鴨茅種質資源遺傳多樣性的分子標記及優(yōu)異種質評價.pdf

1、鴨茅(Dactylis glomerata L.)是禾本科鴨茅屬的重要植物，是世界著名的冷季型優(yōu)良牧草。鴨茅野生種質資源在溫帶地區(qū)廣泛分布，許多優(yōu)良品種被大量利用。 本文以應用廣泛的國產寶興鴨茅(D.glomerata L.CV Baoxing)和引進品種安巴鴨茅(D.glomerata L.CV Amba)為對照，在以前研究基礎上篩選出18份來自國內外的優(yōu)異鴨茅種質資源從表型、生長發(fā)育、牧草生產性能及生態(tài)適應性等方面進行進一步

2、種質篩選研究。試驗同時利用RAPD、ISSR、SRAP、SSR四種分子標記對收集到的來自全世界四大洲七個國家共45份鴨茅種質資源進行遺傳多樣性研究。主要研究結果如下： 1、鴨茅種質資源具有豐富的表型性狀多樣性。在12個重要表型特征中，節(jié)間長、旗葉長寬、花序長寬、千粒重變異較大，其次為葉長寬的變異；而株高、莖粗變異最小。鴨茅植物學表型特征各性狀間顯著相關，鴨茅葉長寬、旗葉長寬及千粒重與其它鴨茅形態(tài)指標密切相關，這些性狀是衡量鴨茅種

3、質是否具有優(yōu)異生產性能和品種培育潛力的標志，也可作為種源評價的重要形態(tài)指標。將供試鴨茅劃分為3個類群的聚類結果顯示了鴨茅生殖生長狀況差異，不同類群同時反映了鴨茅地理分布的廣泛性及對自然生長環(huán)境的較高的生態(tài)適應性。 2、物候期觀測將所有20份優(yōu)異種質分為早熟型和晚熟型品種(系)，國內三個品種中，“寶興”、“古藺”屬于早熟品種，“川東”為晚熟品種。所有種質資源中02123生育期最長(247d)，次長的為’YA02-116(244d)

4、，可考慮引進或培育為晚熟鴨茅品種，01821生育期最短(216d)。所有來自國外的種質材料在川西南試驗地氣候條件下均能正常完成生育期，均能較好的適應本地生態(tài)氣候條件。除了01821之外，所有引進品種(系)均屬晚熟品種。鴨茅動態(tài)生長速度分析顯示鴨茅在整個生育期內分為緩慢生長階段、高速生長階段和快速生長階段，但在相同生長階段內植株的不同器官或不同生育型的鴨茅種質的變化規(guī)律不同。 3、生產性能狀況評估表明不同鴨茅牧草產量差異顯著。YA

5、02-116干草產量為所有供試種質中最高，為32342.10kg/hm<'2>，比對照“寶興”和“Amba”分別高出24.17％和40.34％；02123的干草產量次最高，為30419.10kg/hm<'2>，比對照分別高出16.79％和31.99％，同樣具有非常優(yōu)秀的牧草生產性能。分析同時表明"Amba"品種雖然為國內引進登記的國審鴨茅品種且在國內栽培廣泛，但在川西南濕熱氣候生態(tài)條件下牧草產量不高，在20份種質中排名倒數第二，不太適合

6、在本地區(qū)生產和推廣。莖葉比分析表明所有供試鴨茅材料中大部分的莖葉比在1.5-2.0間，YA0l一103、YA01-104和YA02-116三份種質低于1.5，其次為02123。供試鴨茅在試驗區(qū)的越夏率普遍較低，大部分均在50％左右，高于60％的只有YA02-116(60％)和02123(63％)；YA02-117和01472的越夏率低于40％，僅為39％和32％；低于50％越夏率的全為國外引進品種(系)。相關分析顯示葉片寬大，分蘗數較多

7、的鴨茅材料具有較高的鮮草產量；葉細長、節(jié)間長、株高較高，莖粗的鴨茅材料有較高的干草產量。 4、運用RAPD標記對45份鴨茅種質資源遺傳多樣性進行研究，篩選出的20個引物擴增出120條清晰帶，其中多態(tài)性帶97條，多態(tài)性條帶比率為83.63％，每個引物擴增的多態(tài)帶數為4.8條，材料間遺傳相似系數(GS)值在0.6154-0.9254間，平均值為0.7984，表明鴨茅種質資源具有較高的遺傳多樣性。聚類分析和主成分分析可將45份鴨茅材料

8、分為5大類，來自于相同洲的鴨茅基本能聚在一類，呈現(xiàn)出一定的地域性分布規(guī)律，說明鴨茅的遺傳變異與地理環(huán)境的影響有較為密切的聯(lián)系。較豐富的鴨茅遺傳多樣性對種質資源的收集保存整理提出了較高的要求。分析同時表明RAPD仍然可應用于鴨茅等遺傳多樣性研究水平較淺的物種或實驗精度要求不太高的分子遺傳標記研究。 5、ISSR標記使用12條引物對45份鴨茅種質資源進行遺傳多樣性分析，共擴增出117條清晰帶，其中多態(tài)性帶100條，平均每個引物擴增的

9、多態(tài)帶數為8.42條，84.04％的多態(tài)性條帶比率高于目前己報道的其它作物。鴨茅GS值范圍在0.611 6-0.9231間，平均值為0.8151。遺傳相似性分析發(fā)現(xiàn)鴨茅種質資源遺傳多樣性較為豐富，尤其是中國和美國的材料。聚類分析及主成分分析能將所有材料聚為5類，表明供試鴨茅材料呈現(xiàn)出較好的地域性分布規(guī)律。分析表明ISSR穩(wěn)定便捷且不需要預先掌握研究物種相關基因組信息就可以開展，不僅適合遺傳多樣性研究，還可用于快速準確的對物種開展品種鑒定

10、。 6、首次運用技術較新且在草類作物應用非常少的SRAP標記對45份鴨茅種質資源遺傳多樣性進行研究，篩選出21對引物，共擴增出438條清晰帶，其中多態(tài)性帶363條，多態(tài)性條帶比率為82.08％，高于目前所報道的其它作物。每對引物組合的多態(tài)性帶數平均為17.29條。GS值范圍在0.6248-0.9686間，平均GS值為0.7958，顯示來源廣泛的鴨茅種質資源間存在著豐富的遺傳變異。聚類分析及主成分分析能將所有材料聚為4類，不僅比R

11、APD和ISSR兩種標記更能準確的反映材料的來源分布情況，而且能反映供試材料的染色體倍性差異，表明鴨茅的遺傳多樣性與染色體倍性及地理分布密切相關。研究認為SRAP能和AFLP標記體系一樣有效檢測鴨茅種質較多的遺傳變異，可為進一步研究和利用鴨茅種質資源奠定基礎。 7、使用小麥SSR引物和擴增程序以“中國春”小麥品種為對照開展45份鴨茅種質資源遺傳多樣性探討，80％的供篩選引物對能從鴨茅基因組DNA中擴增出條帶。用于正式試驗的20對

12、引物擴增出295個條帶，多態(tài)性條帶為187條，多態(tài)性條帶比率為61.15％，SSR揭示的鴨茅種質資源的遺傳相似系數范圍為0.7848-0.9513間。聚類分析和主成分分析將供試材料分為6大類，分類結果與大部分材料的地理分布相符合。聚類除了能反映鴨茅生態(tài)適應性特征，與其生長發(fā)育狀況及生產性能相關，還清楚的揭示出國產鴨茅品種遺傳基礎較為狹窄。研究表明將小麥SSR引物用于檢測鴨茅遺傳多樣性行之有效，可以通過近緣物種開發(fā)引物用于SSR研究。