全 文 :第38卷 第7期
2010年7月
西北农林科技大学学报(自然科学版)
Journal of Northwest A&F University(Nat.Sci.Ed.)
Vol.38 No.7
Jul.2010
粗山羊草醇溶蛋白的遗传多样性研究
*
王亚娟,王长有,刘新伦,陈晓杰,吉万全
(西北农林科技大学 农学院,陕西 杨凌712100)
[摘 要] 【目的】研究79份不同产地粗山羊草(Aegilops tauschii)醇溶蛋白的遗传多样性,为粗山羊草在小麦
育种中的进一步开发和利用提供理论基础。【方法】利用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(Acid polyacrylamide gelelectro-
phoresis,A-PAGE)技术,分析了79份不同产地粗山羊草醇溶蛋白的谱带类型,并进行聚类分析。【结果】从79份粗
山羊草中共检测出70条相对迁移率不同的醇溶蛋白谱带,各谱带出现的频率为1.27%~77.22%,每份材料谱带数
为7~19条,平均为12.58条,遗传多样性指数为0.055 3~0.367 6。根据迁移率大小,在ω、γ、β和α4个区分别存在
20,13,21和16种谱带类型。UPGMA聚类分析表明,79份粗山羊草在遗传相似系数(GS)为0.78时,聚为7个主要
类群,大部分相同产地的粗山羊草聚为一类,但也有少部分产地相同的材料不全聚为一类。部分来源地不同的材料
醇溶谱带完全相同。【结论】79份粗山羊草醇溶蛋白遗传多样性丰富,其醇溶蛋白的谱带类型与材料产地具有一定
的相关性,也有少部分表现出一定的差异性,其中醇溶谱带完全相同的材料可能含有相同醇溶蛋白编码基因,其亲缘
关系可能较近。
[关键词] 粗山羊草;醇溶蛋白;A-PAGE;UPGMA法;遗传多样性
[中图分类号] S512.9;S326 [文献标识码] A [文章编号] 1671-9387(2010)07-0059-09
Genetic diversity of gliadin in Aegliops tauschi
WANG Ya-juan,WANG Chang-you,LIU Xin-lun,Chen Xiao-jie,JI Wan-quan
(College of Agronomy,Northwest A&F University,Yangling,Shaanxi 712100,China)
Abstract:【Objective】Gliadin genetic diversity of 79different places Aegilops tauschii was studied to
provide theoretical basis for further study and utilization of A.tauschii.【Method】The standard gliadin fin-
gerprints and database of 79 A.tauschii accessions were analyzed by A-PAGE,and cluster analysis was per-
formed.【Result】70bands of different relative mobility in 79 A.tauschii were detected,and each band fre-
quency range of variation was 1.27%-77.22%,the number of bands for each material 7to 19,with an av-
erage of 12.58,genetic diversity index range of 0.055 3-0.367 6.According to the size of mobility,20,13,
21and 16types of bands were found in theω,γ,β,andα4zones.UPGMA cluster analysis showed that 79
copies of A.tauschii genetic similarity coefficient(GS)was 0.78,and clustered into seven major taxa,most
of the same origin of A.tauschii clustered into one class,but a smal part of the same origin didn’t while
some materials of different origins shared identical bands.【Conclusion】The alcohol-soluble protein bands
and material origin had a certain relevance,but some smal differences also showed,materials of identical
gliadin bands may contain the same genencoding gliadin,their phylogenetic relationship may be close.
Key words:Aegliops tauschii;gliadin;A-PAGE;UPGMA method;genetic diversity
* [收稿日期] 2009-12-28
[基金项目] 陕西省作物种质资源收集与创新利用平台建设(农业部948项目);西北农林科技大学唐仲英育种基金项目
[作者简介] 王亚娟(1976-),女,陕西扶风人,助理研究员,在读博士,主要从事小麦种质资源研究。E-mail:wangyj7604@163.com
[通信作者] 吉万全(1963-),男,陕西合阳人,教授,博士生导师,主要从事小麦染色体工程育种研究。
E-mail:jiwanquan2003@126.com
DOI:10.13207/j.cnki.jnwafu.2010.07.013
粗山羊草(Aegliops tauschii)主要分布于伊朗、
外高加索、土耳其、阿富汗、巴基斯坦和伊拉克等国
家和地区,在里海的南岸和西南岸遗传多样性更丰
富;在中国主要分布于新疆伊犁河两岸和黄河中部
地区。丰富的资源为粗山羊草种质的收集、评价和
育种利用提供了极为便利的条件。粗山羊草是普通
小麦D基因组的原始供体,其中广泛存在着可用于
小麦改良的优异基因[1-3],是改良小麦对生物性和非
生物性环境耐性及品质性状的宝贵遗传基因库。近
年来,从粗山羊草中已经发现并筛选出高产、抗虫、
抗病、耐寒、优质等优异基因[4-6],并开展了粗山羊草
优异基因的转移工作。李文才等[7]研究发现,粗山
羊草D染色体对小麦的穗长、千粒质量、单株穗数
和单株产量具有显著影响。张玲丽等[8]研究表明,
粗山羊草的细胞质能增加小麦的株高,提高小穗数、
穗粒数、结实率和发芽势。因此,研究粗山羊草的遗
传多样性,对挖掘其优异基因资源和拓宽小麦育种
的遗传基础具有重要意义。
醇溶蛋白是小麦种子胚乳中的主要贮藏蛋白之
一,在成熟种子中约占总蛋白含量的40%[9]。醇溶
蛋白决定着面团的黏着性和延展性[10-11],与小麦面
粉的品质密切相关。醇溶蛋白在结构上为单亚基,
其合成受第1部分同源群染色体1A、1B和1D短臂
上的基因和第6部分同源群染色体6A、6B、6D短臂
上的基因控制。醇溶蛋白经酸性聚丙烯酰胺凝胶电
泳 (Acid polyacrylamide gel electrophonesis,A-
PAGE)后,其电泳谱带按分子质量的大小和相对迁
移率的不同分为α、β、γ和ω4个区,其中γ和ω区
由1A、1B和1D短臂上的基因控制,α和β区由
6A、6B、6D短臂上的基因控制[12]。醇溶蛋白的多
态性很高,现已成为探讨小麦遗传多样性的简便而
有效的方法之一[13-14]。本研究利用 A-PAGE分析
了79份不同产地粗山羊草醇溶蛋白的谱带类型,探
讨了粗山羊草种质及其各地理类群间在醇溶蛋白水
平上的遗传多样性,以期为粗山羊草的研究和利用
提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材 料
79份粗山羊草(表1),由中国农业科学院作物
所李立会研究员和李秀全老师提供,醇溶蛋白谱带
的对照品种为普通小麦“中国春”。
1.2 醇溶蛋白的提取与电泳检测
醇溶蛋白的提取和 A-PAGE技术采用国际种
子检验协会(ISTA)1986年颁布的 A-PAGE(PH
3.2)标准程序进行[15-16]。以“中国春”的醇溶蛋白谱
带为对照,79份粗山羊草的谱带以其相对迁移率来
命名,并按分子质量由小到大、迁移速率由快到慢,
将电泳谱带分为α、β、γ和ω4个区
[17]。
表1 79份粗山羊草的名称及来源
Table 1 Name and source of 79accessions Aegliopstauschi
编号
Number
地方保存号
Number of local preserve
品种名称
Accession name
原产地
Origin
1 Ae34 Ae.tauschii coss. 加拿大Canada
2 Ae35 Ae.tauschii coss. 加拿大Canada
3 Ae36 Ae.tauschii coss. /
4 Ae37 Ae.tauschii coss. 前苏联Soviet
5 Ae38 Ae.tauschii coss. 伊朗Iran
6 Ae39 Ae.tauschii coss. 前苏联Soviet
7 Ae40 Ae.tauschii coss. 中国陕西Shaanxi,China
8 Ae41 Ae.tauschii coss. 中国陕西Shaanxi,China
9 Ae42 Ae.tauschii coss. 中国陕西Shaanxi,China
10 Ae43 Ae.tauschii coss. 美国America
11 Ae44 Ae.tauschii coss. 美国America
12 Ae45 Ae.tauschii coss. 美国America
13 Ae46 Ae.tauschii coss. 中国河南 Henan,China
14 Ae69 Ae.tauschii coss. 中国山西Shanxi,China
16 Y92 Ae.tauschii coss. 中国新疆 Xinjiang,China
17 Y93 Ae.tauschii coss. 中国新疆 Xinjiang,China
18 Y95 Ae.tauschii coss. 中国新疆 Xinjiang,China
19 Y96 Ae.tauschii coss. 中国新疆 Xinjiang,China
20 Y97 Ae.tauschii coss. 中国新疆 Xinjiang,China
21 Y98 Ae.tauschii coss. 中国新疆 Xinjiang,China
22 Y99 Ae.tauschii coss. 中国新疆 Xinjiang,China
06 西北农林科技大学学报(自然科学版) 第38卷
续表1 Continued table 1
编号
Number
地方保存号
Number of local preserve
品种名称
Accession name
原产地
Origin
23 Y121 Ae.tauschii coss. 前苏联Soviet
24 Y122 Ae.tauschii coss. 阿富汗Afghanistan
25 Y124 Ae.tauschii coss. 阿富汗Afghanistan
26 Y125 Ae.tauschii coss. 前苏联Soviet
27 Y126 Ae.tauschii coss. 伊朗Iran
28 Y127 Ae.tauschii coss. 阿富汗Afghanistan
29 Y128 Ae.tauschii coss. 前苏联Soviet
30 Y168 Ae.tauschii coss. 巴基斯坦Pakistan
31 Y169 Ae.tauschii coss. 伊朗Iran
32 Y170 Ae.tauschii coss. 伊朗Iran
33 Y172 Ae.tauschii coss. 巴基斯坦Pakistan
34 Y173 Ae.tauschii coss. 伊朗Iran
35 Y175 Ae.tauschii coss. 前苏联Soviet
36 Y176 Ae.tauschii coss. 阿富汗Afghanistan
37 Y177 Ae.tauschii coss. 前苏联Soviet
38 Y178 Ae.tauschii coss. 罗马尼亚Romania
39 Y185 Ae.tauschii coss. 荷兰 Holand
40 Y188 Ae.tauschii coss. 美国America
41 Y189 Ae.tauschii coss. 美国America
42 Y190 Ae.tauschii coss. 美国America
43 Y191 Ae.tauschii coss. 美国America
44 Y192 Ae.tauschii coss. 美国America
45 Y193 Ae.tauschii coss. 美国America
46 Y194 Ae.tauschii coss. 美国America
47 Y195 Ae.tauschii coss. 美国America
48 Y198 Ae.tauschii coss /
49 Y199 Ae.tauschii coss. 墨西哥 Mexico
50 Y200 Ae.tauschii coss. 美国America
51 Y201 Ae.tauschii coss. 美国America
52 Y204 Ae.tauschii coss. 美国America
53 Y205 Ae.tauschii coss. 美国America
54 Y206 Ae.tauschii coss. 美国America
55 Y207 Ae.tauschii coss. 美国America
56 Y208 Ae.tauschii coss. 美国America
57 Y210 Ae.tauschii coss 美国America
58 Y212 Ae.tauschii coss. 美国America
59 Y213 Ae.tauschii coss. 美国America
60 Y214 Ae.tauschii coss. 美国America
61 Y218 Ae.tauschii coss. 前苏联Soviet
62 Y219 Ae.tauschii ssp.strangulata EIG. 伊朗Iran
63 Y220 Ae.tauschii ssp.meyeri GRISEB. 伊朗Iran
64 Y221 Ae.tauschii ssp.strangulata EIG. 伊朗Iran
65 Y222 Ae.tauschii ssp.strangulata EIG. 伊朗Iran
66 Y223 Ae.tauschii typical L. 伊朗Iran
67 Y224 Ae.tauschii typical L. 伊朗Iran
68 Y225 Ae.tauschii typical L. 伊朗Iran
69 Y226 Ae.tauschii typical L. 伊朗Iran
70 Y287 Ae.tauschii ssp.meyeri GRISEB. 前苏联Soviet
71 Y290 Ae.tauschii ssp.strangulata EIG. 前苏联Soviet
72 Y293 Ae.tauschii ssp.meyeri GRISEB. 前苏联Soviet
73 Y294 Ae.tauschii ssp.meyeri GRISEB. 前苏联Soviet
74 Y295 Ae.tauschii ssp.strangulata EIG. 伊朗Iran
75 Y296 Ae.tauschii ssp.strangulata EIG. 前苏联Soviet
76 Y306 Ae.tauschii coss. 中国河南 Henan,China
77 Y307 Ae.tauschii coss. 中国河南 Henan,China
16第7期 王亚娟,等:粗山羊草醇溶蛋白的遗传多样性研究
续表1 Continued table 1
编号
Number
地方保存号
Number of local preserve
品种名称
Accession name
原产地
Origin
78 Y308 Ae.tauschii coss. 中国河南 Henan,China
79 Y309 Ae.tauschii coss. 中国新疆 Xinjiang,China
80 Y314 Ae.tauschii coss. 叙利亚Syria
注:编号15的材料因虫蛀而缺失。
Note:Absence of No.15is due to wormed seed.
1.3 数据处理
用“GEL2.0”软件对电泳结果进行指纹图谱的
自动识别与分析比较,并建立指纹图谱数据库,获得
相对迁移率,构建标准模式图库。将所有材料的醇
溶蛋白谱带转换成(0,1)矩阵后,利用 NTSYS-pc
2.0软件进行聚类分析[18]。遗传多样性指数(Shan-
non weaver index of genetic diversity,H′)的计算公
式如下:
H′=-∑
s
i=1
Piln Pi。
式中:Pi为某一性状第i级别内材料份数占总份数
的百分比,s为某一性状中所有性状的总数。
2 结果与分析
2.1 粗山羊草醇溶蛋白的分析
由A-PAGE电泳结果(图1)可知,从79份粗山
羊草中共检测出70条相对迁移率不同的醇溶蛋白
谱带,按相对迁移率由小到大编号为1~70(表2)。
由表 2 可知,各谱带 出 现 频 率 的 变 异 范 围 为
1.27%~77.22%,其中谱带3和谱带48出现的频
率均高于70%,分别为73.42%和77.22%;谱带
11,12,16,17,18,46,68和69等8条谱带仅出现在
1份材料中;谱带出现次数在16次以上的频率大于
20%。上述结果表明,粗山羊草间具有丰富的遗传
多样性。
79份粗山羊草中,每份材料的醇溶蛋白谱带在
7~19条,平均为12.58条,遗传多样性指数的变异
范围为0.055 3~0.367 6,平均为0.225 5,其中来
自叙利亚的 Y314谱带最多,有19条;来自中国新
疆、前苏联和伊朗的Y99、Y121和Y126谱带最少,
仅有7条;大部分材料的谱带为12~16条,表现出
丰富的遗传多样性。
图1 部分粗山羊草醇溶蛋白的A-PAGE检测
1.Y200;2.Y201;3.Y204;4.Y205;5.Y206;6.Y207;7.Y208;8.Y210;9.Y212;10.Y213;
11.Y214;12.Y218;13.Y219;14.Y220;15.Y221;16.Y222;17.Y223;18.Y224
Fig.1 A-PAGE gliadin bands of A.tauschii
对79份粗山羊草醇溶蛋白α、β、γ、ω区的多样
性分析见表3。由表3可知,α区存在16条谱带,β
区存在21条谱带,γ区存在13条谱带,ω区存在20
条谱带,谱带数的大小顺序为β区>ω区>α区>γ
区。ω、γ、β、α4个分区的遗传多样性指数分别为
0.218 0,0.311 0,0.195 7,0.204 6,大小顺序为γ
区>ω区>α区>β区,结果进一步显示,尽管γ区
仅有13种变异类型,低于ω、β和α区,但γ区的遗
26 西北农林科技大学学报(自然科学版) 第38卷
传多样性指数最高,表明γ区的遗传多样性丰富,均 匀度较好。
表2 粗山羊草醇溶蛋白谱带的编号、相对迁移率、频率分布及遗传多样性指数
Table 2 No.of gliadin bands,relative mobilities,frequencies,and diversity indexes of A.tauschii accessions
谱带编号
Band
code
相对迁
移率
Rf
谱带出现
次数
Number of
bands
出现频率/%
Frequency
of bands
遗传多样性
指数
H′
谱带编号
Band
code
相对
迁移率
Rf
谱带出现
次数
Number of
bands
出现频率/%
Frequency
of bands
遗传多样性
指数
H′
1 15.0 4 5.06 0.151 0 36 61.2 4 5.06 0.151 0
2* 16.5 44 55.70 0.326 0 37 61.9 11 13.92 0.2745
3* 19.1 58 73.42 0.226 9 38 62.3 2 2.53 0.093 1
4 20.6 19 24.05 0.342 7 39 62.9 5 6.33 0.174 7
5 21.0 22 27.85 0.356 0 40* 64.1 23 29.11 0.359 3
6 21.9 16 20.25 0.323 4 41 65.6 4 5.06 0.151 0
7* 23.4 36 45.57 0.358 1 42 66.0 3 3.80 0.124 2
8 24.7 6 7.59 0.195 8 43 66.4 7 8.86 0.214 7
9 25.8 7 8.86 0.214 7 44 66.7 2 2.53 0.093 1
10 26.2 41 51.90 0.340 4 45 67.2 6 7.59 0.195 8
11 27.8 1 1.27 0.055 3 46 68.1 1 1.27 0.055 3
12 28.5 1 1.27 0.055 3 47 68.6 6 7.59 0.195 8
13* 29.8 42 53.16 0.335 9 48* 69.4 61 77.22 0.199 7
14 39.4 9 11.39 0.247 5 49 70.2 6 7.59 0.195 8
15 41.9 3 3.80 0.124 2 50 70.8 4 5.06 0.151 0
16 42.7 1 1.27 0.055 3 51 71.7 6 7.59 0.195 8
17 43.4 1 1.27 0.055 3 52 73.7 3 3.80 0.124 2
18 44.2 1 1.27 0.055 3 53 74.2 2 2.53 0.093 1
19* 45.1 27 34.18 0.366 9 54* 75.1 21 26.58 0.352 2
20 46.2 5 6.33 0.174 7 55 75.9 5 6.33 0.174 7
21 48.2 10 12.66 0.261 6 56 76.0 5 6.33 0.174 7
22* 49.8 33 41.77 0.364 6 57 76.7 15 18.99 0.315 5
23* 50.3 28 35.44 0.367 6 58 77.1 5 6.33 0.174 7
24 51.2 19 24.05 0.342 7 59 77.9 12 15.19 0.286 3
25 51.9 14 17.72 0.306 7 60 78.4 17 21.52 0.330 6
26 52.1 7 8.86 0.214 7 61 78.8 3 3.80 0.124 2
27* 52.4 35 44.30 0.360 7 62 79.3 4 5.06 0.151 0
28 53.2 12 15.19 0.286 3 63* 79.8 15 18.99 0.315 5
29* 54.4 37 46.84 0.355 3 64 80.4 7 8.86 0.214 7
30 54.9 16 20.25 0.323 4 65 81.0 12 15.19 0.286 3
31 55.6 9 11.39 0.247 5 66* 82.3 14 17.72 0.306 7
32* 56.4 44 55.70 0.326 0 67* 83.0 7 8.86 0.214 7
33 57.5 12 15.19 0.286 3 68* 84.0 1 1.27 0.055 3
34* 59.2 34 43.04 0.362 8 69 93.5 1 1.27 0.055 3
35* 60.3 38 48.10 0.352 0 70* 100 2 2.53 0.093 1
注:*.为与对照“中国春”醇溶蛋白相对迁移率相同的谱带。
Note:*.The same gliadin band between CK and A.tauschii.
表3 79份粗山羊草醇溶蛋白谱带在ω、γ、β和α区上的遗传多样性指数分析
Table 3 Gliadins polymorphism of 79 A.tauschii accessions inω,γ,βandαregion
分区
Region
相对迁移率 Relative mobility
中国春Spring Chinese 79份材料79materials
谱带数目
Mobility number
多样性指数
H′
总体Total 16.5~100.0 15.0~100.0 70 /
ω区ωregion 16.5~45.1 15.0~46.2 20 0.218 0
γ区γregion 49.8~56.4 48.2~57.5 13 0.311 0
β区βregion 59.2~75.1 59.2~76.0 21 0.195 7
α区αregion 79.8~100.0 76.7~100.0 16 0.204 6
2.2 粗山羊草的聚类分析
79份粗山羊草的聚类结果见图2。由图2可
知,79份粗山羊草的遗传相似系数(GS)为0.7~
1.0,在遗传相似系数为0.78时,聚为7个主要类
群。第Ⅰ主要类群有19份材料,分别来自加拿大、
美国、中国新疆、前苏联和伊朗等国家;该类在遗传
相似系数为0.8时可分为2个亚类,第1亚类包括
来自加拿大、美国和中国新疆的9份材料,第2亚类
包括来自前苏联、美国、伊朗及中国陕西、河南、山西
的10份材料。第Ⅱ主要类群共有10份材料,分别
来自伊朗、前苏联和中国河南;该类在遗传相似系数
为0.8时可分为2个亚类,第1亚类包括来自伊朗、
36第7期 王亚娟,等:粗山羊草醇溶蛋白的遗传多样性研究
前苏联和中国河南的9份材料,第2亚类只有来自
前苏联的1份材料。第Ⅲ主要类群材料最多,共37
份,来源于8个国家;该类在遗传相似系数为0.8时
可分为2个亚类,第1亚类包括来自中国新疆、美
国、墨西哥、伊朗和前苏联的16份材料,第2亚类包
括来自前苏联、伊朗、巴基斯坦、阿富汗、罗马尼亚、
美国和荷兰的21份材料。第Ⅳ主要类群只有3份
材料,分别来自美国和伊朗。第Ⅴ主要类群包括3
份材料,均来自美国。第Ⅵ主要类群有4份材料,分
别来自前苏联、伊朗、中国陕西和阿富汗。第Ⅶ主要
类群有3份材料,分别来自美国、中国新疆和叙利
亚。
图2 79份粗山羊草醇溶蛋白的聚类分析结果
Fig.2 A dendrogram of 79accessions A.tauschii on gliadin banding patterns(NTSYS-pc 2.0)
46 西北农林科技大学学报(自然科学版) 第38卷
3 讨 论
3.1 粗山羊草醇溶蛋白的遗传多样性
Branlard[19]对 70 个面包小麦品种进行 A-
PAGE分析,结果发现了55条迁移率不同的醇溶蛋
白谱带,其分布情况是α区12条、β区8条、γ区11
条、ω区24条。兰秀锦等[20]利用 A-PAGE技术对
粗山羊草属中6个物种30份材料的醇溶蛋白进行
分析,共检测到14种谱带类型和67条相对迁移率
不同的谱带。本研究通过对79份不同产地粗山羊
草醇溶蛋白的 A-PAGE分析,共检测出70条相对
迁移率不同的醇溶蛋白谱带,其中α区16条、β区
21条、γ区13条、ω区20条,其各区谱带数明显多
于上述研究。由此可见,供试的79份粗山羊草种质
材料携带的醇溶蛋白等位位点变异丰富,具有很高
的遗传多样性,可以对这些种质加以利用,以丰富普
通小麦的遗传背景。关于醇溶蛋白在α、β、γ和ω4
个谱带区的遗传多样性差异问题,郎明林等[21]研究
发现,我国北方冬麦区主栽品种仅在ω区有较大变
异;而兰海燕[22]发现,在3 612份中国小麦地方品种
中,α和ω区电泳谱带表现出的多样性指数相对较
低,而β和γ区电泳谱带的多样性指数则相对较高。
本研究发现,4个区的多样性指数均较高,因此可以
利用粗山羊草丰富的醇溶蛋白遗传多样性,对普通
小麦进行遗传改良,以丰富普通小麦的遗传背景。
3.2 粗山羊草地域环境对醇溶蛋白遗传多样性的
影响
小麦醇溶蛋白是麦类植物种子胚乳中的主要贮
藏蛋白,在小麦品种间及麦类近缘植物种间、种内不
同居群间存在明显差异,其A-PAGE电泳图谱近年
来已广泛应用于品种或种质资源鉴定、遗传多样性
及植物亲缘关系分析等领域。孔令让等[23]用随机
扩增多态性DNA(RAPD)技术,对原产地不同、分
属于2个亚种的29份粗山羊草进行了基因组DNA
多态性分析,结果表明,来自同一地区的不同亚种并
未聚为一类,而是同一亚种的材料首先相聚。本研
究结果表明,大部分相同产地的粗山羊草聚为一类,
说明其来源、分布与品种血缘关系具有一定的相关
性,但来源相同的材料不全聚为一类,表现出一定的
差异性,说明它们之间存在丰富的遗传多样性。这
种聚类不完全符合地域性分布规律的原因可能有3
个方面:①基因突变。物种在进化过程中,有个别的
基因发生了变异,且该突变体能较好地适应当地的
环境,该变异基因就能得到保存。②样本数量有限。
来自墨西哥、阿富汗、荷兰和叙利亚的材料分别只有
1份,导致其特异带在总条带中的比例很小,可能对
各群体遗传多样性指数的比较产生了影响。③受美
国复杂的地形地貌和特殊的气候条件及不同气流的
影响,在同一地域内形成了不同的地理生态环境,各
地的气候差异很大,因此来自美国的种质被聚在不
同类中。对生态地理类群的聚类分析也表明,相似
生态环境或地理来源的材料优先聚为一类[24],这就
要求研究人员在收集、保护粗山羊草种质资源时,应
尽量保证其生态和地理环境的多样性。
3.3 粗山羊草醇溶蛋白对构建核心种质的影响
张学勇等[16]通过对原产地不同的粗山羊草醇
溶蛋白的分析发现,中东国家材料的多态性明显高
于前苏联材料,而后者的多态性又明显高于中国新
疆及黄河中部地区的材料,笔者推测粗山羊草可能
是沿着中东-前苏联-中国新疆-黄河中部地区的途径
传入我国的。兰秀锦等[25]用A-PAGE对36份不同
来源的粗山羊草进行醇溶蛋白分析,共发现19种带
型,其中中国粗山羊草仅有2种类型,河南及陕西为
A类,新疆为B类;而中东具有包括A、B在内的全
部19种类型,这进一步支持了中东为粗山羊草起源
中心的学说。本研究中来源于中国的粗山羊草聚在
第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅵ和Ⅶ类群,其中新疆的8份材料分布
在3个类群中,陕西的3份材料分布在2个类群中,
河南的4份材料分布在2个类群中,来自中东伊朗
的14份材料分布在4个类群中,来自前苏联的12
份材料分布在4个类群中,这与前人的研究结论基
本一致。同时本研究还发现,来自美国和前苏联的
一些材料聚在同一类群中,即编号51(美国)、52(美
国)、54(美国)、60(美国)、70(前苏联)的材料表现出
相同的谱带;编号6(前苏联)、7(中国陕西)、13(中
国河南)、14(中国山西)的材料也表现出相同的谱
带,说明它们之间的相似性较高,亲缘关系较近。从
这些材料的来源可以看出,这几份材料大部分来自
同一国家或同一纬度,比如中国陕西和河南都处在
黄淮地区,气候和地理环境相似,所以变异类型相
同,可能为同一种材料。大部分相同来源的粗山羊
草聚为一类,说明粗山羊草醇溶蛋白的谱带类型与
材料来源地具有一定的相关性;但来源相同的材料
不全聚为一类,表明其间存在差异性。部分材料的
醇溶谱带完全相同,说明其含有相同的编码醇溶蛋
白的基因,亲缘关系可能最近。将醇溶蛋白应用于
构建核心种质资源库时,可将谱带相同的种质归为
一类醇溶蛋白基因源加以利用,从而提高种质资源
56第7期 王亚娟,等:粗山羊草醇溶蛋白的遗传多样性研究
保存和利用的效率。
对79份来自不同地区的粗山羊草进行研究,结
果发现,其具有丰富的醇溶蛋白遗传多样性,说明粗
山羊草潜藏有大量可选择利用的优异性状。在对粗
山羊草资源进行收集保护和深入研究时,既要保证
其生态型或地理来源的多样性,又要充分重视样本
数量的丰富度,并结合分子标记及形态学性状对其
进行多层次、全方位的系统研究。
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