小麦族披碱草属、鹅观草属六倍体物种分子系统学研究

披碱草属、鹅观草属是禾本科小麦族中两个重要的多年生属，不仅包括许多重要的牧草资源，还是麦类作物遗传改良的重要基因库。然而它们种属间的系统关系一直存在争议，其生物系统学关系也是禾草学家长期研究的热点，但关于穗部形态变异较大的六倍体物种（含St、H、Y基因组）的系统研究较少。本研究通过分子标记、细胞核、叶绿体和线粒体基因序列分析等手段，研究世界范围内披碱草属和鹅观草属六倍体物种的分子系统学关系，探讨：(1)该类群六倍体物种的遗传变异及种间亲缘关系；(2)六倍体物种St、H、Y基因组的遗传分化；(3)六倍体物种的系统发育与进化关系。本研究将为客观认识披碱草属和鹅观草属六倍体物种的遗传多样性、植物多倍体的起源和演化研究、以及种质资源的保护和利用提供理论依据。

披碱草属、鹅观草属是禾本科小麦族中两个重要的多年生属，不仅包括许多重要的牧草资源，还是麦类作物遗传改良的重要基因库。然而它们种属间的系统关系一直存在争议，其生物系统学关系也是禾草学家长期研究的热点，但关于穗部形态变异较大的六倍体物种（含St、H、Y基因组）的系统研究较少。本研究通过分子标记、细胞核、叶绿体和线粒体基因序列分析等手段，研究了世界范围内披碱草属和鹅观草属六倍体物种的遗传变异、种间亲缘关系及分子系统学关系。主要结论如下：（1）基于SSR、AFLP及SRAP标记分析表明披碱草属、鹅观草属六倍体物种间存在丰富的遗传多样性；三种标记的聚类分析均得到相似的结果，相同或者相似基因组物种能聚在一起；具有StHY基因组的物种表现出了明显的分化，聚类分析将其明显的分为3类，即E. dahuricus类、E. nutans类及R. kamoji类，这种分化与其形态学特征间表现了高度的一致；（2）披碱草属、鹅观草属六倍体物种不同类型的ITS序列之间协同进化不完全，并呈现出偏向St类型的进化趋势； St基因组与H基因组之间的关系较远；StHY基因组物种间存在分化，可能与其不同的系统演化途径及不同的亲本来源有关；（3）披碱草属、鹅观草属六倍体物种的母本供体基因组均来自于拟鹅观草属的St基因组；拟鹅观草属二倍体物种间存在分化，不同的St基因组物种参与了披碱草属、鹅观草属六倍体物种的形成；（4）六倍体物种的St、H、Y基因组之间存在明显的分化，DMC1基因序列的H拷贝类型的变异最大；六倍体物种中St、H拷贝类型序列的多态性均明显小于相关二倍体物种，这可能表明少数几个St及H基因组二倍体物种参与了六倍体物种的形成。本研究结果为客观认识披碱草属和鹅观草属六倍体物种的遗传多样性、植物多倍体的起源和演化研究、以及种质资源的保护和利用提供了理论依据。