全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 25(3)：249—253 2005年 5月
应用RAPD特异标记分析拟鹅观草属
部分物种的基因组组成
丁春邦，周永红，杨瑞武，张 利，郑有良
(四川农业大学小麦研究所，四川都江堰 611830)
摘 要：选用小麦族中8个基本基因组(E、H’1、P、St、W、Ns、R)的特异 RAPD引物进行 PCR扩增检测，分析
PsP“ 0r0P r gracillima、P．kosaninii、Roegneria alashanica和R．magnicaespes这 4个四倍体物种的基因
组组成。结果表明：P．gracillima、P．kosaninii、R．alashanica和R．magnicaespes中除了含有 St或经修饰的
St基因组外，都不含 E、H、1、P、W、Ns和 R基因组，由此推断 P．gracillima和 P．kosaninii至少含有一个 St
或经修饰的St基因组，另一个基因组是否为 Y基因组，需要进一步研究证实。结合前人细胞遗传学研究的结
果，推断R．alashanica和R．magnicaespes为同源四倍体或部分同源四倍体，其基因组组成为 StStStSt或
SttSttStzStz。因此，结合外部形态特征以及前人细胞遗传学、分子标记研究和核型分析的结果，推断R、alas—
hanica和R．magnicaespes与P．elytrigioides一样，也可能是在中国分布的四倍体拟鹅观草属物种，为系统整
理和研究国产拟鹅观草属物种及其地理分布提供了DNA分子水平上的资料。
关键词：拟鹅观草属；RAPD；基因组特异标记；基因组组成
中图分类号：Q943．2 文献标识码：A 文章编号：l000—3142(2005)03—0249—05
The genome constitutions of some Pseudoroegneria
species assessed by Renome-specitic l ●n■
一 一 一
RAPD markers
DING Chun—bang，ZHOU Yong—hong，YANG Rui—v u，
ZHANG Li，ZHENG You—liang
(Triticeae Research Institute，Sichuan Agricultural University，Dujiangyan 61 1830，China)
Abstract：To analyze the genome constitutions of four tetraploid species，i．e．PsP“ 0r0 Pr 口gracillima，P．
kosaninii，Roegneria alashanica and R．magnicaespes，eight different genome—specific RAPD primers were se—
lected for PCR amplification reaction．The results indicated that these four tetraploid species had the St or
slightly modified St genome but lacked the E，H，I，P，W and Ns genomes．It was concluded that P．gracillima
and P．kosaninii contained at least one St or slightly modified St genome，while the other genome needed to be
further studied if it was Y genome．According to genome-specific RAPD markers and the studies on cytogenet—
ics，R．alashanica and R．magnicaespes were both auto—or allo—tetraploid species with StStStSt or Stl St1StzStz
genomes．Therefore，it may suggest that R．alashanica and R．magnicaespes may be the species of Pseudor—
oegneria in China based on the morphology，cytogenetics，molecular marker and karyotypes．This study will al—
SO provide DN人 molecular data for classification of PsP“ 0r0P ”Pr n in China．
Key words：PsP“ 0r0e Pr n；RAPD；genome—specific markers；genome constitutions
收稿 日期：2004—04—08 修订 日期：2004—07—20
基金项目：国家自然科学基金(30270099)；四川省教育厅、科技厅资助项目。
作者简介：丁春邦(1 966一)。女。四川富顺县人．博士生．副教授，主要研究方向：植物细胞遗传学与生物系统学。
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25O 广 西 植 物 25卷
拟 鹅观 草属 (PsP“doroPg Pr Ⅱ(Nevski)A．
LOve)是 LOve(1980)以 Nevski(1934)隶属于冰草
属 (Agropyron Oaertn．)偃 麦 草 亚 属 (subgen．
Elytrigia Desv．)的拟鹅观草组(sect．Pseudoroeg—
neria Nevski)为基础，以 P5 “doroPg 7zPr strigosa
(M．Bieb．)A．LOve为模式建立的禾本科(Poaceae)
小麦族(Triticeae)的一个多年生小属，约 15～2O
种，主要分布于中东、高加索、中亚以及北美西部。
本属植物多为草原和草甸的组成成分，是优良的牧
草，并具有抗寒、抗旱的特性，是禾谷类育种家和牧
草学家利用的重要基因资源。
根据 LOve(1984)和 Dewey(1984)的分类系统，
拟鹅观草属的基本基因组为 St基因组，有二倍体
(2n=14，StSt)、同源四倍体(2n=28，StStStSt)和
部分同源四倍体(2n=28，St。St。St St )。St基因组
是小麦族中一半以上物种的基因组供体，St基因组
与其它基因组组合，构成了一些多倍体属，比如披碱
草属(Elymus L．)、偃麦草属(Elytrigia Desv．)、鹅
观草属(Roegneria C．Koch．)、仲彬草属(Kengyilia
Yen et Yang)、猬草属(Hystrix Moench)、裂颖草
属 (Sitanion Raf．)和蓝 茎草属 (Pascopyrum A．
LOve)(Dewey，1984)。然而，拟鹅观草属物种的染
色体数目和基因组组成还没有完全被确定，比如：
P．gracillima(Nevski)A．LOve和 P．kosaninii(Na—
helek)A．LOve的基因组组成。
在中国，拟鹅观草属 目前 只有 P．strigosa(M．
Bieb．)A．LOve和 P．cognata(Hacke1)A．LOve两个
物种，但《中国植物志》(郭本兆，1987)和各地方植物
志中都未记载这个属。在小麦族 的系统分类研究
中，发现分布于我国的阿拉善鹅观草(R．alashanica
Keng)、昌都鹅观草(R．elytrigioides Yen et J．L
Yang)和大丛鹅观草(R．magnicaespes(D．F．Cui)U B．
Cai)这3个四倍体物种在形态上与拟鹅观草属的特
征极为相似(颜济等，1984；崔大方，1990；蔡联炳，
1997)。Lu(1994)应用细胞遗传学的方法对昌都鹅观
草(R．elytrigioides)的基因组进行了分析，发现它的
基因组为 St1 St1 St2St2，按 照 bve(1984)和 Dewey
(1984)的观点，已把它从鹅观草属组合到拟鹅观草属
中P．elytrigioides(Yen et J．L．Yang)B．R．Lu。周永
红等(1999a)选用鹅观草属 26个物种进行了RAPD
分析，发现阿拉善鹅观草和大丛鹅观草与其余分析的
24个鹅观草属物种存在着极大的遗传差异。张新全
等(1999)的细胞遗传学研究表明，阿拉善鹅观草和大
丛鹅观草含有一个 St基因组而不含 Y基因组，另一
个基因组到底是什么还需进一步研究。
本世纪 9O年代初发展起来的随机扩增多态性
DNA(RAPD)技术为植物系统与进化和遗传变异研
究提供了新的手段(Wiliams等，1990；周永红等，
1999b；Zhou等，2000a，2000b)。Wei等(1995)用
RAPD方法对小麦族中 8个基本基因组(E、H、I、P、
St、W、Ns、R)之间的关系进行研究，所得结论与经
典细胞遗传学方法所得结论相吻合，并且发现了29
个这些基因组特异的RAPD片段，同时将这些特异
片段应用于多倍体物种基因组组成分析。本试验在
Wei和 Wang的研究基础上，选用小麦族中 8个基
本基因组的特异 RAPD引物进行 PCR扩增检测，
分析 P．gracillima、P．kosaninii、R．Ⅱlashanica和
R．magnicaespes这4个四倍体物种的基因组组成。
1 材料和方法
1．1材料
为了探讨 P．gracillima、P．kosaninii、R．Ⅱlas—
hanica和R．magnicaespes这 4个四倍体物种的基
因组组成，本试验选用了拟鹅观草属(含 St基因组)
的4个二倍体物种(P．spicata(Pursh)A．L6ve、P．
strigosa(M．Bieb．)A．LOve、P．1ibanotica(Hacke1)
A．LOve、P．stipi folia(Zern．ex Nevski)A．LOve)和
3个四倍体物种(P．geniculata(Trin．)A．LOve、P．
tauri(Boiss& Ba1．)A．LOve、P．elytrigioides(Yen
et J．L．Yang)B．R．Lu)以及含 E基因组的二倍体
物种 Elytrigia bessarabicum(Savu1．& Rayss)A．
LOve、含 H基因组的二倍体物种 Hordeum stenos—
tachys Godr．、含 P基因组的二倍体物种 Agropy—
roTl cristatum(L．)Oaertn．、含 I基因组的二倍体物
种 Hordeum bulbosum L．、含 R基因组的二倍体物
种Secale cereale L．、含 Ns基因组的二倍体物种
P Ⅱ￡^ ro ￡Ⅱ j uncea(Fisch．)Nevski和含 W 基
因组的二倍体物种 A“s￡rⅡzo r“ retrofracture
(Vickery)A．LOve作对照。所用材料的编号、分类
群、染色体数目、基因组组成、采集地及凭证标本列
于表 1。所有材料均种植于四川I农业大学小麦研究
所多年生种质圃，腊叶标本保存于四川I农业大学小
麦研究所植物标本室(SAUTI)。
1．2方法
每份材料取约3 g新鲜幼嫩叶片用于DNA提
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3期 丁春邦等：应用RAPD特异标记分析拟鹅观草属部分物种的基因组组成 251
取，总DNA的提取参照 Sharp等(1988)的方法。
选用 Wei等(1995)发现的小麦族中 8个基本基因
组(E、H、I、P、St、W、Ns、R)的特异 RAPD引物。
PCR扩增反应在 25 L反应体系中进行：1×PCR
buffer(10 mmol／L Tris—HCI，pH8．3，50 mmol／L
KC1。0．001％ gelatin)，1．5 mmol／L MgCI2，dNTP
各 100~mol／L，特异引物0．2／lmol／L，Taq DNA聚
合酶 1 U，模板 DNA 20 ng，上覆 25 L液体石蜡
油。在PTC一200 PCR仪中按下列程序进行扩增反
应：94℃预变性 3 min，每循环 94℃变性 1 min，36
℃退火 1 min，72℃延伸 2 min，共 5O个循环。完成
最后一个循环后，在72℃延伸10 min。以1×TAE
为缓冲液，将扩增产物在含有 0．5 mg／L溴化乙锭
(EB)的1％琼脂糖凝胶中电泳分离。凝胶成像仪
Gel Doe 2000TM(Bio—Rad)上观察照像。分子量大
小用 100 bp DNA标记。
表 l 供试材料
Table 1 Materials used in this study
2 结果与分析
本试验根据Wei等(1995)的研究结果，选用了
8个特异RAPD引物，即OPB-08 。(St特异)、OPC一
152 。(E特异)、OPW一057。(H 特异)、OPM一07 (I
特异)、OPH一01 。(R特异)、OPC一08。 (P特异)、
OPC一09 (Ns特异)和 OPR一16 (W 特异)，用这 8
个引物对供试的18份材料进行PCR扩增，扩增结
果列于表 2。
从表2可以看出，OPB-08㈨(St特异)在 1～11
号材料中都有特异性条带，而在其它材料中则没有
(图 1)，说明 P．gracillima、P．kosanini、R．alas—
hanica和R．magnicaespes这4个四倍体物种中至
少含有一个St或经修饰的St基因组。其余7个引
物 OPC一15。 。(E特异)、OPW一05 。(H特异)、OPM—
O7 (I特异)、OPH一01 5。(R特异)、OPC一08。 (P特
异)、OPC一09Ⅲ(Ns特异)和 OPR一165 。(W 特异)在
P．gracillima、P．kosaninii、R．alashanica和 R．
magnicaespes中都没有相应的特异性条带出现，而
在其它材料中则有各自相应的特异性条带出现，说
明 P．gracillima、P．kosaninii、R．alashanica和R．
magnicaespes中都不含E、H、I、P、W、Ns和R基因
组。由此推断 P．gracillima和P．kosaninii至少含
有一个St或经修饰的St基因组，另一个基因组是
否为 Y基因组，需要进一步研究证实。张新全等
(1999)通过细胞遗传学研究，发现R．alashanica和
R．magnicaespes含有一个 St基因组，而不含 Y基
因组。因此，可以推断 R．alashanica和 R．magni-
caespes为同源四倍体或部分同源四倍体，其基因组
组成为StStStSt或Stl Stl St2St2。
近年来，L6ve(1984)和Dewey(1984)等以基因
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252 广 西 植 物 2j卷
组作为划分小麦旗属的标准．拟鹅观草属含s{基因
组．鹅观草属台 Y或 HY基因组 Lu(1 994)根
据基因组分析的结果．已把 R．e／ytrigioides从鹅观
草属组台刮拟鹅观革属中P．elytrigivides 在形态
L．R．“』 h“tfi 、R JH Ⅲ(acspea和 P．eIytri
，r．id 都为多年生丛生草率，穗状花序疏橙，狭长，
小穗单生，紧贴穗轴，这些特征都与拟鹅观草属的特
征相似 P．eL3,t~rigiolde．~与 R．ulashanica的区别
仅在于其根状茎显著较长．穗较长且小穗数较多(5
～ 1 2枚)(颜济等，1 984)，而R．nlagnlcaespe s与R．
“hLshmm“的区别在于其秆基部草质不坚硬．形成
较大的草丛．小穗轴密被微毛(崔大方．1 g90)。蔡联
炳(I 997)从形态上把 P．elytrigwides处理为 R．
J shanica的一变种。
表 2 基因维特异性 RAPD标记的结果
Tahie 2 Amplific~ion resu[I s gene rated by Rename-specific RAPD n1arker
注： 十”表示有特 性俯r“一 表示无特异 1：带。
No1c “一 indiealc the presence uf Lhe genom~s1]ecifi c n_ rk Pr；”一”indicale 1he absence u『lhe Renome-spe~in⋯ a rker
图 l由引物 0【’B-0850-)(St特异)扩增产生Ij勺RAPD图谱
Fig．1 RAPD polymorphism generated by primer OPBⅧ08s (for St)
材革=}编号同表1，M代表DNA ktrI 100 bp DNA Ladder us The material orderIron11 tO18⋯ described
in l} order as in Tahie 1 M：G eneRuI crr 10O bp DNA Ladder PIu3 ma rker．
丁春揶等(2004)通过棱型分析．发现R，ulashan
。Ⅲ和R．magnlcaespes的核型与P．elytrigi~tides的核
型相似，均为2A型．根据OintIH1B(1 953)的结论“基因
组与核型有平行的演化性质”．推断R．ah*shanit“和
R．magnicuespes具有与P．elytrigioides相似的基困
组，即含有 S1．StlSI：Sb基因组。
因此．从本试验RAPD特异标记分析的结果与
前人细胞遗传学(张新全等，I999)和分子标记研究
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3期 丁春邦等：应用 RAPD特异标记分析拟鹅观草属部分物种的基因组组成 253
(周永红等，l999)的结果以及核型分析和外部形态
特征看，R．ala shanica和 R．rnagnicaespes与 P．
elytrigioides一样，也可能是在中国分布的四倍体
拟鹅观草属物种，有必要将 R．ala shanica和 R．
magnicaespes从鹅观草属组合到拟鹅观草属中，这
需要进一步的研究证实。
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