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中国糯玉米的分子系统学研究

田孟良

  糯玉米其糯质受隐性突变基因wx控制,wx基因位于第9染色体9.03位置(Maize DB,2002)。糯玉米具有许多优良特性,品质极佳,具有很高的经济价值,是食品、纺织、造纸、酿造、饲料等行业的重要原料。国内外学者以前一直认为糯玉米为硬粒玉米传入我国后经单基因突变而来;但曾孟潜(1981)研究表明,中国糯玉米具有许多原始性状,并且具有特有的过氧化物同工酶第五带,认为糯玉米系我国原生,其起源可能与Coix属有关;李懋学等(1990)对栽培玉米各类型及大刍草进行了核型分析,结果表明糯玉米核型较为对称更接近于爆裂玉米,而后者是公认的较为原始的玉米类型;黄玉碧等(1997,1998,2002),刘永建等(2005)根据RAPD标记、SSR标记研究结果提出,糯玉米基因组与普通玉米基因存在较大差异,不大可能由普通玉米单基因突变而来,其起源进化问题值得研究。由此可见,糯玉米的起源地点、起源方式至今尚无定论。进一步理清玉米族系统进化关系,进行玉蜀黍属(Zea L.)系统发育重建,澄清糯玉米起源与进化问题,具有重要的理论意义。本研究以西南地区糯玉米、普通玉米地方种质、栽培玉米各种类型材料及部分玉米野生近缘材料为研究对象,对来自线粒体基因组的nad1基因第2内含子、叶绿体基因组的rpL16内含子、核基因组的glb1基因部分序列、waxy基因部分序列以及核rDNA的ITS区等5个分子标记进行序列测定,并根据所测序列BLAST结果从Genbank中下载了部分同源序列,对玉蜀黍属系统发育关系进行了重建。重点讨论了糯玉米在玉蜀黍属的系统学位置及其与小颖玉米、美洲栽培玉米、中国普通玉米的系统发育关系。利用群体遗传学方法,以近年来发展起来的溯祖模型为理论基础,模拟了糯玉米的群体进化历史,探讨了在糯玉米物种形成、群体进化过程中选择、漂变、生态等因素所起的作用,分析了糯玉米的驯化瓶颈及其对现代玉米育种的意义;采用地理系统发育研究方法,研究了糯玉米的地理起源问题。取得了以下主要研究结果:1、测定了云南、广西糯玉米材料3份,美洲糯玉米2份及有稃种、甜质型、马齿型、粉质等玉米类型各1份,共9份材料的ITS序列,并比对下载了多年生玉米、二倍体多年生玉米、小颖玉米、墨西哥玉米、美洲栽培玉米等共26个同源性较高的ITS序列,序列分析表明ITS区糯玉米核苷酸多态性远远大于玉蜀黍属内其它种或亚种,发现了两个玉米假基因序列(分别为云南糯玉米四路糯和墨西哥玉米M075);最大简约树表明糯玉米及其中国栽培玉米(其中包括美洲糯玉米923A)形成一个单系分支,而目前公认的栽培玉米祖先小颖玉米、可能祖先薏苡、可能祖先摩擦禾都在……   
[关键词]:糯玉米;分子系统学;起源;进化;glb1;waxy;nad1基因第2内含子;rpL16;溯祖模拟;地理系统发育
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:四川农业大学2005年