提供了有用的信息与证据。     

新麦草种质的SSR遗传多样性及群体结构分析

利用38对SSR引物对来源于不同国家与地区的171份野生和栽培新麦草单株种质进行遗传多样性和群体结构分析。研究结果显示,有效引物在新麦草单株材料间共获得308个位点,多态性位点275个,多态性百分率为89.29%,供试新麦草材料的遗传相似性系数介于0.537～0.899之间,平均为0.742。群体结构分析、主成分分析与NJ聚类法均将供试材料分为3个类群,且类群间的材料相互渗透形成混合类群,分类结果与遗传相似性系数分析表明171份新麦草单株种质分布较集中;3种分类方法对新麦草材料3个不同类群的划分结果基本一致,但混合类群的划分存在差异,每个类群的新麦草单株材料来源背景不同,未表现出明确的地域性规律。     

蓖麻品种遗传多样性与亲缘关系的SRAP分析

利用SRAP技术对81份蓖麻品种材料亲缘关系进行了分析,实验选用20对SRAP引物组合,在81份蓖麻材料中共扩增出263条带,多态性条带计214条,多态性条带比率（PPB）为81.37%,遗传相似系数变幅范围在0.32558～0.92973,显示了蓖麻品种的遗传多样性较丰富。从分子聚类结果分析表明,在相异系数0.43为阈值时,可将81份蓖麻材料分为4个类群L1-1、L1-2、L1-3和L1-4;若在相异系数0.287为阈值时,又可将L1-4大类群分为两个亚类群L2-1和L2-2。从聚类图得知,聚在同一亚类群的蓖麻品种大多数所处的地域相近或者是由同一育种单位所选育,其类内的品种基因型遗传相似系数较高,类间的品种遗传差异相对较大,该分子聚类树状图可为蓖麻栽培种种质资源遗传多样性与亲缘关系在育种的利用上提供科学依据。     

黔南60份茶树种质资源遗传多样性的SSR分析

为探索黔南野生茶树种质资源的遗传多样性,利用SSR分子标记技术,对黔南60份茶树资源进行了DNA遗传多样性分析。结果表明:15对引物均显示多态性,基因多态性百分率为98.64%。15对SSR引物共扩增出147个观测等位基因和73.778 6个有效等位基因,平均每个引物扩增9.8个观测等位基因,4.918 6个有效等位基因。15个通用位点共产生280种基因型,平均每个位点18.7种基因型。遗传多态信息量变异范围为0.123 9~0.926 8,平均0.572 5,平均观测杂合度、平均期望杂合度和平均Shannons信息指数分别为0.470 0、0.602 3、1.464 4。经聚类分析后,60份材料间遗传相似系数在0.205 1~0.863 6之间,以平均遗传相似系数0.477 5为阈值,可将60份种质资源聚为8个类群,其在分子遗传水平上的分类结果与其材料来源分类的结果并不完全一致,而且材料来源地间遗传距离与地理距离不存在显著的相关性,有少部分同一来源的材料分散在各个类群中。研究认为,黔南茶树资源间的遗传差异较大,遗传基础较宽,具有丰富的遗传多样性。     

甘蓝型特高含油量油菜种质资源及主栽品种指纹图谱构建

本研究选择特高含油量资源7份,与中国各油菜主产区具有代表性的主栽品种16份,利用SSR多引物组合法开展指纹图谱构建研究。选择多态丰富、图谱清晰稳定且来自不同连锁群的引物28对,对所有材料进行指纹图谱分析,共获SSR指纹条带302条,其中多态性条带为279条,每引物所获条带6-16条,平均10.79条,平均多态率92. 38%,通过指纹图谱将所有材料有效地区别开来。用非加权类平均法（UPGAM）聚类分析显示：高油材料之间以及高油材料与主栽品种之间遗传距离均有较大差异,在遗传距离0.171处可将23份材料分成9个类群,其中7份高油材料分处4个类群,遗传距离差异显著;而其他8份主栽品种被分别聚类在另外5个类群中;所有材料间皆具有丰富的遗传多样性,其中高油材料与主栽品种间遗传差异更大。     

苹果属栽培种楸子的遗传多样性与遗传结构分析

利用荧光SSR分子标记,对新收集的苹果属栽培种楸子种质资源进行了遗传多样性和群体结构分析,明确群体内和群体间的遗传多样性和结构,为苹果属植物种质资源的收集保存和砧木育种亲本选择提供参考。利用荧光SSR构建研究材料的指纹数据,主要利用GenAlEx 6.501软件分析遗传多样性,利用POPULATION 1.2软件基于Nei遗传距离构建Neighbour-Joining(NJ)树,并利用STRUCTURE 2.3.4软件进行群体结构分析。结果表明:19对SSR引物共检测出390个多态性等位变异,平均多态性等位基因数为20.526,平均有效等位基因数为9.399,观察杂合度和期望杂合度的平均值分别为0.706和0.868,香农多样性指数为2.446,高于以往研究的苹果属植物的遗传多样性。基于Nei遗传距离的聚类分析,在遗传距离0.9167处155份材料可以分成3个类群,3个类群间的遗传距离较近,并没有完全按来源地划分为相应的类群。群体结构分析将155份材料划分成了2个稳定的群体,群体结构分组与NJ聚类有相似的结果,其中150份材料的Q值均大于0.6,血缘相对单一。     

“缺体回交法”选育普通小麦—山羊草异代换系的研究

利用从兰单体自交分离得到的5个自花结实的4D缺体小麦(映72180、块天选15等)作母本与11个山羊草(Ae.speltoides, Ae.sharonensis等)杂交,再以4D缺体为轮回亲本对杂种进行回交,借助于幼胚培养技术,获得了缺天选15×拟斯卑尔脱山羊草二体异代换系,缺72180×沙融山羊草单体异代换系。代换系生长发育良好,育性基本正常,表明山羊草的4S染色体能够补偿小麦缺失的4D染色体的功能。证明利用“缺体回交法”选育普通小麦—山羊草异代换系是有效的和可行的。