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芒属植物被认为是九大最具潜力的能源植物之一,其高效的C4光合途径和发达的根茎使其具有高生物量的特性。但由于芒属植物基因组学资源较为匮乏,且传统的SSR标记开发昂贵又费时费力,而禾本科植物基因组之间具有共线性的特点。因此,本研究充分利用现有小麦基因组学资源进行中国芒分子标记开发,既经济又高效。
我们首先利用中国芒及6份与其近缘的禾本科植物斑茅、五节芒、河八王、南荻、菅和香根草,检测了小麦EST-SSR标记的可转移性。结果表明小麦EST-SSR标记对这些野生物种的可转移率均高于60%。通过UPGMA聚类分析表明,由这些可转移性标记所揭示的物种间遗传关系与其表型性状所反映的亲缘关系具有极高的相似性,证实了小麦EST-SSR标记在不同物种间可转移性应用的可靠性。
随后,我们选择了较均匀分布于小麦基因组21条染色体上的48对小麦eSSR和183对gSSR标记对中国芒进行可转移性研究。结果表明:1)小麦eSSR标记比gSSR标记具有更高的可转移性,但gSSR比eSSR能够更好地反映出材料的遗传多样性。因此两种类型的SSR标记对于中国芒基因组学研究都具有一定价值;2)对全部可转移的110对小麦SSR标记在中国芒和小麦中获得的遗传学参数进行分析,发现二者遗传参数较为一致,表明本实验选用的小麦SSR标记能够较好地应用于中国芒的遗传学研究;3)在基于可转移性小麦SSR标记遗传距离的基础上,根据UPGMA聚类法构建的系统发育树揭示了中国芒显著的地理亚群变异,表明自然选择可能是中国芒遗传变异和演化的驱动力。
本研究基于小麦基因组开发的芒草SSR标记对于中国芒的遗传学研究,包括对中国芒自然群体的遗传多样性评价、遗传图谱构建以及分子育种等都具有重要意义。筛选出的部分小麦SSR标记将进一步应用于中国芒自然群体的遗传多样性研究。