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芝麻种质资源遗传多样性研究

张鹏

   芝麻(Sesamum indicum L.)属胡麻科胡麻属,一年生草本植物,是世界上最古老的油料作物之一。芝麻是我国四大油料作物之一,是重要出口创汇农产品。芝麻应用价值广泛,但种质资源的研究还很落后。前人曾借助形态、农艺性状和同工酶等方法对芝麻种质资源多样性进行研究,但受环境、标记数量等因素影响使芝麻遗传多样性研究一直受到限制。近年来,不受环境影响的DNA分子标记已在部分芝麻遗传变异研究中得到应用。本研究首次运用SRAP和EST-SSR两种新型分子标记对来自国内外192份芝麻品种遗传多样性进行评价并予以分类,在此基础上比较了两种标记在芝麻遗传多样性研究中的有效性;同时分析了其中186份资源的主要农艺性状及其相关性,并以21个性状为基础进行表型聚类分析。结果如下: 1、表型水平分析 利用8个与产量密切相关的农艺性状对186份材料进行农艺性状变异分析,我国南部地区品种的变异高于北部和中部地区品种,改良品种变异最小。株蒴数、蒴粒数、千粒重、单株产量4个性状的变异较大,变异系数均在10%以上。主要农艺性状之间的相关性分析表明,不同地区中相同农艺性状间的相关性差异较大;株蒴数、千粒重与单株产量呈极显著正相关性,花期与单株产量呈正相关。 采用主因子法对调查的8个数量性状进行因子分析,其中前4个公因子在5个分区的累计贡献率在80%以上(南部品种区为75.50%)。就186份材料而言,第一公因子是产量因子;第二公因子是生育期因子;第三公因子是长度因子;第四公因子是花期因子,但是不同地区各公因子的因子载荷存在较大差异。 对186份资源的21个表型性状进行聚类分析,在欧氏距离为1.38时可将其划分为7个类群,说明芝麻种质资源表现出多样性的变异。但从整体上看,芝麻品种的地理来源与分类可能没有必然的联系,纬度、生态区域的差异并不一定意味着遗传上的远缘。 2、分子水平分析 建立并优化SRAP和SSR分子标记技术体系,为芝麻种质资源遗传多样性研究提供一个新的技术平台。利用31对SRAP引物对192份芝麻材料进行多态分析,每个引物组合产生2~10条多态性带,多态性带的比率62.08%。利用25对SSR引物进行分析,每个引物组合产生2~5条多态性带,多态性带的比率56.28%。SRAP引物在揭示不同品种遗传多样性方面其性能要优于SSR引物。根据Mantel检测标准,SRAP和SSR标记匹配良好(r=0.7864,t=5.2571,P<0.01)。 将SRAP和SSR标记进行合并,采用UPGMA法聚类分析。结果显示,相似性系数为0.69时,可以将所有材料分为3个类群,类群Ⅰ在阈值为0.75时可分为6组。聚类结果同样说明,遗传关系跟地理远缘之间没有必然的联系;最原始的野生品种与普通栽培品种没有交叉,表明栽培品种遗传特性发生了很大的变化。 对芝麻资源进行遗传差异分析,计算遗传距离和Shannon-weaver多样性指数,表明我国南部地区芝麻品种遗传多样性较丰富,中部和北部地区较低;国外芝麻品种来源广泛,遗传多样性高;改良品种最低,可能是选育过程中因育种家的人为选择导致品种遗传背景狭窄、多样性下降。 3、分子与表型聚类的比较 两种聚类间存在较大的差异,相关性很低,即表型和分子水平的分类相互间不能补充说明。其可能原因:存在较强的人为选择作用以及不同地区间频繁的引种交流;不同的生态环境和耕作方式对芝麻的表型和生育期具有较大影响;所选材料多为农家种,会有大量杂合基因型存在;材料都种植在同一生态环境中,形态和生育期会发生一定程度的改变。 虽然两种聚类结果差异较大,但也有部分相似之处:聚类结果与芝麻资源的地理分布间没有明显的关系,来自不同区域的品种可能会聚集在一起;两种方式都能把绝大多数资源区分开来,反映出芝麻种质资源较高的遗传多样性;国内资源集中在一起,国外资源散布其间,而较原始的材料和野生种单独聚在一起。……   
[关键词]:芝麻;遗传多样性;农艺性状;分子标记;聚类分析
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:南京农业大学2007年