【摘要】：老芒麥(Elymus sibiricus L.),是禾本科(Poaceae)小麥族(Triticeae)披堿草屬(Elymus)中含有StStHH基因組的多年生禾草,其為披堿草屬的模式種。該物種廣泛分布于在歐洲東部、中亞、俄羅斯遠東地區(qū)、蒙古、中國、北美洲,其生長在潮濕草地以及疏林或灌木,對干旱、寒冷、鹽堿等不良環(huán)境具有良好的適應(yīng)性。老芒麥作為小麥遺傳改良的重要基因庫,因富含大量抗病和抗逆的優(yōu)良基因,常通過遠緣雜交把優(yōu)異的基因轉(zhuǎn)移到栽培的大麥中,是豐富麥類作物和牧草遺傳多樣性的重要基因資源;其次老芒麥作為優(yōu)良的牧草資源,可用于建植人工草地和放牧草地,對維持生態(tài)平衡、防止水土流失、種草養(yǎng)畜等都具有重要意義。通過國內(nèi)外近年來對老芒麥的形態(tài)學(xué)、細胞學(xué)、細胞遺傳學(xué)、分子系統(tǒng)學(xué)等研究表明老芒麥是含有StH染色體組成,由二倍體擬鵝觀草屬和大麥屬物種經(jīng)天然雜交形成,地理分布廣泛以及形態(tài)變異較大的種群。然而,關(guān)于老芒麥染色體組具體供體起源于哪個或哪些二倍體供體屬物種?導(dǎo)致形態(tài)分化等遺傳多樣性產(chǎn)生的因素有哪些?形成中亞、青藏高原、東亞等主要分布區(qū)地理分布格局的歷史成因如何?等起源演化的科學(xué)問題需要進一步研究。因此本研究對不同居群的87份老芒麥材,基于葉綠體基因trnL-F和psbA-trnH序列,結(jié)合譜系地理學(xué)分析和生態(tài)位建模分析方法,對老芒麥的起源演化、居群的遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)成因以及現(xiàn)有地理分布格局的形成進行研究分析。主要結(jié)論如下:1.對87份老芒麥、3份擬鵝觀草屬物種和3份大麥屬物種的trnL-F和psbA-trnH聯(lián)合序列進行基因譜系分析,結(jié)果表明:(1)老芒麥的母本供體來源為St基因組;(2)老芒麥的母系供體存在多個,具多系起源。2.基于葉綠體基因trnL-F和psbA-trnH聯(lián)合序列對老芒麥的遺傳多樣性和遺傳關(guān)系進行分析。老芒麥的單倍型多態(tài)性為0.912,核苷酸多態(tài)性為0.0029,表明老芒麥存在豐富的遺傳多樣性。基于Nei's的基因分化系數(shù)為0.462,即53.8%的遺傳變異存在于居群間,46.2%的遺傳變異來源于居群內(nèi)部,表明居群間的遺傳分化大于居群內(nèi)的遺傳分化,居群間的變異是老芒麥的主要變異來源。3.根據(jù)Tajima's D中性檢測結(jié)果為顯著負值,不遵循中性進化模型,暗示老芒麥在進化過程中經(jīng)歷了種群的擴張事件。通過對3個居群的單倍型多樣性和核苷酸多樣性計算,顯示中亞居群的遺傳多樣性水平最高,且中亞居群老芒麥分布在分子系統(tǒng)樹及分支系統(tǒng)樹的各個分支中,推測中亞是老芒麥的生物多樣性中心且是其冰期避難所之一�；趯厦Ⅺ湶牧线M行生態(tài)位建模分析,表明在經(jīng)歷了冰期以后,中亞居群的老芒麥向東亞、青藏高原和歐洲地區(qū)擴散,從而形成了現(xiàn)有地理分布格局。4.通過最大熵模型對老芒麥未來的適生區(qū)進行預(yù)測,顯示老芒麥未來的分布區(qū)整體是呈擴散趨勢,中亞分布區(qū)向北略微擴散,而歐洲分布區(qū)則向西移動,推測這一現(xiàn)象的出現(xiàn)可能是由于全球溫度升高所導(dǎo)致。
【圖文】：

擬鵝觀草屬二倍體物種（P. gracillima、P. stipifolia、P. tauri、P. strigosa、P. spicata）和 5 份含 H 基因組的大麥屬二倍體物種（H. bogdanii、H. chilense、H. pubiflorum、H. pusillum、H. vulgare）。其中 87 份來自俄羅斯、中國、蒙古、哈沙克斯坦等地的老芒麥和 10 份二倍體物種材料用于葉綠體基因序列分析，全部 150 份老芒麥材料用于生態(tài)位建模分析。所有材料的采樣地理分布見圖 1；150 份老芒麥材料以及 10 份二倍體物種的序號，物種名，編號，來源地，經(jīng)緯度及材料所屬分區(qū)均列于表 1，其 trnL-F 序列和 psbA-trnH 序列為本實驗首次獲得，其余 5 份擬鵝觀草屬二倍體材料和 5 份大麥屬二倍體物種的基因序列均從 NCBI 網(wǎng)站（http://www.ncbi.nlm.nih.gov）；剩余 63 份用于生態(tài)位建模分析的材料列于附表1。其中 PI 編號和 W 編號的材料由美國國家植物種質(zhì)庫（American National PlantGermplasm System, Pullman, Washington, USA）提供，，其余的 ZY 和 Y 編號材料均由四川農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所采集。存活的供試材料均種植于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)小麥研究所的多年生苗圃，其標本憑證于小麥研究所標本室（SAUTI）保存。

歐洲居群有 1 種單倍型（占總的 2.2 %）。通過將老芒麥材料與 8份二倍體物種結(jié)合構(gòu)建網(wǎng)狀分支分析（圖 4），4 個大麥屬物種（H. bogdanii、H.chilense、H. pubiforum、H. pusillium）（H 基因組）形成一個單系組，而 4 個擬鵝觀草屬物種（P. gracillima、P. stipifolia、P. tauri、P. strigosa）（St 基因組）和老芒麥聚在一起。
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：Q943

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