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三七(Panax notoginseng(Burkill)F.H.Chen ex C.Y.Wu&K.M.Feng)为五加科人参属植物,是我国特有种。三七具有止血化瘀、活血养血的双向调节功能,是名贵的中药材,具有巨大的药用及经济价值。三七没有野生居群,其栽培分布区很小,主要在中国云南省文山州地区。尽管三七的人工驯化种植已有数百年,但迄今尚未选育出严格意义上的现代栽培品种,主要是由于目前对三七的遗传多样性了解还不够,遗传资源的利用缺乏理论指导;一些形态类型的遗传背景不清楚,不能有针对性地进行育种实践;对交配系统不了解,不知道如何利用其交配系统特性提高三七的产量和品质。本研究自主开发了一套微卫星分子标记,并利用这些标记对三七的遗传多样性和交配系统进行了较为深入全面的分析,旨在为三七的遗传资源开发利用、品种选育和三七生产提供理论指导,具体成果归纳如下。
1.三七微卫星标记开发
采用磁珠富集法,从三七基因组分离出12个多态微卫星(SSR)位点,设计出12对位点专一性引物。我们用3个居群的73个个体对这套标记的多态性进行了评价。12对引物在73个个体中全部扩增成功,每个位点的等位基因数(A)为3-12,平均值5.8;预期杂合度(He)为0.0804-0.7653,平均值为0.3497。这些数据说明,这套微卫星标记有较高的多态性,完全可以满足三七居群遗传学研究的需要,为进一步开展三七遗传多样性评估和交配系统的分析提供了有效的分子标记。
2.三七的遗传多样性分析
我们对采自整个三七栽培区16个居群的426份样品进行检测。通过每个居群的12个SSR位点进行了基因分型,计算每个居群的遗传多样性指数,进行聚类分析和AMOVA分析来探究居群的遗传变异。全部样品共检测出71个等位基因,平均每个位点5.9个等位基因;每个位点的观测杂合度Ho和期望杂合度的He平均值分别为0.2682和0.2942;SSR位点的多态性信息含量PIC和Shannons信息指数I的平均值分别为0.2701和0.6125。结果表明,三七居群间的基因流很高(Nm=40.65),居群间遗传距离很小(D=0.004-0.041),遗传变异主要存在于居群内部(Hs=0.316)。
3.三七的交配系统分析
我们采用多态性最高的7个SSR位点对三七5个种植场74个家系的子代序列共1086个样品进行了交分析,发现综合5个种植场的多位点异交率为tm=0.972(SD=0.010),单位点异交率ts=0.911(SD=0.017);不同种植场的多位点异交率为tm=0.988-1,单位点异交率ts=0.828-0.992,说明三七是异交物种,但居群间的异交率存在差异。如果三七存在自交衰退,通过提高异交率有可能提高居群的产量。