全 文 ：中国农业科学 2007,40(7):1324-1330
Scientia Agricultura Sinica

收稿日期：2006-06-23；接受日期：2006-11-01
基金项目：国家重点基础研究发展规划项目（2001CB1088）和国家“863”项目（2001AA241042、2002AA207004）资助
作者简介：杨新泉（1972-），男，湖北枣阳人，副研究员，博士，研究方向为作物遗传育种学。Tel：010-62326918；E-mail：yangxq@nsfc.gov.cn。通讯作者孙
其信（1962-），男，甘肃人，教授，研究方向为小麦遗传育种学。Tel：010-62733426；E-mail：qxsun62@ public.bta.net.cn



六倍体小麦（AABBDD）及其近缘种属野生二粒小麦和
粗山羊草叶绿体 SSR 遗传差异研究
杨新泉，宋 星，杜金昆，倪中福，孙其信
（中国农业大学植物遗传育种系，北京 100094）

摘要：【目的】系统分析不同小麦种的细胞质基因组遗传差异，用以发掘和利用新的小麦种质资源。【方法】
采用 24 个叶绿体基因组微卫星分子标记，对普通小麦（Triticum aestivum L.）、斯卑尔脱小麦（Triticum spelta
L.）、密穗小麦（Triticum compactum Host.）和中国特有小麦（新疆稻麦 T. petropavlavskyi、西藏半野生小
麦 T. tibetanum 和云南铁壳麦 T. yunnanense）等不同类型六倍体小麦（AABBDD）叶绿体基因组的遗传多样性进
行比较分析。【结果】与普通小麦相比，斯卑尔脱小麦和西藏半野生小麦等群体内的叶绿体遗传变异更丰富，可以
作为普通小麦新的细胞质遗传变异来源；与粗山羊草相比，野生二粒小麦与六倍体小麦间存在更近的亲缘关系，
这与前人关于二粒小麦是六倍体细胞质供体的研究结果相印证；研究还发现，新疆稻麦与普通小麦在叶绿体基因
组上具有很近的亲缘关系，为新疆稻麦是由波兰小麦与普通小麦杂交再由普通小麦回交后产生的假说提供了分子
水平上的证据。【结论】斯卑尔脱小麦和西藏半野生小麦等群体内的叶绿体遗传变异比普通小麦更丰富；野生二粒
小麦与六倍体小麦以及新疆稻麦与普通小麦之间具有很近的亲缘关系，为不同小麦种的遗传差异提供依据。
关键词：叶绿体基因组；SSR；小麦；遗传差异

Genetic Diversity Revealed by Chloroplast Genomic Microsatellite
Markers in Hexaploid Wheat, Wild Emmer and Aegilops tauschii
YANG Xin-quan, SONG Xing, DU Jin-kun, NI Zhong-fu, SUN Qi-xin
(Department of Plant Genetics and Breeding, China Agricultural University, Beijing 100094)

Abstract: 【Objective】The goal of this study is to analyze the genetic diversity of chloroplast genome among hexaploid wheat
populations and their relatives. 【Method】21 SSR markers derived from chloroplast genome of common wheat, are used to measure
the genetic diversity among hexaploid wheat populations and their relatives, which include 20 common wheat (Triticum aestivum L.),
21 spelt wheat (Triticum spelta L.), 20 club wheat (Triticum compactum Host.), 10 wild emmer (Triticum dicoccoides), 16 Chinese
wheat landraces (9 T. tibetanum, 3 T. yunnanense and 4 T. petropavlavskyi) and 9 Aegilops tauschii.【Result】Compared with common
wheat, the genetic variation base of chloroplast genome in spelt and T. tibetanum were more abundant, which can be used to broaden
the genetic basis of common wheat. Cluster analysis exhibited that wild emmer had a closer consanguine relationship to hexaploid
wheat, as compared to Aegilops tauschi. In addition, it was found that there was a closer genetic relationship in chloroplast genome
of common wheat and T. petropavlavskyi, which indicated that T. petropavlavskyi probably derived from the backcross between
common wheat and Polish wheat.【Conclusion】The genetic variation of chloroplast genome in spelt and T. tibetanum was more
abundant than that in common wheat and there were closer genetic relationships between common wheat and T. petropavlavskyi and
between hexaploid wheat and emmer.
Key words: Chloroplast genome; SSR; Wheat; Genetic diversity
7期 杨新泉等：六倍体小麦（AABBDD）及其近缘种属野生二粒小麦和粗山羊草叶绿体 SSR遗传差异研究 1325
0 引言
【研究意义】真核植物细胞中存在 2个相对独立
的遗传系统：细胞核遗传系统、细胞质遗传系统（叶
绿体系统与线粒体系统）。细胞质基因组具有自主或
半自主的遗传性质，在决定遗传性状时，细胞质不但
可以影响生物遗传的表现，并且可以改良细胞核的遗
传性。另外，由于细胞质系统为母体遗传，与核基因
组相比，在进化过程中比较保守，适合于进行物种的
遗传演化研究。【前人研究进展】早期开展细胞质系
统的遗传差异研究主要采用 RFLP 技术，由于提取细
胞质系统的 DNA 和 RFLP 技术程序复杂，技术难度
高，限制了这方面研究的开展。普通小麦中国春的叶
绿体基因组测序已经完成，Ishii等[1]从中鉴别出 24个
叶绿体微卫星位点，每个位点中都有十个以上的单核
苷酸重复。针对每个微卫星位点，分别设计了一对引
物，利用这些引物可以得到大小 100～200 bp的特异
PCR扩增产物。这些 SSR引物的设计和开发已经成为
探讨小麦叶绿体基因组遗传多样性及其演化的重要手
段。目前，利用上述小麦细胞质为微卫星 SSR引物，
对小麦及其近缘种属的细胞质遗传差异已有研究报
道。Ishii 等[1]研究发现，二粒小麦与普通小麦被划分
到两大不同的大组中，但每个组都有从四倍体到六倍
体的一系列的野生种和栽培种。Mizumoto等[2]分析表
明，乌拉尔图小麦明显不同于单芒野生一粒小麦和栽
培一粒小麦。野生一粒小麦核基因组变异大与两个山
羊草种。【本研究的切入点】在小麦族中，与普通小
麦（T. aestivum L.）具有相同染色体组（AABBDD）
的物种有 5个，包括斯卑尔脱小麦（T. spelta）、马卡
小麦（T. macha）、瓦维洛夫小麦（T. vavilovi）、印
度圆粒小麦（T. sphaerococcum）和密穗小麦 （T.
compactum）。在中国，也发现一些具有 AABBDD染
色 体 组 的 特 有 小 麦 类 型 ， 如 新 疆 稻 麦 （ T.
petropavlavskyi），西藏半野生小麦（T. tibetanum）和
云南铁壳麦（T. yunnanense），以上类型是普通小麦
重要的初级基因库，其中含有许多优异基因，而且向
普通小麦转育基因容易。因此，应优先发掘和利用这
些种质资源，其中遗传多样性的评价是其基础。迄今
为止，对普通小麦、斯卑尔脱小麦、密穗小麦和中国
特有小麦（新疆稻麦、西藏半野生小麦和云南铁壳麦）
在核基因组上的遗传差异已有报道，但对细胞质基因
组的遗传差异缺乏系统分析[3]。【拟解决的关键问题】
笔者探讨了上述不同类型六倍体小麦（AABBDD）的
叶绿体基因组遗传多样性，并与野生二粒小麦和粗山
羊草进行比较分析，以期对六倍体小麦（AABBDD）
的遗传变异有更全面系统的了解，并为深入探讨其起
源和演化提供资料。
1 材料与方法
1.1 供试材料
96 份供试材料包括普通小麦（Triticum aestivum
L.）20份，斯卑尔脱小麦（Triticum spelta L.）21份、
密穗小麦（Triticum compactum Host.）20份、野生二
粒小麦（Triticum dicoccoides）10 份、中国特有小麦
（包括西藏半野生小麦（T. tibetanum） 9份、云南铁
壳麦（ T. yunnanense） 3 份和新疆稻麦（ T.
petropavlavskyi）4份）、粗山羊草（Aegilops tauschii）
9份（表 1）。
1.2 DNA 提取
供试材料分别各取约 5 g幼苗在含有 15 ml预热
提取缓冲液（100 mmol·L-1 Tris-HCl，50 mmol·L-1
EDTA-Na2，100 mmol·L-1 NaCl，1.0% SDS）的研钵中
磨碎后转至5 ml的离心管中，65℃水浴中温育20 min，
期间要颠倒几次，加入 5 ml KAC冰浴 20 min，用 10 ml
氯仿-异戊醇（24﹕1）抽提 10 min，在 4 000 r/min离
心 10 min，取上清液加等体积氯仿-异戊醇重复上述抽
提过程，上清液以 2倍体积预冷无水乙醇沉淀 DNA，
以牙签挑出，70%的乙醇洗 2～3次，无离子水稀释。
1.3 SSR 分析
微卫星引物：实验所用 21 个叶绿体 SSR 标记为
Ishii等开发的Wct引物（表 2）[1]。
扩增程序：扩增前在 94℃初始变性 3 min，PCR
扩增为 45个循环，每循环在 94℃变性 1 min，55℃退
火 1 min，72℃延伸 2 min，最后 1次循环结束后，72
℃延伸 10 min。
1.4 变性聚丙烯酰胺凝胶电泳
扩增 DNA变性：在扩增产物中加入 5 µl上样缓
冲液（98%甲酰胺；10 mmol·L-1 EDTA，pH 8.0；0.025%
溴酚兰；0.025%二甲苯青），95℃变性 5 min，立即
置于冰上待用。凝胶电泳：采用 5%（W/V）变性聚丙
烯酰胺凝胶（Acr﹕Bis=19﹕1；7 mol·L-1尿素；溶于
1×TBE），电极缓冲液为 1×TBE。恒定功率 85 W，
预电泳约 30 min，加入扩增产物 3～7 µl，电泳约 40～
50 min。制胶前先将 2块玻板分别进行硅烷化和剥离
硅烷化处理。
1.5 银染程序
1326 中 国 农 业 科 学 40卷
将凝胶用10%的醋酸固定30 min后用蒸馏水漂洗
3次，每次 5 min，置染色液（每升含 1 g硝酸银和 1.5ml
37%甲醛）中染色 30 min，再用蒸馏水漂洗数秒（至
多 20 s）并迅速显影（显影液每升含 30 g碳酸钠、200µl
10 mg·ml-1的硫代硫酸钠和 1.5 ml 37%甲醛，预冷至
12℃），最后用 10%的醋酸固定。

表 1 96 份供试材料的名称及其来源
Table 1 The names and origins of 96 accessions
编号
No.
品种
Accessions
类型
Type
来源
Origin
编号
No.
品种
Accessions
类型
Type
来源
Origin
编号
No.
品种
Accessions
类型
Type
来源
Origin
1 Fa0428 Ⅰ 法国 France 33 Jing-Y125 Ⅲ 中国 China 65 Temple Ⅴ 美国 USA
2 Wichita Ⅰ 美国 USA 34 Jing-Ae37 Ⅲ 中国 China 66 90455ARS Ⅴ 美国 USA
3 Hope Ⅰ 美国 USA 35 Jing-Y127 Ⅲ 中国 China 67 Rely Ⅴ 美国 USA
4 Cheynne Ⅰ 美国 USA 36 Jing-Y217 Ⅲ 中国 China 68 Big Head Ⅴ 美国 USA
5 Portola Ⅰ 波兰 Poland 37 Jing-Y202 Ⅲ 中国 China 69 Line F Ⅴ 美国 USA
6 99W307 Ⅰ 墨西哥 Mexico 38 Jing-Y207 Ⅲ 中国 China 70 Tres Ⅴ 美国 USA
7 CS Ⅰ 中国 China 39 Jing-Ae40 Ⅲ 中国 China 71 Rouge De La Gruyer Ⅴ 美国 USA
8 karl Ⅰ 美国 USA 40 okerkulmer Ⅳ 瑞士 Switzerland 72 American Club Ⅴ 美国 USA
9 Lamar Ⅰ 美国 USA 41 Altgold Ⅳ 瑞士 Switzerland 73 Konia Ⅴ 美国 USA
10 99w301 Ⅰ 墨西哥 Mexico 42 Balmegg Ⅳ 瑞士 Switzerland 74 Gluclub Ⅴ 美国 USA
11 TAM107 Ⅰ 美国 USA 43 Oslro Ⅳ 瑞士 Switzerland 75 Elmar Ⅴ 美国 USA
12 99w268 Ⅰ 墨西哥 Mexico 44 Di4 Ⅳ 德国 Germany 76 Omar Ⅴ 美国 USA
13 Yecora Ⅰ 波兰 Poland 45 Di7 Ⅳ 德国 Germany 77 Faro Ⅴ 美国 USA
14 Fa0403 Ⅰ 法国 France 46 1994WSC Ⅳ 加拿大 Canada 78 Rulo Ⅴ 美国 USA
15 3214 Ⅰ 中国 China 47 PI348682 Ⅳ 加拿大 Canada 79 Paha Ⅴ 美国 USA
16 8201-69 Ⅰ 中国 China 48 PI295062 Ⅳ 加拿大 Canada 80 Tyee Ⅴ 美国 USA
17 NPFP Ⅰ 中国 China 49 PI348501 Ⅳ 加拿大 Canada 81 Zang1817 Ⅵ 中国 China
18 309-1 Ⅰ 中国 China 50 PI348494 Ⅳ 加拿大 Canada 82 Zang1807 Ⅵ 中国 China
19 Mian2-285B Ⅰ 中国 China 51 Di1 Ⅳ 德国 Germany 83 Zang1882 Ⅵ 中国 China
20 Jing411 Ⅰ 中国 China 52 97Meisi-6 Ⅳ 美国 USA 84 Zang1803 Ⅵ 中国 China
21 TZ3 Ⅱ 以色列 Israel 53 Ostar Ⅳ 瑞士 Switzerland 85 Zang1881 Ⅵ 中国 China
22 TZ26 Ⅱ 以色列 Israel 54 Di8 Ⅳ 德国 Germany 86 Zang1849 Ⅵ 中国 China
23 TZ33 Ⅱ 以色列 Israel 55 Di9 Ⅳ 德国 Germany 87 Zang1941 Ⅵ 中国 China
24 TZ41 Ⅱ 以色列 Israel 56 Di13 Ⅳ 德国 Germany 88 Zang1944 Ⅵ 中国 China
25 H99-129 Ⅱ 以色列 Israel 57 Di10 Ⅳ 德国 Germany 89 Zang1863 Ⅵ 中国 China
26 TZ109 Ⅱ 以色列 Israel 58 PI294576 Ⅳ 加拿大 Canada 90 Yunnan17 Ⅷ 中国 China
27 TZ110 Ⅱ 以色列 Israel 59 Sertel Ⅳ 瑞士 Switzerland 91 Yunnan18 Ⅷ 中国 China
28 TZ120 Ⅱ 以色列 Israel 60 Hubel Ⅳ 瑞士 Switzerland 92 Yunnan15 Ⅷ 中国 China
29 TZ133 Ⅱ 以色列 Israel 61 Malgas Ⅴ 美国 USA 93 Xinjiang2 Ⅸ 中国 China
30 TZ215 Ⅱ 以色列 Israel 62 W2691 Ⅴ 美国 USA 94 Xinjiang4 Ⅸ 中国 China
31 Jing-Y121 Ⅲ 中国 China 63 Teremok Ⅴ 美国 USA 95 Xinjiang5 Ⅸ 中国 China
32 Jing-Y122 Ⅲ 中国 China 64 C028 Ⅴ 美国 USA 96 Xinjiang1 Ⅸ 中国 China
Ⅰ：普通小麦；Ⅱ：野生二粒小麦；Ⅲ：粗山羊草；Ⅳ：斯卑尔脱小麦；Ⅴ：密穗小麦；Ⅵ：西藏半野生小麦；Ⅷ：云南铁壳麦；Ⅸ：新疆稻麦
Ⅰ：Common wheat；Ⅱ：Wild emmer；Ⅲ：Aegilops tauschii；Ⅳ：Spelt；Ⅴ：Compactum；Ⅵ：T. tibetanum；Ⅷ：T. yunnanense；Ⅸ：T. petropavlavskyi

表 2 叶绿体-SSR 引物的名称、退火温度及检测到的等位基因数
Table 2 The names, annealing temperature and alleles number of chloroplast genome SSR primers
引物
Primers
退火温度
Annealing temperature
检测到的等位基因
No. of alleles
引物
Primers
退火温度
Annealing temperature
检测到的等位基因
No. of alleles
引物
Primers
退火温度
Annealing temperature
检测到的等位基因数
No. of alleles
Wct1 55℃ 3 Wct9 55℃ 5 Wct16 55℃ 3
Wct2 55℃ 5 Wct10 55℃ 6 Wct17 55℃ 3
Wct3 55℃ 4 Wct11 55℃ 9 Wct18 55℃ 7
Wct4 55℃ 4 Wct12 55℃ 4 Wct19 55℃ 6
Wct5 55℃ 5 Wct13 55℃ 3 Wct22 55℃ 3
Wct6 55℃ 4 Wct14 55℃ 6 Wct23 55℃ 4
Wct8 55℃ 5 Wct15 55℃ 5 Wct24 55℃ 5
7期 杨新泉等：六倍体小麦（AABBDD）及其近缘种属野生二粒小麦和粗山羊草叶绿体 SSR遗传差异研究 1327
1.6 数据处理
变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离的微卫星扩增条带
按有为 1，无为 0 进行数据统计后，采用 Nei 等的方
法计算相似系数（GS）[4]：GS=2Nij/（Ni+Nj）
其中，Ni和 Nj分别为 i和 j两材料总等位基因数，Nij
为 i和 j两材料的共有等位基因数。
遗传差异（GD）=1﹣GS，利用 GD 值按不加权
成对群算数平均法（UPGMA）进行聚类分析。
统计分析软件是由中国农业大学小麦育种组开发
的 AGROSYS软件包。
2 结果与分析
2.1 叶绿体 SSR 标记多态性
采用 21个扩增效果好的叶绿体 SSR引物，对 96
份材料在 21 个位点上的叶绿体基因组多态性进行了
研究。在 21个叶绿体-SSR位点上，共检测到 99个等
位基因，每个位点上为 3～9个，平均为 4.71个（表 3）。
由表 3可以看出，斯卑尔脱小麦群体内检测到的等位
基因总数和平均每个位点上的等位基因数分别为 64
和 3.05 个，明显高于密穗小麦（43 和 2.05 个），更
高于普通小麦（37和 1.76个）。分析还发现，在西藏
半野生小麦、野生二粒小麦或粗山羊草中，平均每个
位点上检测到的等位基因数基本接近，分别为2.00个、
2.05和 2.00个，均高于普通小麦（1.76个），表明上
述不同群体内也具有较高的 SSR多态性。
2.2 叶绿体 SSR 标记遗传距离
为了分析不同类型材料群体内（间）在叶绿体基
因组上的遗传差异，利用 99 个叶绿体基因组 SSR 标
记等位基因计算了不同材料间遗传距离（GD）（表 4）。
96个基因型之间的平均遗传距离为 0.5162，最小值为
0，最大值为 1。
就不同类型材料群体内的 GD平均值来看，斯卑

表 3 六倍体小麦（AABBDD）及其近缘种属粗山羊草和野生二粒叶绿体-SSR 标记多态性
Table 3 The polymorphism of Chloroplast genome SSR in hexaploid wheat, wild emmer and Aegilops tauschii
检测到的等位基因 No. of amplified alleles 供试材料
Accessions
材料数
No. of accessions
位点数
No. of polymorphic loci 总数 Total 平均每个位点上的等位基因数 No. of alleles/locus
普通小麦 Common wheat 20 21 37 1.76
斯卑尔脱小麦 Spelt wheat 21 21 64 3.05
密穗小麦 Club wheat 20 21 43 2.05
野生二粒小麦 Wild emmer 10 21 43 2.05
粗山羊草 Aegilops tauschii 9 21 42 2.00
西藏半野生小麦 T. tibetanum 9 21 42 2.00
云南铁壳麦 T. yunnanense 3 21 24 1.14
新疆稻麦 T. petropavlavskyi 4 21 25 1.19
总计 Total 96 21 99 4.71

表 4 六倍体小麦（AABBDD）及其近缘种属粗山羊草和野生二粒叶绿体-SSR 标记遗传距离
Fig. 4 Genetic distance of chloroplast genomic SSR in hexaploid wheat, Aegilops tauschii and wild emmer
普通小麦
Common wheat
野生二粒小麦
Wild emmer
粗山羊草
Aegilops tauschii
斯卑尔脱小麦
Spelt wheat
密穗小麦
Club wheat
西藏半野生小麦
T. tibetanum
云南铁壳麦
T. yunnanense
新疆稻麦
T. petropavlavskyi
普通小麦
Common wheat
0.1363a
(0.0000~0.4286)b

野生二粒小麦
Wild emmer
0.5151
(0.1429~0.7619)
0.3513
(0.0952~0.6190)

粗山羊草
Aegilops tauschii
0.7895
(0.6098~0.9024)
0.7680
(0.6585~0.9512)
0.3181
(0.1000~0.5500)

斯卑尔脱小麦
Spelt wheat
0.5105
(0.0476~0.9048)
0.6206
(0.2857~0.9048)
0.7398
(0.5610~0.9024)
0.5329
(0.0476~0.9524)

密穗小麦
club wheat
0.3824 (0.2381~0.6190) 0.5829
(0.3333~0.7619)
0.8317
(0.6585~0.9512)
0.6178
(0.1905~1.0000)
0.2639
(0.0000~0.5714)

西藏半野生小麦
T. tibetanum
0.4040 (0.0952~0.6667) 0.6111
(0.4286~0.8095)
0.8085
(0.6585~1.0000)
0.6694
(0.1905~0.9524)
0.3479
(0.0476~0.5714)
0.3056
(0.1429~0.5238)

云南铁壳麦
T. yunnanense
0.1378 (0.0000~0.3333) 0.5190
(0.2857~0.6667)
0.7796
(0.6585~0.8537)
0.5624
(0.1429~0.9048)
0.3571
(0.2381~0.5238)
0.3545
(0.0952~0.5238)
0.0952
(0.0476~0.1429)

新疆稻麦
T. petropavlavskyi
0.1639 (0.0476~0.3333) 0.5381
(0.3333~0.7143)
0.7954
(0.6585~0.9024)
0.5471
(0.1429~0.9048)
0.3863
(0.2381~0.5238)
0.3902
(0.0952~0.5238)
0.1270
(0.0000~0.2381)
0.0952
(0.0000~0.1429)
a：遗传距离平均值；b：括号内为遗传距离变化范围
a: Mean genetic distance; b: The data in brackets are the range of genetic distance
1328 中 国 农 业 科 学 40卷
尔脱小麦（0.5329）＞野生二粒小麦（0.3513）＞粗山
羊草（0.3181）＞西藏半野生小麦（0.3056）＞密穗小
麦（0.2639）＞普通小麦（0.1363）＞云南铁壳麦和新
疆稻麦（0.0952和 0.0952）。
从不同类型材料间遗传差异来看，粗山羊草与不
同类型六倍体小麦（AABBDD）之间的 SSR平均遗传
距离为最高（0.7398～0.8085），野生二粒小麦则相对
较小（0.5151～0.6206），说明野生二粒小麦与六倍体
小麦之间存在更近的亲缘关系，这与前人关于二粒小
麦为六倍体小麦细胞质供体的研究结果相印证。
就不同六倍体小麦群体之间的遗传差异来看，斯
卑尔脱小麦与其他不同类型材料之间的SSR平均遗传
距离最高（0.5以上），西藏半野生小麦和密穗小麦次
之。相比较而言，云南铁壳麦、新疆稻麦和普通小麦
之间的 GD平均值最小（0.2以下），这暗示着云南铁
壳麦和新疆稻麦与普通小麦在叶绿体基因组上可能具
有较近的遗传和亲缘关系。
2.3 叶绿体 SSR 聚类分析
为了确定 96 份材料在叶绿体基因组上的遗传关
系，利用 SSR遗传距离矩阵按 UPGMA方法进行了聚
类分析，构建了各供试基因型的亲缘关系图（图）。
聚类结果显示，96份材料可以明显区分为两个大的类
群，9 份粗山羊草单独聚为一组（类群Ⅰ），野生二
粒小麦和六倍体小麦聚为一组（类群Ⅱ）。在类群Ⅱ
内，可划分为 3 个亚组：5 份斯卑尔脱小麦（包括来
自瑞士的 4 份和德国 1 份）归为一组，9 份野生二粒
小麦聚为一组，其他 73份材料归为同一组，其中包括
1份野生二粒、16份斯卑尔脱小麦和所有其他类型的
六倍体小麦。
3 讨论
研究证实，叶绿体基因组是比较保守的，主要以
碱基突变为主[5]。据此，Doyle等提出利用几个叶绿体
微卫星位点并不能准确揭示出物种之间的亲缘和进化
关系[6]。最近，Ishii 等针对中国春小麦的叶绿体基因
组序列设计了 24对微卫星引物，这些引物基本均匀分
布在整个小麦叶绿体基因组上[1]。与核基因组分子标
记相比，叶绿体 SSR多态性较低，但揭示出的遗传信
息并不少[1,6]，可以用于小麦的遗传差异和起源演化研
究。本研究采用叶绿体 SSR分子标记，首次系统分析
了不同类型六倍体小麦（AABBDD），特别是中国特
有小麦叶绿体基因组的遗传多样性，并与野生二粒小
麦和粗山羊草进行了比较分析，获得了一些有价值的
信息。
本试验的叶绿体 SSR标记研究结果显示，斯卑尔
脱小麦群体内的遗传多样性最高，西藏半野生小麦和
密穗小麦中等，普通小麦、新疆稻麦和云南铁壳麦最
小。本文所用普通小麦材料来源比较广泛（包括美国
和法国等国家），但其叶绿体分子标记遗传差异仍然
很小，说明普通小麦的叶绿体基因组遗传基础狭窄，
而斯卑尔脱小麦和西藏半野生小麦等群体内的遗传变
异丰富，并且与普通小麦具有相同的基因组，杂交一
代一般结实正常，可以作为新的细胞质遗传变异来源。
研究还发现，粗山羊草与不同类型六倍体小麦
（AABBDD）之间的 SSR 平均遗传距离为最高
（ 0.7398～0.8085），野生二粒小麦则相对较小
（0.5151～0.6206）。聚类结果也将粗山羊草单独划分
为一个类群，野生二粒与所有六倍体小麦归为另一个
类群，说明野生二粒小麦与六倍体小麦之间存在更近
的亲缘关系，这与前人关于二粒小麦为六倍体小麦细
胞质供体的研究结果相印证[7]，同时也说明这些叶绿
体 SSR引物可以用于小麦的起源和演化研究。
本研究对中国特有小麦的起源和演化提供了一个
新的研究途径，对其有了更深的认识。根据形态学和
细胞学鉴定结果，西藏半野生小麦和云南铁壳麦被确
定为普通小麦的一个亚种，笔者利用核基因组的分子
标记研究结果也支持这一观点。本文对叶绿体基因组
的SSR聚类结果也将西藏半野生小麦和云南铁壳麦与
普通小麦归为同一类群。新疆稻麦是另一个特殊的六
倍体小麦类型，然而对其分类和起源目前还有争议。
Ward等[8]采用 RFLP分子标记，对核基因组研究发现，
新疆稻麦是与其它中国特有小麦明显不同的一个类
群。笔者所在课题组[3]采用核基因组 SSR分子标记研
究表明，新疆稻麦与其它六倍体小麦在 A、B和 D不
同染色体组上均存在很大的遗传差异。根据 AB 和 D
染色体组遗传距离所进行的聚类结果证实，新疆稻麦
是与普通小麦、斯卑尔脱小麦、密穗小麦、西藏半野
生小麦和云南铁壳麦明显不同的一个群体。另外，在
新疆稻麦中检测到较多的群体特有等位基因。据此，
可以认为新疆稻麦的起源比较特殊，值得深入研究（结
果待发表）。细胞学研究结果显示，新疆稻麦的许多
形态学特征如分蘖力差、叶宽大、颖长、外稃显著长
于内稃和小穗基部有基盘等非常类似于波兰小麦。陈
勤等[9]从细胞遗传学角度认为，新疆稻麦是由波兰小麦
与普通小麦杂交再由普通小麦回交后产生的。本文采
用叶绿体基因组微卫星分子标记研究表明，新疆稻麦
7期 杨新泉等：六倍体小麦（AABBDD）及其近缘种属野生二粒小麦和粗山羊草叶绿体 SSR遗传差异研究 1329

图 96 份材料按叶绿体 SSR 标记遗传距离聚类图
Fig. Dendrogram of the 96 accessions constructed from chloroplast genomic SSR marker-based genetic distance
Ⅳ Di9
Ⅳ PI294576
Ⅳ PI348682
Ⅴ Big Head
Ⅴ Rulo
Ⅵ Zang1817
Ⅵ Zang1882
Ⅴ Paha
Ⅴ Faro
Ⅵ Zang1881
Ⅵ Zang1803
Ⅵ Zang1849
Ⅵ Zang1941
Ⅴ Tyee
Ⅴ Line F
Ⅴ Rouge DeLa Gruye
Ⅴ 90455ARS
Ⅴ Tres
Ⅴ W2691
Ⅴ Teremok
Ⅴ Co28
Ⅴ Temple
Ⅴ Malgas
Ⅴ Rely
Ⅵ Zang1807
Ⅴ Elmar
Ⅴ Omar
Ⅴ American Club
Ⅴ Gluclub
Ⅴ Konia
Ⅵ Zang1944
Ⅵ Zang1863
Ⅸ Xinjiang5
Ⅸ Xinjiang1
Ⅰ Fa0428
Ⅰ 99w268
Ⅰ cheynne
Ⅰ portola
Ⅰ 99w307
Ⅰ cs
Ⅰ karl
Ⅰ Lamar
Ⅰ 99w301
Ⅰ wichita
Ⅷ Yunnan15
Ⅸ Xinjiang2
Ⅰ 3214
Ⅷ Yunnan17
Ⅰ 309-1
Ⅸ Xinjiang4
Ⅰ Tam107
Ⅰ Jing 411
Ⅰ Fa 0403
Ⅰ 8201-69
Ⅰ Yecora
Ⅷ Yunnan 18
Ⅳ PI348494
Ⅳ Di1
Ⅳ PI348501
Ⅰ Mian2-285B
Ⅰ NPFP
Ⅱ 26
Ⅰ Hope
Ⅳ Ostar
Ⅳ Di8
Ⅳ Di13
Ⅳ Di10
Ⅳ Hubel
Ⅳ 97Meisi-6
Ⅳ Sertel
Ⅳ Di7
Ⅳ 1994wsc
Ⅳ PI295062
Ⅱ 107
Ⅱ 108
Ⅱ 130
Ⅱ 41
Ⅱ 142
Ⅱ 33
Ⅱ 77
Ⅱ 3
Ⅱ 118
Ⅳ Balmegg
Ⅳ Oslro
Ⅳ Altgold
Ⅳ okerkulmer
Ⅳ Di4
Ⅲ Jing Y207
Ⅲ Jing Ae40
Ⅲ Jing Y202
Ⅲ Jing Y127
Ⅲ Jing Y217
Ⅲ Jing Y121
Ⅲ Jing Y125
Ⅲ Jing Y122
Ⅲ Jing Ae37
1330 中 国 农 业 科 学 40卷
与普通小麦在叶绿体基因组上具有很近的亲缘关系，
支持了陈勤等关于新疆稻麦的起源假说。
4 结论
本研究发现斯卑尔脱小麦和西藏半野生小麦等群
体内的叶绿体遗传变异比普通小麦更丰富；野生二粒
小麦与六倍体小麦以及新疆稻麦与普通小麦之间具有
很近的亲缘关系，这些结果为研究不同小麦种的遗传
差异提供了依据。

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(in Chinese)

（责任编辑 孙雷心）