基于叶绿体atpB-rbcL序列探讨猬草属和赖草属植物的系统发育和母系起源

对小麦族猬草属、赖草属(NsXm)、披碱草属(StH)及含不同染色体组(St、H、Ns、E^b、E^e、P、F 、V、W)的近缘二倍体属共46个类群的叶绿体基因间隔区atpB-rbcL序列进行系统发育分析,探讨猬草属和赖草属植物系统发育关系及母系起源。结果显示,1)猬草属模式种H. patula与拟鹅观草属和披碱草属物种聚为一支,表明H. patula与披碱草属植物亲缘关系近,其母本来源为含St染色体组的拟鹅观草属物种;2)猬草、长芒猬草、4个新麦草属物种及滨麦和所有欧亚分布的赖草属物种聚在一支,说明猬草、长芒猬草与欧亚赖草亲缘关系较近,其母本供体来自含Ns染色体组的新麦草属物种;3)高丽猬草和东北猬草与北美赖草及冰草属、旱麦草属、大麦属物种处于同一分支,表明高丽猬草和东北猬草与北美赖草具有较近亲缘关系,其母本供体为未知来源的Xm染色体组。研究结果支持将H. patula组合到披碱草属中,猬草、长芒猬草、高丽猬草和东北猬草应组合到赖草属中。     

拟鹅观草属与鹅观草属和披碱草属属间及种间杂种的细胞学研究

为探讨在二倍体拟鹅观草属物种中St基因组的分化及其系统关系,本试验通过对3个二倍体拟鹅观草的种间杂种及黎巴嫩拟鹅观草和托瑞拟鹅观草与4个四倍体鹅观草属物种(StY)和3个披碱草属(StH,StYW)物种的属间杂种F₁花粉母细胞减数分裂中期I染色体配对行为及繁育特性进行分析。结果表明,1)中东的拟鹅观草二倍体物种(黎巴嫩拟鹅观草和托瑞拟鹅观草)中St染色体组与来自北美的物种(穗状拟鹅观草)可能存在差异;2)St染色体组在鹅观草属物种中(StY)和在披碱草属物种中(StH,StYW)均存在一定程度的变异,具有一定程度的分化;3)St染色体组与Y染色体组具有一定程度的同源性,亲缘关系较近,而与H染色体组的关系较远。     

用nrDNA ITS序列探讨小麦族含StH基因组物种的系统发育

小麦族中具StH基因组的物种被包含在广义披碱草属中。本研究利用nrDNA ITS序列,采用最大简约法、最大似然法和基于MJ算法的网状结构分析,对16个不同地理分布和形态特征的具StH基因组组成的物种及8个含St和H基因组的拟鹅观草属和大麦属的二倍体物种进行了系统发育分析。结果表明,1)过去归属于裂颖草属和猬草属的物种大松鼠尾巴草、瓶刷草和猬草与披碱草属物种关系较近,应当划入披碱草属中;2)北美的StH基因组物种聚类在一起,其亲缘关系较近,它们与欧亚大陆的StH基因组物种存在较大变异和分化;3)具StH基因组物种较大程度的变异和分化与物种的地理分布有关;4)St基因组和H基因组的二倍体物种分别存在较大的分化。同时本研究还讨论了造成小麦族StH基因组物种变异和分化的可能原因。     

属间及种间杂种的细胞学研究

为探讨在二倍体拟鹅观草属物种中Ｓｔ基因组的分化及其系统关系，本试验通过对３个二倍体拟鹅观草的种间杂种及黎巴嫩拟鹅观草和托瑞拟鹅观草与４个四倍体鹅观草属物种（ＳｔＹ）和３个披碱草属（ＳｔＨ，ＳｔＹＷ）物种的属间杂种Ｆ１ 花粉母细胞减数分裂中期Ｉ染色体配对行为及繁育特性进行分析。结果表明，１）中东的拟鹅观草二倍体物种（黎巴嫩拟鹅观草和托瑞拟鹅观草）中Ｓｔ染色体组与来自北美的物种（穗状拟鹅观草）可能存在差异；２）Ｓｔ染色体组在鹅观草属物种中（ＳｔＹ）和在披碱草属物种中（ＳｔＨ，ＳｔＹＷ）均存在一定程度的变异，具有一定程度的分化；３）Ｓｔ染色体组与Ｙ 染色体组具有一定程度的同源性，亲缘关系较近，而与Ｈ染色体组的关系较远。     

光穗鹅观草的染色体组组成

为了研究小麦族鹅观草属光穗鹅观草 (2n=4x=28)的染色体组组成,本研究成功地获得了它与斯皮卡他草 (2n=2x=14, St)、长芒鹅观草(2n=4x=28, StY)和鹅观草(2n=6x=42, StYH)的属、种间杂种,对亲本和杂种F1花粉母细胞减数分裂中期I染色体配对行为进行了分析.结果表明:光穗鹅观草是严格的异源四倍体,拥有St和Y两组完全不同的染色体组;与长芒鹅观草的染色体组同源,有较近的亲缘关系;是鹅观草属有效的物种.     

不同来源SSR和EST-SSR在披碱草属和鹅观草属物种中的通用性分析

披碱草属和鹅观草属是禾本科小麦族两个重要的多年生属,其种属界限及系统关系一直存在争议,是其种质资源利用的难点。本研究基于小麦族中不同来源的已开发的SSR标记,筛选出在披碱草属和鹅观草属中高通用性的SSR标记,为其生物系统关系研究提供重要参考。试验选用了来自小麦族小麦、大麦、披碱草属、拟鹅观草属及赖草属5个属的230个SSR和EST-SSR标记对小麦族St、H、Y基因组的23个物种进行了SSR扩增及通用性分析。结果表明,1)在筛选的230个标记中,163个(70.87%)SSR和EST-SSR标记能在所有的供试物种中扩增出清晰的条带,在披碱草属和鹅观草属等物种中表现出了较高的通用性;2)在扩增出的163个标记中,EST-SSR(87.60%)比基因组SSR(49.50%)标记在种属间表现出了较高的通用性,而基因组SSR标记(85.98%)则比EST-SSR(79.37%)标记表现出更高的多态性;3)163个标记在供试物种中共扩增出579个清晰条带,其中多态性条带为533个,多态性比率为92.05%;每个标记扩增的条带数变化为111条,平均扩增条带数为3.55条;4)基于UPGMA聚类结果与供试物种的基因组之间表现出了较高的相关性,相同或相似基因组物种间表现出较近的亲缘关系,其中H基因组与St基因组的亲缘关系较远,H基因组二倍体物种与其他物种也表现出了较远的亲缘关系。本研究选用的5个属的SSR和EST-SSR标记均能在披碱草属和鹅观草属物种中扩增,最后共筛选出了163个高通用性的SSR和EST-SSR分子标记,揭示了供试物种及不同基因组间的亲缘关系,为下一步披碱草属和鹅观草属的种属关系及系统学研究提供了重要参考。     

无芒仲彬草与鹅观草杂种的细胞学和形态学研究

无芒仲彬草分布于我国西部,属多年生六倍体植物,将其与鹅观草(2n=42,SSH－HYY)进行杂交,对亲本及杂种F₁代花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对行为及形态学进行研究。结果表明,杂种F₁减数分裂染色体配对平均构型为:无芒仲彬草×鹅观草21.65Ⅰ+10.13Ⅱ+0.06Ⅲ(C-值=0.34),双亲有两个染色体组,其中-组具有较高的同源性,另-组亲缘关系较远,杂种穗部特征-般介于双亲之间。     

硬秆仲彬草杂种后代减数分裂的观察

硬秆仲彬草〔Ｋｅｎｇｙｉｌｉａｒｉｇｉｄｕｌａ（ｋｅｎｇ）Ｊ．Ｌ．Ｙａｎｇ,ＹｅｎｅｔＢａｕｍ〕是分布于我国西部的一种多年生六倍体植物。将其与犬草〔Ｅｌｙｍｕｓｃａｎｉｎｕｓ（Ｌ．）Ｌ．,２ｎ＝２８,ＳＳＨＨ〕、鹅观草（ＲｏｅｇｎｅｒｉａｋａｍｏｊｉＯｈｗｉ,２ｎ＝４２,ＳＳＨＨＹＹ）、糙毛仲彬草〔Ｋ．ｈｉｒｓｕｔａ（Ｋｅｎｇ）Ｊ．Ｌ．Ｙａｎｇ,ＹｅｎｅｔＢａｕｍ,２ｎ＝４２,ＰＰＳＳＹＹ〕３个种进行了杂交,对亲本及杂种Ｆ１代花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对行为进行了观察。减数分裂平均构型分别为：Ｅ．ｃａｎｉｎｕｓ×Ｋ．ｒｉｇｉｄｕｌａ２４．０８Ⅰ＋５．２８Ⅱ＋０．１２Ⅲ;Ｒ．ｋａｍｏｊｉ×Ｋ．ｒｉｇｉｄｕｌａ１７．２２Ⅰ＋１１．８１Ⅱ＋０．２８Ⅲ＋０．０８Ⅳ;Ｋ．ｒｉｇｉｄｕｌａ×Ｋ．ｈｉｒｓｕｔａ４．３２Ⅰ＋１７．４５Ⅱ＋０．５８Ⅲ＋０．２１Ⅳ＋０．０４Ⅴ。根据以上结果,结合种的形态特征,硬秆仲彬草从鹅观草属（ＲｏｅｇｎｅｒｉａＣ．Ｋｏｃｈ）拟冰草组（ＰａｒａｇｒｏｐｙｒｏｎＫｅｎｇ）中组合到仲彬草属（ＫｅｎｇｙｉｌｉａＹｅｎｅｔＹａｎｇ）是正确的。     

三种鹅观草的生物系统学研究

通过对鹅观草属犬草组长芒鹅观草、缘毛鹅观草和鹅观草3个种及其种间杂种的形态变异、染色体配对行为和繁育特性进行研究,探讨这3个种的亲缘关系.F1植株的外形趋于两亲本之间.在减数分裂过程中,亲本种染色体配对正常.杂种F1的染色体配对数较高,平均构型:R.pendulina × R. dolichathera为0.56 Ⅰ+13.72 Ⅱ;R.dolichathera × R. kamoji为7.58 Ⅰ+13.58 Ⅱ+0.04Ⅲ+0.04Ⅳ,杂种高度不育.结果表明:1)这3个种是独立的生物学种,拥有两组相似的基本染色体组StY.2)R.dolichathera与R.pendulina的亲缘关系较它们分别与R.kamoji的亲缘关系更近.     

披碱草属8种野生牧草居群穗部形态多样性

采用14项穗部性状对披碱草属8种（Elymus spp.）101个野生牧草居群的形态多样性进行研究。结果表明,采自同一地区不同种的各居群之间以及采自不同地区同一种的各居群之间表现型均存在一定的差异。8个披碱草属牧草种间存在差异,14项穗部性状中,肥披碱草（E.excelsus）有9个性状(穗长、穗宽、小穗长、小穗宽、小穗数、每穗轴小花数、第一外稃芒长、第一颖长、主穗轴第一节间长)均为最大值;黑紫披碱草（E.atratus）的穗宽、第一外稃长、第一颖芒长3个性状均为最小值;变异系数大小依次为第一颖芒长>旗叶与穗基部长度>第一颖长>主穗轴第一节间长>第一颖宽>第一外稃芒长>穗宽>小穗数>每穗轴小花数>小穗宽>穗长>小穗长>第一外稃长>第一内稃长。8个披碱草属牧草居群总遗传多样性指数为垂穗披碱草（E.nutans）>老芒麦（E.sibiricus）=披碱草（E.dahuricus）>麦薲草（E.tangutorum）>肥披碱草>圆柱披碱草（E.cylindricus）>短芒披碱草（E.breviaristatus）>黑紫披碱草;居群平均遗传多样性指数为老芒麦>肥披碱草>垂穗披碱草>披碱草>黑紫披碱草>短芒披碱草>圆柱披碱草>麦薲草;表型分化系数为麦薲草>圆柱披碱草>垂穗披碱草>披碱草>老芒麦>肥披碱草>短芒披碱草>黑紫披碱草;8个披碱草属牧草的多样性是由居群内和居群间多样性共同引起的,不同物种其多样性二者所占的比例是各不相同的。     

大通河上游16种多年生禾草引种试验研究

为筛选出适宜在青海祁连山大通河上游地区种植的多年生牧草,以丰富人工草地的建植、快速恢复黑土滩退化草地,于2012年引进了适于青藏高原栽培的16种禾本科牧草,采用随机区组试验,对不同品种在该地区的适应性、生产性能及营养价值进行了研究与综合评价。3年的研究结果表明:虉草不能越冬,其余15个牧草品种能安全越冬;青牧1号老芒麦、同德老芒麦、川草2号老芒麦无法完成生育期,其余12个牧草品种能完成生育期。2013-2014年青牧1号老芒麦地上植物量最高,为479.13 g/m²,阿坝披碱草次之。阿坝披碱草种子产量最高,为98.30 g/m²。梭罗草营养价值显著高于其他牧草品种。将高度、地上植物量、地下植物量、草籽产量、粗蛋白含量用模糊数学隶属函数综合评价,结果为:阿坝披碱草、垂穗披碱草、青海扁茎早熟禾、青海草地早熟禾、青海中华羊茅、同德短芒披碱草综合价值高,适宜在青海祁连山区推广种植。     

高寒草原生态草种梭罗草研究现状

梭罗草Kengyilia thoroldiana为禾本科多年生草本植物,具有抗寒、耐旱、抗风沙和高产等特性,极适应于寒冷干旱的高寒草原生境,是进行三江源地区高寒草原生态保护和植被恢复的优良草种。就近年来国内关于梭罗草的研究现状和存在的主要问题进行了综述,同时讨论了其作为高寒草原乡土生态草种在未来生态治理中的地位和应用前景。     

基于SSR标记的小麦族St、H、Y基因组六倍体物种遗传变异及种间亲缘关系研究

小麦族含有St、H、Y基因组的物种是禾本科小麦族最大的一个类群,它们不仅包含许多优良的牧草资源,还含有许多优异的抗逆基因资源,是牧草和麦类作物育种重要的基因库,具有重要的经济和生态价值。然而该类群物种的种属界限及系统关系一直存在争议,特别是六倍体物种间的亲缘关系争议较大,相关的研究还较少,其限制了该类群物种种质资源的进一步开发利用。研究小麦族St、H、Y基因组六倍体物种种间亲缘关系可为该类群物种的遗传多样性、种属关系及系统演化关系等提供重要参考。系统收集具有StHY、StStY、StStH、StHH基因组组成的六倍体物种25个,选用具有高通用性的SSR分子标记对其种间遗传变异、分化及亲缘关系进行分析。研究结果表明:1)27对SSR引物在46份供试材料中扩增出条带共229条,其中多态性条带213条,比率为93.01%;2)Dice遗传相似系数表明供试材料间的系数变异为0.479~0.981,平均值为0.670;StHY、StStY、StStH和StHH不同基因组组成物种内的相似系数变化分别为0.544~0.981、0.509~0.899、0.530~0.843和0.550~0.827,平均值分别为0.722、0.700、0.663、0.677;其揭示了供试物种之间存在丰富的遗传变异和不同程度的种间分化;3)聚类分析结果表明,不同基因组组成的物种间亲缘关系相对较远,相同基因组组成物种基本上能聚在一起且表现出不同程度的分化类型,其中StHY物种间分化最为显著,并与其形态特征表现出一定的一致性; 4)进一步明确了国产的披碱草属六倍体物种均为StHY基因组组成。研究结果揭示了供试的不同基因组组成的六倍体物种之间具有丰富的遗传多样性和明显的种间分化,其中StHY物种可明显分化成3种类型;相同或相似基因组组成的物种间表现出了较近的亲缘关系,研究结果支持基于基因组组成的分类体系对该类群物种分类地位的划分。     

仲彬草属物种细胞质基因组PCR-RFLP分析

应用PCR-RFLP技术对32份仲彬草属和2份外类群共34份材料细胞质基因组DNA进行遗传变异分析。选用的16个引物中4个叶绿体引物和5个线粒体引物可扩增出稳定而明显的PCR产物,其扩增产物用15种限制性内切酶进行酶切。结果发现,所有的135种引物/酶组合中,得到清晰稳定的83种引物/酶组合,其中在32份仲彬草属材料中有40种引物/酶组合(占48.2%)能检测到多态性,但多态性水平较低。32份仲彬草属物种间的遗传相似系数在0.833以上,平均值为0.903。聚类分析表明,细胞质基因组PCR-RFLP标记能将全部供试材料区分开,32份仲彬草属材料聚为4类。同种不同居群细胞质间的遗传变异很小,分别聚在一起;种间的细胞质遗传差异大于种内不同居群间的遗传差异;而形态相似、地理分布一致的物种有聚类在一起的倾向。因此,利用细胞质基因组PCR-RFLP标记不仅可检测到仲彬草属种间多态性,也可检测到种内多态性。细胞质基因组PCR-RFLP标记能为仲彬草属物种系统学研究提供有价值的资料。