沙拐枣属遗传结构和DNA亲缘关系的研究

沙拐枣作为干旱荒漠地区的灌木，抗逆性强、有重要的水土保持和防风固沙能力。沙拐枣属牧草不同生境种之间的遗传变异及种系亲缘发生关系尚不清楚。本项目以野生资源天然居群为取样单位，利用叶绿体基因片段（cpDNA）和核基因片段（nrDNA）的序列构建该属的系统树，以全基因组分子标记（SSR/AFLP）进行遗传结构的差异分析。拟从遗传多样性和系统比较出发，明确沙拐枣属不同种之间的遗传多样性和亲缘关系；证实该属中是否存在有天然杂交形成的种；揭示不同生境中的沙拐枣群体遗传结构，以及与生态因子的相关性。研究结果将对沙拐枣引种驯化抗逆优质种源的选择和抗旱牧草新品种培育提供分子遗传学方面的依据；对干旱生态环境下沙拐枣的保护具有重要的指导意义。

沙拐枣属（Calligonum L.）植物在我国主要分布在西北部新疆、甘肃、青海、宁夏和内蒙古的干旱荒漠地带，有重要的水土保持和防风固沙能力。本项目采集了野生天然居群62个近千份新鲜叶片及种子材料。首次对沙拐枣（Calligonum mongolicum）进行了SSR引物筛选，设计开发出了14对遗传多样性高的微卫星SSR引物。随后以其中的7对引物对沙拐枣11个居群160个个体进行SSR群体遗传多样性研究，共得到65条清晰的SSR条带，多态位点百分率为100％，表现出较高的遗传多样性，Shannon’s多样性指数（I）从0.1619到0.2049；AMOVA分析表明居群内的遗传变异为84.32%，而居群间的变异为15.68%，种群间的遗传多样性小，种群内的遗传多样性分化明显。新疆地区种群遗传多样性较低，结果表明生境地理条件不同，遗传多样性水平不同，生态环境多样性也是遗传多样性的重要原因，是对不同环境适应性进化的结果。.对14个种群205个个体的两套叶绿体DNA序列（TrnH-PsbA 和TrnV-TrnM）进行了全部测序，研究了沙拐枣的遗传多样性和种群遗传结构，序列变异组合成6种单倍型（H1, H2, H3, H4, H5和H6）。研究表明新疆地区具有4种以上单倍型，遗传多样性最高；青海和甘肃敦煌地区的种群具有2-4种单倍型；甘肃其余种群、宁夏、内蒙为一个大的组群，共有单倍型1-3种，地理分布刚好为两个地区：新疆地区和新疆以外地区，现代的分布格局既是物种分化的结果，也是迁移、扩散的结果，新疆地区由于地形气候复杂多样，形成了基因交流的重要障碍，造成了东西地域居群之间的强烈分化，遗传多样性丰富；新疆以外地区沙拐枣存在严重的遗传漂泊，种群内和种群间遗传多样性贫乏。.对沙拐枣属18个种进行基因序列片段研究，trnL-trnF单倍型丰富、遗传多样性较高的种主要有沙拐枣、塔里木沙拐枣和阿拉善沙拐枣；trnS-trnG不同种扩增的片段长度不同，沙拐枣的片段最长，塔里木沙拐枣的最短，可开发快速鉴定优质种质资源的PCR分子试剂盒。ITS1a-4通过克隆测序，得到的序列经过比对没有发现变异。成功在兰州和张掖基地成功引种了两种沙拐枣属植物，并进行了基本性状和生理生化测定，和分子实验的结果相一致，对干旱生态环境下沙拐枣的保护、引种驯化抗逆优质种源的选择具有重要的指导意义。