沙生植物大赖草的遗传多样性与繁殖方式的关系研究

本研究以新疆大赖草保护为前提，对大赖草居群的遗传结构和遗传多样性进行研究。主要目的是：利用细胞学手段（染色体及核型）和分子生物学手段（SSR和ISSR及AFLP分子标记技术）对新疆大赖草居群内和居群间的遗传多样性及克隆多样性进行检测，从染色体的结构和DNA水平阐明其居群内和居群间的遗传变异、克隆结构和交配系统；通过大赖草居群的遗传变异与主导生态因子的初步分析，探讨大赖草居群的遗传变异机制。旨在揭示其遗传多样性状况和变异机理，为新疆大赖草生存和种质资源的保护和利用提供一定的理论依据。

大赖草[Leymus racemosus (Lam.) Tzvel]，属禾本科多年生根茎型草本。它是是兼性克隆植物，具有较强的固沙和降沙能力，对沙丘的固定起着重要的作用。同时，因其穗大、多花、秆强，具有抗干旱、寒冷、盐碱和多种病虫害等特点，是小麦育种中的重要基因材料，对改良遗传基础日益狭窄的麦类作物具有重要意义。本研究以大赖草保护为前提，对大赖草克隆植株的遗传结构和遗传多样性进行研究，主要目的是：利用细胞学手段（染色体及核型）和分子生物学手段（ISSR和AFLP分子标记技术）对新疆大赖草居群内和居群间的遗传多样性进行检测，从染色体的结构和DNA水平阐明其居群内和居群间的遗传变异、变异式样和遗传分化的特点，探讨大赖草居群的遗传变异机制，为新疆大赖草生存和种质资源的保护和利用提供一定的理论参考。.主要研究结果：①细胞学研究显示，大赖草5个居群核型类型都属于2A型，不同居群间随体的有无上，平均臂比、染色体长度比和不对称系数指标上都存在差异；而居群内差异小。②分子标记研究显示（ISSR和AFLP）6个居群多态位点百分率70%~95%之间，在其他多样性指数上（He和I）ISSR略高于AFLP，显示具较高的遗传多样性水平，其中BT居群遗传变异最丰富；Fst遗传分化系数分别为0.1849和0.1009显示大部分变异存在于居群内，聚类分析显示两个相邻的居群间有较高的相似性；③表型遗传多样性研究显示：16个指标在5个居群间和居群内遗传多样性指数均存在较大的变异，其中居群内较高，与分子标记结果一致；而醇溶蛋白研究显示5份居群间材料共分离出19条带纹，只有两条是共有带，多态率为89.47%。居群内共分离出17条谱带，7条为共同带，多态率为58.82%，小于居群间，这个结果与核型研究相似。④同时遗传变异的研究间接反映了大赖草的克隆生长和有性繁殖特性。ISSR与ISSR遗传标记技术具有多态性高、无需活材料、能实现全基因组无偏取样和无组织器官特异性等优点。目前广泛用于克隆植物多样性这类基于基因型鉴定的居群遗传学和分子生态学研究领域分子标记是揭示遗传变异的最好方法，同时信息量大，结果稳定。因此，我们根据分子标记揭示的结果来看，大赖草目前处于较高的遗传多样性水平，主要变异存在于居群个体内部，不同居群间差异不明显，其中BT居群遗传变异最丰富，应该得到很好地保护，作为遗传改良的资源基地。