芒属植物核心种质构建与优良抗逆种质筛选

芒属植物因其具有生物质产量和纤维含量高、栽培简便、蕴藏能量高、适应性强、高光效等特点而受到生物质能源界的高度关注。我国的芒属植物资源非常丰富，但将其作为生物质能源开发利用的研究目前还处于空白。针对这种现状，本课题组率先开展了芒属植物资源的调查研究，已收集中国大陆地区的1150份野生资源，建立了种质资源圃，并对其生物学性状和农艺性状进行了较系统的分析。为了更好地保存、评价与利用这些种质资源，本项目拟开展芒属植物核心种质的构建研究：在确定出构建芒属植物核心种质的适宜取样方案和取样比例的基础上，利用其基本数据和表型数据构建其初级核心种质，然后利用表型数据和ISSR标记数据相结合对初级核心种质进一步压缩构建成核心种质库，进而对该核心种质的抗旱、抗冻和耐盐碱等抗逆性进行鉴定，筛选出部分优良种质作为育种亲本利用。旨在为进一步开展芒属植物的合理保存、种质创新、杂交育种等研究提供理论依据和种质基础。

芒属（Miscanthus Anderess）是一类多年生的具C4光合途径的高大禾草，是目前国内外倍受关注的能源植物。该属植物主要分布于东亚、东南亚及太平洋岛屿，少量种类分布于热带非洲地区。中国是其遗传多样性中心之一，分布有7种，其中芒（M. sinensis）、五节芒（M. floridulus），南荻（M. lutarioriparius）和荻（M. sacchariflorus）具备开发利用的价值。湖南农业大学收集了大量野生芒属种质资源。但芒属植物以无性繁殖为主，因此如何保存和利用这些野生种质资源成为了一个重要的科学问题。核心种质是具最小冗余的一个种质资源子集，构建核心种质的目的就是用最小数量的样本代表最多的遗传多样性，有利于提高种质资源的利用效率。目前，核心种质的研究主要集中在小麦、水稻、大豆、玉米、芝麻、柑橘和大麦等粮食作物或经济作物上。而本项目在国内外首次开展了芒属植物核心种质的构建以及优良抗逆种质的筛选研究。首先按芒属种类及其原产地所在植物区系分为23组，根据37个形态学性状数据确定了最佳初级核心种质取样方案：取样规模35%，组内取样方法采用优先并按偏离度取样方法（PD），组内取样比例采用基于对数比例的多样性指数策略（LG）。并构建出一个包含有176份种质的芒属初级核心种质群体。在此基础之上，采用35个SSR标记数据对初级核心种质群体的遗传多样性进行评价，进一步压缩群体规模，构建核心种质。构建核心种质的方法为：将初级核心种质先按种类分组再聚类取样，组内聚类取样方法依据最小遗传相似系数（C），总体取样比例为30%。最终构建的核心种质Core10有53份种质，约占原始种质的11.25%，其中24份M. sinensis、11份M. floridulus、12份M. sacchariflorus和6份M. lutarioriparius。与初级核心种质相比较，该核心种质的平均表型代表性（Rb%）达到了95.34%。通过田间逆境条件下筛选或室内生理生化指标测定，初步筛选获得了一批耐盐碱、抗冻和抗旱能力较强的野生种质，为培育适宜在边际性土壤中栽培的芒属新品种提供了种质基础。