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鸭茅种质资源遗传多样性的ISSR研究

鸭茅种质资源遗传多样性的ISSR研究
鸭茅种质资源遗传多样性的ISSR研究

遗 传HEREDITAS (Beijing ) 28(9): 1093~1100, 2006

研究报告

收稿日期: 2005-11-15; 修回日期: 2006-01-12

基金项目: 国家自然科学基金项目(项目编号: 30371022)资助[Supported by National Natural Science Foundation of China (No. 30371022)]

作者简介: 曾 兵(1978—), 男, 四川乐至人, 四川农业大学在读博士, 研究方向: 牧草及草坪草育种与种质资源研究。E-mail: zbin78@https://www.wendangku.net/doc/7d439920.html, 通讯作者: 张新全(1965—), 男, 教授, 博士生导师, 中国草学会副理事长, 已发表论文100余篇, 研究方向: 牧草及草坪草育种与种质资源研究。

鸭茅种质资源遗传多样性的ISSR 研究

曾 兵1, 张新全1, 范 彦2, 兰 英3, 马 啸1, 彭 燕1, 刘 伟1

(1. 四川农业大学草业科学系, 雅安 625014; 2. 重庆市畜牧兽医科学研究所, 重庆 400039;

3. 四川农业大学动物科学系, 雅安 625014)

摘 要: 采用ISSR 分子标记技术对来自国内及亚洲、欧洲、美洲9个国家共50份鸭茅品种(系)进行遗传多样性研究。12个引物共扩增出多态性带101条, 平均每个引物扩增的多态带数为8.41条, 多态性条带比率(PPB)为86.3%, 材料间遗传相似系数范围在0.6116到0.9290间。这说明鸭茅具有较丰富的遗传多样性。根据研究结果进行了聚类分析和主成分分析, 可将50份鸭茅材料分为5大类, 来自于相同洲的鸭茅能聚在一类, 中国和美国的鸭茅品种(系)能分别聚在同一类, 呈现出一定的地域性分布规律。并对鸭茅种质资源的收集保存提出建议。 关键词: 鸭茅; 种质资源; ISSR; 遗传多样性 中图分类号: Q943 文献标识码: A

文章编号: 0253-9772(2006)09-1093-08

Genetic Diversity of Dactylis glomerata Germplasm Resources

etected by Inter-simple Sequence Repeats (ISSRs) Molecular Markers D

ZENG Bing 1, ZHANG Xin-Quan 1, FAN Yan 2, LAN Ying 3, MA Xiao 1, PENG Yan 1, LIU Wei 1

(1. Department of Grassland , Sichuan Agricultural University , Ya’an 625014, China ; 2. Institute of Animal Science and Veterinary Medicine,

Chongqing 400039, China ; 3. Department of Animal Science , Sichuan Agricultural University , Ya’an 625014, China )

Abstract: Inter-simple Sequence Repeat (ISSR) molecular markers were used to detect the genetic diversity among 50 materials of Dactylis glomerata collected from China and other countries. Twelve primers produced 101 polymorphic bands, averaged 8.41 bands each primer pair. The average percentage of polymorpgic bands was 86.3.8%, and the range of GS (define) was 0.6116—0.9290, indicating a rich genetic diversity of D. glomerata . Based on the cluster and principal component analyses on the genetic characteristics, D. glomerata could be divided into 5 groups according to the nearest phylogenetic relationship. In most cases, accessions from the same continent were classified into the same group, the accessions from China and the United States belong to the different groups, respectively, indicating the geographical distribution of genetic diversity of D. glomerata . The present paper also discussed collection and conservation of germplasm resources in D. glomerata.

Key words : Dactylis glomerata ; germplasm resources; ISSR; genetic diversity

简单序列重复区间扩增多态性(inter-simple sequence repeat, 简称ISSR)是由Zietkiewicz C Z 等[1]于1994年创建的一种DNA 标记技术。ISSR 技术的基本原理就是在SSR 的3′或5′端加锚1~4个嘌呤或嘧啶碱基, 然后以此为引物, 对两侧具有反向排列SSR 的

一段DNA 序列进行扩增, 然后进行电泳、染色, 根据谱带的有无及相对位置, 来分析不同样品间ISSR 标记的多态性[2]。

ISSR 目前已用于多种农、果作物的多方面研究, 例如大麦[3]、欧洲和日本落叶松[4]欧洲栗[5]等的遗传

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作图; 玉米、小麦[6]、马铃薯、柑橘、羽扇豆、水稻、葡萄等的种质资源研究; 稻属、番薯属的遗传多样性研究[7]。在草业科学研究领域的应用不是很多, 只是在斑茅[8]、仲彬草[9]等少数草本植物研究上有报道。

鸭茅(Dactlis glomerata)是温带最重要的禾本科牧草之一, 在北美种植史超过200年, 已成为美国大面积栽培牧草之一。我国的鸭茅资源十分丰富, 已在全国发现野生鸭茅生长地26个[10]。目前, 我国已育成鸭茅栽培品种3个: 宝兴、古蔺、川东。鸭茅在我国有较高的研究价值和极为广阔的利用前景。

国外对鸭茅种质资源的研究已深入分子水平, 但在分子标记方面的有记载并可供查询借鉴的资料也不是很多, 只有Reeves G等[11]运用AFLP研究鸭茅野生居群的基因组大小与海拔的相关关系, 此外, Kolliker R等[12]用RAPD研究鸭茅的遗传变异性, 而我国主要集中在形态学水平上的研究, 四川农业大学曾兵、张新全[13]已初步利用RAPD完成对鸭茅遗传多样性的研究。但总体而言,鸭茅资源的研究相对于其他作物比较还有很大差距,鸭茅基因资源还在丢失, 一些珍贵的优良生态型及居群分布区正在缩小, 而资源的研究深度和力度不够,可供筛选的优异种质缺乏, 严重影响牧草品种的选育。此外, 对国内外鸭茅品种(系)的遗传多样性研究没见报道。采用ISSR对鸭茅种质资源遗传多样性进行研究不仅将填补国内外对鸭茅种质资源资源分子水平研究的空白, 还有利于鸭茅种质资源的保护和利用,对利用分子标记作为育种辅助手段, 快速培育适合不同生态地区栽培的品种打下基础。

1 材料和方法

1.1供试材料情况

实验有来自世界4大洲的供试鸭茅品种(系)50份(表1)。

实验取生长正常的鸭茅幼嫩植株的心叶采用CTAB法提取鸭茅DNA, 以国内鸭茅品种“宝兴”鸭茅和国外“安巴”品种为对照, 开展ISSR研究。

1.2鸭茅ISSR反应体系的建立及优化

实验对ISSR的影响因素进行了研究, 通过预备实验获得鸭茅ISSR分子标记的20 μL最优化反应体系(最终浓度): Mg2+为 1.6 mm/L、dNTP为250 μmol/L、Taq酶为1.0 U、引物浓度为0.25 μmol/L、模板DNA量为100 ng。

实验试用3个ISSR反应程序及反应体系, 分别来自仲彬草[9]、五味子[14]、果蔗[15]的ISSR研究, 开始预备实验, 从中选择扩增效果最好的果蔗的扩增程序及反应体系用于实验。PCR反应程序如下: 第1步: 94℃ 5 min, 一个循环, 第2步: 94℃ 45 s, 52℃ 1 min, 72℃ 1.5 min共45个循环, 第3步: 72℃ 7 min, 然后在4℃保存。

1.3鸭茅ISSR引物的筛选

实验从哥伦比亚大学提供的96条常用ISSR引物序列中选出66条, 交由上海生工生物工程技术服务有限公司合成, 再选出3个质量较高且田间实验性状表现差异较大材料的20、21和29号DNA, 对66条引物进行筛选, 从而获得12条多态性好, 扩增效果好的引物(表2), 用于ISSR正式实验。

1.4 PCR扩增及电泳检测

PCR扩增在Thermo Hybaid PCR仪上进行。

PCR反应完后向扩增产物中加入3 μL的6×loading buffer, 然后用含0.1% EB(溴化乙锭)的1.5%琼脂糖凝胶电泳, 以Marker(λDNA/Eco RⅠ+Hin dⅢ)为对照, 然后在紫外成像系统照相并分析。

1.5数据统计及分析

对获得的DNA条带进行统计, 在相同迁移位置, 有带记为1, 无带记为0, 依此构成遗传相似矩阵, 遗传相似系数(genetic similarity, GS)按公式GS= 2N ij(N i+N j)计算, 其中N ij表示两基因型各自的条带数目; 遗传距离(genetic distance, GD)按公式GD=1?GS 计算; 聚类分析按UPGMA(unweighted pair group method arithmetic averages)方法进行。以上数据统计在NTSYS 2.1软件下进行。

2 结果与分析

2.1鸭茅ISSR反应体系及PCR扩增与检测分析

鸭茅ISSR反应体系的构建借鉴了果蔗ISSR研究, 但反应体系药品浓度经过了多次研究, 做了较大的调整, PCR扩增效果较好, 再配以高分辨率的琼脂糖电泳检测, 电泳图清晰多态性好, 重现性好(图1~图3)。

9期 曾 兵等: 鸭茅种质资源遗传多样性的ISSR 研究 1095

表1 供试鸭茅品种(系)的名称及来源

Table 1 Names and sources of Dactlis glomerata used in this study.

序号 No. 材料编号 Code 材料来源地 Origins

品种(系)名

Specific name 1 91-1

四川汉源 Hanyuan County Sichuan Province 野生材料 Wild Material 2 02-107

四川宝兴 Baoxing County Sichuan Province 野生材料 Wild Material 3 02-108

四川宝兴Baoxing County Sichuan Province 野生材料 Wild Material 4 02-109

四川宝兴 Baoxing County Sichuan Province 野生材料 Wild Material 5 90-70

四川康定Kangding County Sichuan Province 野生材料 Wild Material 6 02-111

云南中甸zhongdian County YunNan Province 野生材料 Wild Material 7 02-106

四川宝兴Baoxing County Sichuan Province 野生材料 Wild Material 8 90-130

四川茂县Maoxiang county Sichuan Province 野生材料 Wild Material 9 02-114

云南曲靖Qujing County YunNan Province 野生材料 Wild Material 10 02-116

云南昆明Kunming County YunNan Province 野生材料 Wild Material 11 02-105

四川达州Dazhou County Sichuan Province 野生材料 Wild Material 12 CD

四川达州Dazhou County Sichuan Province 川东 Chuandong 13 01-101

贵州毕节 Bijie County GuiZhou Province 野生材料 Wild Material 14 91-103

四川越西Yuexi county Sichuan Province 野生材料 Wild Material 15 91-7

四川汉源Hanyuan County Sichuan Province 野生材料 Wild Material 16 02-101

贵州 Guizhou Province 野生材料 Wild Material 17 00850

新疆 Xinjiang Province 野生材料 Wild Material 18 02106

新疆 Xinjiang Province 野生材料 Wild Material 19 79-9

江西庐山 Lushan Zountain Jiangxi Province 野生材料 Wild Material 20 AB

丹麦 Danmark 安巴 Anba 21 GL

四川古蔺 Guling county SiChuan Province 古蔺 Guling 22 BX

四川农业大学 Sichuan Agricultural University 宝兴 Baoxing 23 01071

西安植物园 Xi’an Arboretum Justus

24 79-118

荷兰 Holland 野生材料 Wild Material 25 01992 中国农科院畜牧所 China Animal Science Research Institute 波托马斯 Botumas 26 01822

丹麦 Denmark 野生材料 Wild Material 27 01474

美国 America 野生材料 Wild Material 28 02123

湖北省畜牧所Hubei Province Animal Science Research

Institute

波龙特 Porto

29 01-104 美国纽约 New York USA 野生材料 Wild Material 30 00737

荷兰 Holland 野生材料 Wild Material 31 02683 瑞典 Sweden 野生材料 Wild Material 32 79-14

丹麦 Denmark 丹麦1号 Denmark No.1 33 96011

德国 Germany 野生材料 Wild Material 34 01996

瑞典 Sweden 达托斯 Datuoce 35 01824

中国农科院畜牧所 China Animal Science Research Institute PG693 36 01993

中国农科院畜牧所 China Animal Science Research Institute 达客塔 Daketa 37 02684

英国 England 斯帕塔 Sparta 38 01823

中国农科院畜牧所 China Animal Science Research Institute 2060

39 01995

瑞典 Sweden 塔杜斯2 Dtus 2 40 01076

西安植物园 Xi’an arboretum 81-Justus 41 01767

湖北省畜牧所 Hubei Province Animal Science Research

Institute Trode

42 00947

日本 Japan 野生材料 Wild Material 43 02682

瑞典 Sweden 塔木斯 Tamus 44 02122

湖北省畜牧所 Hubei Province Animal Science Research

Institute

瓦纳 Wana

45 79-15 丹麦 Denmark 丹麦2号 Denmark No.1 46 02681

丹麦 Denmark 野生材料 Wild Material 47 98-101

美国 America Pocomac 48 98-102

美国 America Tekapo

49 01475

澳大利亚 Australia 野生材料 Wild Material 50 00937

美国 America 朱诺 Zhunuo

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表2 用于鸭茅ISSR 分析的引物序列

Table 2

Primer sequences used in ISSR analyses of Dactlis glomerata .

引物 Primer

引物序列(5′→3′) Primer sequence(5′→3′)

引物 Primer

引物序列(5′→3′) Primer sequence(5′→3′)

13 (GACA)439 (AG)8

TC 17 TAG ATC TGA TAT CTG AAT TCC C 40 (GA)8GCC 18 AGA GTT GGT ACG TCTTGA TC 41 (AC)8GCT

19 ACT ACG ACT(TG)7

62 ACT CGT ACT(AG)7

20

ACT TCC CCA CAG GTT AAC ACA

65 CGT AGT CGT(CA)723 (CT)8 AG A

66

AGT CGT AGT(AC)7

图1 13号引物对1~20号DNA 的PCR 扩增电泳图

Fig. 1 PCR amplification patterns by primer 13 in 1~20 DNA

of Dactylis glomerata

图2 13号引物对21~34号DNA 的PCR 扩增电泳图

Fig. 2 PCR amplification patterns by primer 13 in 21~34 DNA

of Dactylis glomerata

图3 13号引物对35~50号DNA 的PCR 扩增电泳图

Fig. 3 PCR amplification patterns by primer 13 in 35~50 DNA

of Dactylis glomerata

2.2 鸭茅ISSR 的遗传多样性研究 2.2.1 扩增产物的多态性

50份鸭茅种质的ISSR-PCR 扩增结果如图1~ 图3。12个筛选出的引物中, 有8个二核苷酸重复序列, 其中(AG)重复序列出现两次, 1个四核苷酸重复序列, 3个其他引物。另外, 通过与Marker 的比较分析, 鸭茅的ISSR 扩增片断大约集中在120 bp 至1 800 bp 之间。鸭茅的ISSR 研究所用66个引物中, 5种类型的引物数目相当, 但获得的可用引物没有三核苷酸重复的引物。此外, 在所选引物中, 多态性最高的为

(AG)n 重复序列引物39号和62号, 每份材料可分别平均扩增出12和10条多态带, 且多态性比率分别达92.3%和90.9%。因此, 如果对鸭茅进一步做ISSR 研

究, 其引物首选二核苷酸重复序列类型的引物。

12个引物共扩增出101条重复性好, 清晰的多态性条带; 平均每个引物的扩增带数为8.41条, 多态性条带比率(PPB)为86.3%(表3)。这也证明了ISSR 能检测较多的遗传位点, 能获得多态性较好的PCR 结果。

表3 ISSR 标记的多态性分析

Table 3 Polymorphic analysis for amplification patterns of

Dactlis glomerata using different ISSR primers 引物 Primer 扩增总条带Total numbers of polymorphic bands 多态性条带数 Number of polymorphic bands 多态性比率(%)

The percentage of

polymorphic

bands(%)

13 10 8 80 17 10 9 90 18 10 8

80

19 6 4 66.7 20 7 6 85.7 23 8 7 87.5 39 13 12

92.3

40 10 10 100 41 9 7 77.8 62 11 10 90.9 65 12 10 83.3 66 11 10 90.9 平均Mean

9.75 8.41

86.3

2.2.2 供试材料的遗传关系

(1) 遗传相似性分析 对扩增结果采用Nei-Li 相似系数(GS)的计算方法, 得到供试材料相似性矩阵。鸭茅各品种(系)的GS 值在0.6116到0.9291间, 平均GS 值为0.8151。由相似系数矩阵可以看出, 在50份鸭茅材料中, 98-101(47号)、98-102(48号)、01475 (49号)与所有其它鸭茅材料的遗传相似系数均小于平均值0.8151, 其遗传距离均较大, 遗传相似性较小,

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而遗传系数最小的为01475(49号)与02-101(16号)间

的, 即01475与02-101的亲缘关系最小。遗传相似性分析可知, 鸭茅具有非常丰富的遗传多样性。

此外, 从来自我国的21份鸭茅材料分析可知, 其遗传相似系数范围在0.7500到0.9291间, 四川汉源的91-7(15号)与来自江西庐山的79-9(19号)的遗传系数最小为0.7500, 它们间的遗传亲缘关系最最远。由此可见, 国内鸭茅遗传多样性较为丰富。

(2) 聚类分析 基于遗传相似系数, 利用UPGMA 法对供试材料进行聚类分析(图4)。从聚类图可以把50份鸭茅品种(系)聚为5类, 其中来自澳大

利亚的野生材料“01475”(49号)与其余材料差异非常

明显, 单独聚为一类(Ⅰ类); 除了“01475”外, 来自丹麦的“安巴”(20号)也单独聚为一类(Ⅱ类); 来自美国的品种名为“Tekapo”的材料98-102(48号)、来自美国纽约熊山的野生材料01-104(29号)、来自美国的品种名为“朱诺”的00937(50号)、来自美国的品种名为“Pocomac”的材料98-101(47号)和来自美国的野生材料01474(27号)能较好的聚为一类(Ⅲ类); 除了“安巴”, 所有来自丹麦的材料, 包括品种“丹麦1号”(32号)、品种“丹麦2号”(45号)和野生材料01822(26号)能聚在一类(Ⅳ类), 同时所有来自瑞典材料的材料, 包括品种”塔木斯”(43号)、品种“塔杜斯2”(39号)及野生材料02683(31)能聚在Ⅳ类, 此外两个来自荷兰

图4 鸭茅的Nei-Li 遗传距离的UPGMA 聚类图

Fig. 4 UPGMA dendrogram for Dactylis glomerate based on Nei-Li genetic distance.

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的野生材料00737、79-118也聚在Ⅳ类, 聚在Ⅳ类的还包括来自英国的品种“斯帕塔”、来自德国的野生材料96011(33号)及引自欧洲的品种“Trode”(41号)、“瓦纳”(44号)、“2060”(38号)、“Justus”(23号)、“81-Justus”(40号)、“波龙特”(28号)、“达客塔”(36号)、“PG693”(35号)、“达托斯”(34号)、“波托马斯”(25号), 由此可以清楚知道, 所有来自欧洲的品种(系)除了“安巴”均能聚在一起, 即聚在Ⅳ类; 另外, 所有国内的材料和来自日本的野生材料00737聚为一类(Ⅴ类)。从聚类图可以把50份鸭茅品种(系)聚为5类, 其中来自澳大利亚的野生材料“01475”(49号)与其余材料差异非常明显, 单独聚为一类(Ⅰ类); 除了“01475”外, 来自丹麦的“安巴”(20号)也单独聚为一类(Ⅱ类); 来自美国的品种名为“Tekapo”的材料98-102(48号)、来自美国纽约熊山的野生材料01-104 (29号)、来自美国的品种名为“朱诺”的00937(50号)、来自美国的品种名为“Pocomac”的材料98-101(47号)和来自美国的野生材料01474(27号)能较好的聚为一类(Ⅲ类); 除了“安巴”, 所有来自丹麦的材料, 包括品种“丹麦1号”(32号)、品种“丹麦2号”(45号)和野生材料01822(26号)能聚在一类(Ⅳ类), 同时所有来自瑞典材料的材料, 包括品种“塔木斯”(43号)、品种“塔杜斯2”(39号)及野生材料02683(31)能聚在Ⅳ类, 此外两个来自荷兰的野生材料00737、79-118也聚在Ⅳ类, 聚在Ⅳ类的还包括来自英国的品种“斯帕塔”、来自德国的野生材料96011(33号)及引自欧洲的品种“Trode”(41号)、“瓦纳”(44号)、“2060”(38号)、“Justus”(23号)、“81- Justus”(40号)、“波龙特”(28号)、“达客塔”(36号)、“PG693”(35号)、“达托斯”(34号)、“波托马斯”(25号), 由此可以清楚知道, 所有来自欧洲的品种(系)除了“安巴”均能聚在一起, 即聚在Ⅳ类; 另外, 所有国内的材料和来自日本的野生材料00737聚为一类(Ⅴ类)。

从聚类结果可知, 不仅来自相同洲的鸭茅材料能准确的聚在一起, 而且除“安巴”外, 全部来源于同一国家的材料能比较好的聚于同类。

(3) 主成分(PAC)分析基于遗传相似系数, 在NTSYS2.1软件上对不同鸭茅材料进行主成分分析, 并根据第一、第二主成分进行作图, 所形成的各野生鸭茅材料的位置分布如图4所示, 位置相靠近者表示关系密切, 远离者表示关系疏远。将位置靠近的鸭茅材料划归在一起, 结果表明主成分分析结果与聚类分析结果基本一致, 同一地区的大部分鸭茅材料聚在一起, 主成分分析结果更直观地表明了不同鸭茅材料之间的亲缘关系。

3 讨论

本研究选取4个洲共9个国家的50份鸭茅材料进行ISSR分子标记多样性分析, 结果表明, 平均每个引物扩增的多态带数为8.41条, 多态性条带比率(PPB)为86.3%, 材料间遗传相似系数范围在0.6116到0.9291间, 从而在分子水平上证实了不同鸭茅之间差异较大, 遗传多样性较丰富。

由遗传相似性分析我们发现, 中国和美国的鸭茅材料其遗传多样性较为丰富, 来自大洋洲的澳大利亚鸭茅与世界其他地区鸭茅遗传差异非常大, 而来自欧洲不同地区的鸭茅其亲缘关系相近, 遗传差异较小。分析其原因, 可能中国和美国及澳大利亚所辖地域广阔, 其地理气候条件丰富, 鸭茅的起源和进化状况差异较大, 故遗传多样性较明显。反观来自欧洲的材料, 因为欧洲地域不大且其地理气候条件非常相近, 故鸭茅遗传差异不是很大。

聚类分析及主成分分析表明, 供试野生鸭茅材料呈现出较好的地域性分布规律, 可能是由于鸭茅材料在进化过程中受到自然界选择淘汰, 自然选择的结果使得个体中所发生的不定向变异造成群体遗传结构的定向变异, 这样经过长时间的进化演变, 同一地区的大部分鸭茅材料其基因型就可能趋于相似, 如美国和我国的材料可分别聚为一类, 来自欧洲的鸭茅材料除“安巴”外全聚为一类。聚类并非完全符合地域性分布规律, 也有少数地方的鸭茅材料分散且无法归为一类, 如来自欧洲的“安巴”单独聚在一类, 其原因可能有2方面: 一是基因突变, 物种在进化过程中, 有个别的基因发生变异, 且发生变异后, 若该突变体仍可较好地适应当地的环境, 则可以使其基因型得以保存下来; 二是由于花粉串粉而导致天然杂交, 对于像鸭茅这样的异花受粉植物, 这一点尤其可能。

4 建议

4.1鸭茅种质资源保护

通过遗传聚类及主成分分析了解鸭茅遗传变异在地理上的分布格局对于制定科学的保护策略起着极为重要的作用。本研究已从分子水平上证实了全

9期 曾 兵等: 鸭茅种质资源遗传多样性的ISSR 研究 1099

图5 基于ISSR 谱型的鸭茅材料主成分分析

Fig. 5 Principal component analysis based on ISSR patterns in Dactylis glomerata .

世界鸭茅遗传多样性较丰富, 由此对鸭茅种质资源的收集保存整理提出了较高的要求, 应尽可能早而完整的开展此项工作。鉴于中国和美国的鸭茅材料其遗传多样性较为丰富, 而澳大利亚鸭茅与世界其他地区鸭茅遗传差异非常大, 故在全世界范围内对鸭茅种质资源开展收集保存整理利用工作时, 应以中国、美国和澳大利亚的鸭茅种质资源保护为重点, 宜在这3个国家建立鸭茅种质资源保护区, 避免优良种质资源的丧失。

此外, 鉴于鸭茅是异花授粉植物, 对鸭茅种质资源的保护要求更高。在广泛收集种质资源的同时, 一定要注意采取不同措施进行种质隔离, 避免传粉引起种质资源混淆, 妥善保存种质资源供充分利用, 如采用玻板隔离温室保存盆栽鸭茅材料等。 4.2 ISSR 研究在鸭茅上的其他应用

从本研究我们可以看出, 在鸭茅上利用ISSR 研

究其遗传多样性, 可以获得清晰、重复性好而多态性高的电泳图谱, 这也为利用ISSR 构建鸭茅品种的指纹图谱(图5), 有效鉴别鸭茅品种, 保护产权提供了较好的手段。这可以作为鸭茅ISSR 研究的下一步方向。

参 考 文 献(References):

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学报, 2003, 25(3): 412~417.

作物种质资源保存现状及发展方向

作物种质资源保存现状及发展方向 我国是世界上最古老的农业国之一,,有丰富的栽培和野生植物资源,被认为是栽培植物遗传多样性中心之一。据初步统计,我国重要栽培作物有600 多种,其中粮食作物30 多种,经济作物约90 种,蔬菜120 余种,花卉140 余种,果树约150 种,牧草约50 种,绿肥约20 种。在现有作物中起源于我国或在史前已栽培的有237 种。但由于人口迅速增长等原因,我国农业植物资源遭到严重的人为破坏和侵蚀,如野生稻、野生大豆及小麦近缘野生植物在原生长地已很难找到;外来种侵袭使土生土长的植物物种数减少,加上大量病虫天敌的减少,使作物病虫害加重;农业机械化和良种的大面积推广种植导致了大量地方品种被淘汰。在生产上种植的许多作物的骨干品种种质基础日趋狭窄,存在遗传脆弱性和突发毁灭性病害的隐患。为此,近20 年来,作为拓宽育种遗传基础的源头,种质资源的收集、保存及研究一直受到有关部门的高度重视,并取得令人瞩目的成就。种质资源保存过程中需要使用到的仪器有自动数粒仪。 如今,作物种质资源保存利用体系已初步建立,根据作物繁殖方式等生物学特性,实行种质资源原生境保存与非原生境保存相结合的保存策略。原生境保存是指在植物原来的生态环境中建立保护区或保护地,使重要作物野生种及野

生近缘植物就地进行自我繁殖以保存种质。非原生境保存,即将种质保存于该植物原产地以外的地方,包括在低温种质库中进行的种子体保存、在种质圃中的植株保存、在试管苗种质库中的组织培养物保存等。 种子保存技术有好多种,如低温储存技术。利用低 温种质库保存种子,除贮藏温度较低外,作为种质保存的种子,还须经过生活力检测、干燥脱水、密封包装等一系列入库保存前处理。还有离体种质保存技术,许多植物种质资源无法通过种子贮藏达到资源保存的目的,如椰子、油棕、咖啡等是顽拗型种子,它们或不耐干燥脱水和低温贮藏,或作物不产生种子,这种植物不能采用低温库种子贮藏的方式,只能通过种质圃,以植株或块根、块茎等活体方式在田间保存。它包括试管苗组织培养技术和超低温保存技术。 随着人们对种质资源保护的不断认识,国家对种质 资源的研究也不断深入,从“七五”以来,作物种质资源收集保存一直被列入国家科技攻关项目,在1984 年建成我国自行设计建设的国家种质库1 号库(后改为国家种质分发交换库),又在在1986 年和1992 年建成了国家长期库和青海复份长期库。可见国家对种质资源保存的重视。通过国家的科技攻关,我国种质资保存技术研究已进入一个新的阶段,在国家库已建立一套先进的管理和种子入库前处理技术。通过系统地研究,解决了各种作物的安全有效干燥条件

动物遗传资源保护概论

动物遗传资源保护概论

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新疆农业大学 动物遗传资源保护的理 论和方法 学院: 动物科学学院 班级: 动科122班 学号:123531210 姓名: 凯丽比努尔·阿不都热依木

标题:动物遗传资源保护的理论和方法 摘要:动物遗传资源保护概论主要包括动物遗传资源多样性与形成机制、动物遗传资源保护现状、动物遗传资源保护原理和一般途径、自然保护区的建立与管理、生物技术在动物遗传资源保护中的应用、动物遗传资源多样性保护的有关法规、行动计划和国际组织、动物遗传资源的管理与利用等内容,同时系统介绍了畜禽、实验动物、渔业和野生动物等遗传资源的保护现状 关键词:遗传保护动物 气候变化对动物遗传资源的影响 《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)第一款中,将“气候变化”定义为:“经过相当一段时间的观察,在自然气候变化之外由人类活动直接或间接地改变全球大气组成所导致的气候改 变。”UNFCCC因此将因人类活动而改变大气组成的“气候变化”与归因于自然原因的“气候变率”区分开来。气候变化(clim ate change)主要表现为三方面:全球气候变暖(GlobalWarming)、酸雨(Acid Deposition)、臭氧层破坏(Ozone Depletion),其中全球气候变暖是人类目前最迫切的问题,关乎到人类的未来! 据美国橡树岭实验室研究报告,自1750年以来,全球累计排放了1万多亿吨二氧化碳,其中发达国家排放约占80%。气候变化会带来哪些影响?气候变化导致灾害性气候事件频发,冰川和积雪融化加速,水资源分布失衡,生物多样性受到威胁。气候变化

广西地方稻种资源核心种质构建和遗传多样性分析

李丹婷等:广西地方稻种资源核心种质构建和遗传多样性分析 97 JII、融安、融水、罗城、天峨、隆林、西林、靖西、德保、那坡和桂林市郊区17个县市;高寒山区稻作区包括 龙胜、资源、三江、金秀、南丹、乐业和融水县部分山区北部海拔在500m以上的稻田(图1)。 表2 34对SSR标记所在的染色体及在414份广西地方稻核心种质中的遗传多样性信息 Table2 Chromosomelocation,numberofalleles(Na),andNei’sgeneticdiversity (H)index at 34SSRlociin414Guangxilandracerice core collection RM9RMl28RM262RMl06RM240RMl75RMl6RM471 RM273 RMl53RMl69RM305 RM274 RM586RM314 RM30 RMllRM3826RM234RMl34RM408RMl270RM284RMl05RM434RM201RM205RM216RM8201RM467RM6901RM206RMl9 0.73320.5869O.65540.48830.75320.8004O.5738O.6309O.05420.5490O.71420.30490.1746O.61540.56100.53460.32990.59990.50940.17600.65070.2823O.65200.48670.6721O.6527O.4556O.7189O.52440.09780.52000.80750.5776 0.72690.63850.61560.49900.80820.75990.43540.44980.07760.56860.27190.42850.43810.5734O.24300.14160.4456O.5973O.66350.46120.57920.45920.7640O.59160.5332O.65840.36090.6235O.6975O.69650.46260.83430.6831 O.73930.60710.7076O.4916O.7893O.7953O.6662O.66630.05940.56000.75470.41600.24970.60750.5429O.4769O.36250.5995O.6323O.25850.66110.3258O.72410.55140.68530.73590.57730.74360.64030.30720.53770.82460.6631 墨坚!! !! ! !!!:!!!!!:!!!! !:!!i! 将四个稻作区的人选初级核心种质资源等位基因数与Nei’s基因多样性指数进行多重比较。如表4,等位基因数最丰富的为桂南稻作区,与桂北稻作区与高寒山区稻区呈显著性差异,与桂中稻作区无显著差异;广西四个稻区的Nei’S遗传多样性丰富度排序为:桂中>桂北>桂南>高寒山区;但它们之问无显著性差异,说明桂中稻作区地方栽培稻最为丰富,其次是桂北和桂南,最低是高寒山区稻作区。2.3聚类分析及核心种质压缩 2.3.1聚类分析对414份初级核心种质的SSR检测结果进行主成分分析,并利用前三个主成分数据 进行PCA作图分析。图2显示,核心种质明显分为籼粳两大类群,但仍有少部分籼粳稻分类与表型性状的籼粳稻分类存在差异,这与SSR标记表现的是DNA水平上的变异,形态性状是环境和DNA变异互作的结果有关。籼稻325份和粳稻89份分别占初级核心种质数量的79%和21%。籼早型稻和籼晚型稻分别占籼稻总量的30%和70%,粳稻89份全部为晚稻类型,无粳早型稻。籼稻中以粘稻为主,粘稻占79%,而粳稻中却以糯稻为主,粘稻仅占22%。陆稻比例在初级核心种质中占比例较小,为22%。糯稻占初级核心种质的33%,籼型糯稻与粳 848298563452334644743463656444685 746277553442334434543463453444485 747298563452333644743463656443 68 4 112223344555566677778889999 m№加un他

谷子遗传资源多样性研究进展_杨天育

西北农业学报 2003,12(1):43~47 Acta Agricultur ae Bo r ea li-occidentalis Sinica 谷子遗传资源多样性研究进展 杨天育1,2,黄相国1,何继红2,沈裕琥1,吴国忠2 (1.中科院西北高原生物所,西宁 810001; 2.甘肃省农科院粮作所,兰州 730070) 摘 要:谷子形态水平、染色体水平、生化水平及DN A水平上遗传多样性的研究进展表明,谷子在不同生态环境下栽培,适应性结果导致了形态学性状和农艺性状的较大变异;染色体核型和带型的分析显示不同谷子品种在核型组成、核型分类方面存在分化;生化水平上,谷子的品质含量表现了丰富的多样性,蛋白质标记的指纹图谱也存在一定的差异;分子水平上,谷子种内存在一定的遗传多样性,分子标记是研究谷子遗传差异最有效方法。本文也对谷子育种如何有效利用遗传多样性研究的信息进行了探讨。 关键词:谷子;遗传多样性 中图分类号:S515 文献标识码:A 文章编号:1004-1389(2003)01-0043-05 Advance in Diversity of Genetic Resource of Foxtail Millet Y AN G Tian-yu1,2,HU AN G Xiang-guo1,HE J i-hong2, S HEN Yu-hu1,W U Guo-zho ng2 (1.Northw es t Plateau Institute of Biology,Academia Sinica,Xining 810001,China; 2.Crop Institute of Gans u Academy of Agricultural Sciences,Lanzhou 730070,China) Abstract:In this paper,study adv ances in genetic div ersity o f fox tall millet w ere summ arized from different aspects co ncluding m orpho log y,chrom oso me,biochemistry and DN A.Results show ed that there w ere la rg e v ariatio n in mo rphologic and ag rono mic cha racters with cultiv ating in different eco-logical enviro nm ents,there were differentiatio n in chrom oso me analysis,there w ere diversity in quali-ty and pro tein fingerprint,there were also div ersity in DN A and DN A analysis w as the m ost available m ethod in g enetic div ersity study.In the paper,some problems how to use the info rmation o f study o n genetic div ersity in fo x tail millet breeding were also a nalysed. Key words:Fox tail millet;Genetic div ersity 遗传多样性,狭义地是指种内的遗传变异,它是作物遗传改良的基础,要选育产量高、品质优、抗性强、适应性广的农作物优良品种,必须要有丰富的基础材料和亲本资源。因此,加强对资源材料的鉴定和遗传多样性的研究及评价,有利于育种工作者深入了解种质资源的全貌,开阔育种取材的思路,从而正确地选择利用资源材料。谷子是我国北方地区重要的粮食作物之一,由于其抗旱耐瘠、稳产丰产、营养丰富等特点,成为具有区位优势和比较优势的小杂粮作物,在我国北方旱作农业和食品消费多元化需求方面占有重要地位。了解谷子遗传资源多样性的研究进展,对于了解谷子种内遗传变异的大小、时空分布及其与环境的关系,加深对谷子进化和分类的认识,尤其对于确定谷子育种方案进行遗传改良都有重要意义。本文从谷子形态水平、染色体水平、生化水平及DN A水平上介绍了谷子遗传多样性的研究进展,并对谷子育种工作如何有效利用遗传多样性的研 收稿日期:2002-08-24 基金项目:甘肃省自然科学基金项目(ZS011-Α25-038-N)资助。 作者简介:杨天育(1968-),男,副研究员,硕士,主要从事谷子遗传育种研究工作。电话:(0931)7618917。E-mail:yang1968 tian10yu@https://www.wendangku.net/doc/7d439920.html,.

动物遗传多样性保护的意义

动物遗传多样性保护的意义 随着时空的演变,社会经济和科学技术的飞速发展,特别是改革开放以来,我国畜牧生产持续20年的快速增长,畜牧业生产的集约化、规模化程度越来越高,为了适应这种生产模式,培育和引进了大量品种,少数培育和引进品种在生产中占了主导地位,使我国畜禽遗传资源发生了一定的变化。外来品种的侵蚀和生境条件的恶化,我国畜禽遗传多样性的保护正受到巨大的压力,遗传多样性迅速缩小的趋势以致消失的严重现实。目前34%的牛,71%的猪,44%的马驴,20%的家禽,15%的绵羊等遗传资源受到不同程度的威胁。无论是从保护我国古老文明遗产和保护畜禽遗传资源特有基因,还是保存满足未来需求基因的角度,我国特有动物(畜禽)遗传多样性的保护都是一项紧迫的工作,具有十分重要的经济、科学和历史文化意义。 1.保护动物遗传资源多样性,实现可持续发展战略动物遗传资源多样性具有不可再生性,一旦丧失,就很难恢复。目前,180多个国家和地区在《生物多样性公约》签字,说明了动物遗传资源多样性是维持人类生存的物质基础,是实现可持续发展战略资源;随着社会经济的发展,难以预测未来变化的性质和程度,人类社会对动物产品的消费将提出新的要求。因此,仅凭少数畜禽品种维系的畜牧业不可能持续发展,只有保持畜禽品种遗传的多样性,才能满足人类社会经济和自然发展的需要。 2.培育畜禽新品种,有利于提高畜牧生产水平,具有重要的经

济意义畜禽良种是建设现代畜牧业,提高畜产品市场竞争力的基础。畜禽良种的培育依赖于畜禽遗传资源的优良基因。现代畜牧生产表明,畜禽遗传资源对食物和农业的贡献率达30%~40%。目前,生产上普遍使用的少数畜禽品种是人工培育和改良的品种,通常是使用闭锁繁育、级进杂交,高强度的人工选择而形成,都是为了满足目前人类生产的需要,使某些有利基因纯化程度较高,而控制其它性状的未知基因消失殆尽,特别是随着人工授精、胚胎移植等技术的广泛应用,只有数量很有限的公畜在繁殖后代,导致遗传背景贫乏,使畜禽遗传基础越来越窄,品种进一步改进的潜力减小。 3.科学研究意义生物在发展和繁衍后代的过程中,其遗传信息DNA能准确地复制并传递给后代,以保持遗传性状的相对稳定。遗传多样性的存在是自然选择和生物体自发突变动态平衡的结果,对于一个生物群体(种、亚种)在时间上是延续不断的,才是进化的基本单位,随着遗传变异的不断积累,遗传多样性不断得到丰富,遗传多样性变异越丰富,群体对环境变化的适应能力越强,进化潜力越大。大量研究表明,生物群体遗传变异的大小与其进化速率成正比。因此,保护生物遗传多样性对于合理而有效的利用生物资源以及保护生物遗传资源具有十分重要的现实意义。 4.历史、文化和美学意义动物遗传资源是伴随着人类文明发展史——动物驯化史和自然选择双重作用的结果,是人类的科学文化遗产,祖先留下的宝贵财富。我国地域辽阔、气候类型多样、地貌类型丰富,西南部有青藏高原的隆起,为各种生物种类的产生和繁衍提供

遗传多样性与起源研究

西北农林科技大学 2009级硕博连读研究生学位论文开题报告 黄牛、水牛和牦牛Y染色体分子遗传多样性与起源研究Y-chromosome Molecular Genetic Diversity and Origins in Cattle, Buffalo and Yak 学院:动物科技学院 学科、专业:动物遗传育种与繁殖 研究方向:动物遗传学 研究生:XX 指导教师:雷初朝教授

黄牛、水牛和牦牛Y染色体分子遗传多样性与起源研究 一、选题的目的与意义 黄牛、水牛和牦牛是我国3个重要的牛种,具有对周围环境的高度适应性、耐粗放管理、抗病力强、繁殖力高、肉质好等特点。这些地方牛种本身就是一座天然的基因库,正是进行杂种优势利用和进一步培育高产品种的良好原始材料。在当今世界畜禽品种资源日趋匮乏,品种逐步单一化的情况下,对我国这些牛种遗传资源的保护将对今后的育种工作产生很大的影响,起到难以估量的作用[1]。 中国黄牛的起源进化与遗传多样性一直是国内外动物遗传学家感兴趣的课题之一。一般认为,中国黄牛是多元起源的,并主要受普通牛和瘤牛的影响,但究竟起源于哪几个牛种,观点不一[2, 3]。在黄牛遗传多样性方面,自二十世纪八十年代以来,众多研究者分析了中国地方黄牛的核型,发现不同黄牛品种的Y 染色体形态具有明显的多态性,普通牛为中着丝粒或亚中着丝粒,瘤牛为近端着丝粒[4-6]。常振华等发现中国黄牛Y染色体主要属于Y2(普通牛)和Y3(瘤牛)单倍群[7],但事实上黄牛的每种Y染色体单倍群下都可细分为多种单倍型,而中国黄牛由哪些Y染色体单倍型组成,有无优势单倍型以及单倍型的品种分布有无地理特点,与国外黄牛品种有何不同,这些问题都亟待阐明,以期为黄牛品种资源保护和杂交育种工作提供参考依据。 中国也拥有丰富的水牛资源。水牛的驯化时间,地点尚无定论,国内一些学者在形态学和考古学方面进行了一些研究,给中国水牛的驯化历史提供了一些参考[8, 9],但仅靠形态学和考古学的研究是远远不够的,还需要分子遗传学的更多证据。目前国内外对水牛的起源研究主要是在线粒体DNA的母系起源方面,认为水牛有两个母系起源(A支系和B支系)[10-12],近年来,也有中国学者对水牛的常染色体微卫星多态性进行了研究,其结果都表明中国水牛的遗传多样度丰富,倾向于支持中国水牛的本土起源假说[13, 14]。对Y染色体遗传多样性的研究,将提供更多的分子遗传学信息,会有助于评估水牛的遗传资源状况,也有助于阐明中国水牛的驯化历史。 牦牛主要分布于我国的青藏高原,俗称“万能种”,通常皆为兼用,如乳、肉、毛、皮、役力,是经济价值极高的珍贵畜种[1]。家牦牛是在青藏高原驯化的,藏族自古以来生息于西藏,是驯化牦牛之主,因此牦牛的驯化始终与藏族文化的发展休戚相关,是当地人民不可分离的生产和生活资料[15]。从牦牛生活的特定气候地带的适应性和生态地理、生理特征的表现看,牦牛是地球之巅特有的高寒环境中生存的一个宝贵的特化种,牦牛的驯化与繁衍有着与其他牛种极其不同的种类特点,牦牛对高寒山区的气候和贫瘠的草地所具有的特殊的适应性也是世界

什么是遗传多样性

什么是遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性? 遗传多样性是指存在于生物个体内、单个物种内以及物种之间的基因多样性。一个物种的遗传组成决定着它的特点,这包括它对特定环境的适应性,以及它被人类的可利用性等特点。任何一个特定的个体和物种都保持着大量的遗传类型,就此意义而言,它们可以被看作单独的基因库。基因多样性,包括分子、细胞和个体三个水平上的遗传变异度,因而成为生命进化和物种分化的基础。一个物种的遗传变异愈丰富,它对生存环境的适应能力便愈强;而一个物种的适应能力愈强,则它的进化潜力也愈大。 物种多样性是指动植物及微生物种类的丰富性,它是人类生存和发展的基础。物种资源为人类提供了必要的生活物质,特别是在医学方面,许多野外生物种属的医药价值对人类健康具有重大意义。随着医学科学的发展,许多目前人类未知的物种其医药价值也将不断被发现。 生态系统多样性是指生态系统类型的多种多样。地球上的生态类型极其繁多,但是所有生态系统都保持着各自的生态过程,这包括生命所必需的化学元素的循环和生态系统组成部分之间能量流动的维持。不论是对一个小的生态系统而言或是从全球范围来看,这些生态过程对于所有生物的生存、进化和持续发展都是至关重要的。维持生态系统多样性对于维持物种和基因多样性也是必不可少的。 简言之: 物种多样性,是从宏观方面来说的,指的是生物表现的性状多样性。 遗传多样性,是从微观方面来说的,指的是生物遗传物质DNA序列的多样性,也称为基因多样性。遗传多样性,决定了物种多样性。 例子:老虎、狮子、大象,属于不同的物种,反映了物种的多样性(性状有巨大差异)。决定这一切的,是它们细胞内的遗传物质的多样性,即DNA序列的多样性,它们的遗传物质是各自不同的。

遗传多样性的原因

产生遗传后代多样性的因素 2013012590高上涵经35 广义的遗传多样性是指地球上生物所携带的各种遗传信息的总和。这些遗传信息储存在生物个体的基因之中,是指种内或种间表现在分子、细胞、个体3个水平的遗传变异度,在分子水平上,遗传多样性主要体现在基因的多样性;在细胞水平上,主要体现在细胞形态和功能的多样性;在个体水平上,主要体现在个体表现型的多样性。狭义上则主要是指种内不同群体或个体间的遗传多态性程度。遗传后代多样性是多层次多水平的。 产生遗传后代多样性的因素很多,从宏观角度来看,生物进化影响着遗传多样性;从微观角度来看,遗传物质的多样性、变异性和繁殖的复杂性也是产生遗传后代多样性的因素。 (一)从进化的角度来看,在生物的长期演化过程中,具有适合生存环境的性状的个体更容易存货,决定这些性状的基因也更容易留存下来,由于外界环境的多变,一个物种所包含的基因越丰富,它对环境的适应能力越强。环境的多变是产生遗传多样性的原因。 (二)从遗传后代多样性的物质基础来看,基因、蛋白质、染色体具有多样性。大多数生物的遗传物质是DNA,DNA由四种脱氧核糖核苷酸按照一定的排列顺序组成,每一种排列顺序都代表着一种遗传信息,因此DNA可以储存大量的遗传信息,具有多样性,不同个体具有不同的遗传物质。基因表达的产物一般是蛋白质,而蛋白质由氨基酸构成,氨基酸的排列顺序、肽链的折叠方式、蛋白质的空间结构都导致了蛋白质的多样性。遗传物质的多样性、表达产物的多样性是遗传后代多样性的物质基础。 (三)基因与性状的关系来看,基因具有选择性表达的性质,相同基因的表达并不完全相同,同一个体不同细胞内的基因表达情况不同,不同个体的基因表达情况差异更大,即使是同卵双胞胎,基因的表达也会有很大的差异。基因表达的多样性是产生遗传后代多样性的因素。基因存在不完全显性:一个杂合体的表型介于两个产生它的纯合体的表型的过渡状态,还存在共显性:一个性状的体现由不止一个显性等位基因的表达,一个性状由多个基因共同控制。此外染色体数目的差异也会导致性状的不同(如唐氏综合征),基因和性状的关系的复杂性也是遗传多样性的因素。 (五)从遗传物质的突变来看,遗传物质在某种因素的刺激下能够发生变化基因突变、基因重组、染色体变异。遗传物质的突变主要有两种类型,即染色体数目和结构的变化以及基因位点内部核苷酸的变化,此外,基因重组也可以导致生物产生遗传变异。遗传物质的突变的概率较高,也是遗传多样性的根本原因。 (六)从繁殖方式来看,多数生物是有性繁殖,个体通过减数分裂产生配子,配子结合产生合子,个体从父母双方各继承一半的遗传信息。在产生配子的过程中,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,姐妹染色单体的交叉互换等导致了配子的多样性。另外,配子是随机结合的,又增加了合子的多样性。 遗传物质的多样性、多变性,基因和性状关系的复杂性、环境的多变性等都是遗传后代多样性的因素。

中国主要东方蜜蜂种群的遗传多样性分析

中国主要东方蜜蜂种群的遗传多样性分析 任勤1,曹联飞2,赵红霞3,,王瑞生1,程尚1,罗文华1,曹兰1,姬聪慧*1 (1.重庆市畜牧科学院,重庆 402460;2.浙江省农业科学院,浙江杭州 310021;3. 广东 省生物资源应用研究所,广东广州 510260) 摘要:对中国具代表性的东方蜜蜂遗传资源中7个种群的线粒体DNA tRNA leu~ CO Ⅱ基因进行扩增和测序,并进行遗传多样性比较及亲缘关系分析。结果表明,共发现43个单倍型,其中10个单倍型在GenBank数据库对比确认属于新发现单倍型;7个群体中,阿坝中蜂、滇南中蜂和海南中蜂遗传多样性水平较高,长白山中蜂遗传多样性水平较低,其他群体遗传多样性居中;不同种群间遗传距离变化较大,其中海南中蜂与滇南中蜂、阿坝中蜂间的遗传距离最大,长白山中蜂与云贵中蜂、北方中蜂、华南中蜂间的遗传距离最小;聚类分析显示7个种群可聚为4个类群。 关键词:东方蜜蜂;遗传多样性;线粒体DNA 中图分类号:文献标志码:A Analysis of genetic diversity of Apis cerana populations in China REN Qin1, CAO Lianfei2,ZHAO Hongxia3,WANG Ruisheng1,CHENG Shang1,LUO Wenhua1,CAO Lan1, JI Conghui*1 (1.Chong Qing Academy of Animal Science,Chongqing 402460,China;2.Zhejiang Academy of Agricultural Sciences,Zhejiang 310021,China; 3.Guangdong Institute of Applied Biological Resources, Guangdong 510260, China) Abstract:The mitochondrial DNA tRNA leu~CO II genes in 7 populations of Apis cerana Fabricius in China were amplified and sequenced, and their genetic diversity and phylogenetic relationships were analyzed. The results showed that a total of 43 haplotypes were identified, of which 10 haplotypes were identified new haplotypes in the GenBank database, Among 7 populations, Aba bee, Hainan bee and Yunnan bee have higher level of genetic diversity, Changbai Mountain bee has lower level of genetic diversity, other populationswere intermediate; The genetic distances between different populations varied greatly, of which Hainan bee andhave maximum genetic distance with Yunnan bee and Aba bee, The genetic distances between Changbai mountain bee and Yunnan bee, Middle China bee, Northern bee and Southern bee were small.; Cluster analysis showed that the 7 populations could be clustered into 4 taxa. Key words:Apis cerana Fabricius; genetic diversity; mitochondrial DNA 收稿日期: 基金项目:国家蜂产业技术体系基金项目(CARS-45SYZ15);重庆市畜牧科学院基金项目(16421). 作者简介:任勤(1979-), 男, 宁夏固原人,助理研究员, 硕士研究生,主要从事蜜蜂方面的研究。 通信作者:姬聪慧(1980-),女,河南平顶山人,助理研究员,硕士研究生。

植物遗传资源的保存与利用研究(一)

植物遗传资源的保存与利用研究(一) 摘要:植物遗传资源是人类赖以生存和发展的物质基础,是人类开展栽培、育种和生物学研究的基础材料。植物遗传资源的保存对生物多样性、生态平衡、农业未来的发展具有十分重要意义。本文主要就利用原生境和非原生境的方式保存植物遗传资源,从高产、优质、抗病虫、抗旱、高肥效等方面进行了系统研究,它对于植物遗传基因的挖掘和利用研究具有一定的参考。 关键词:植物遗传资源;保存;利用 植物遗传资源是生物多样性的重要组成部分,是地球上极为重要的财富,是人类生存和发展的重要物质基础。作物遗传资源也称种质资源,是具有特定种质或基因,可用于栽培、育种和生物学研究的各种生物类型的总称。长期以来,人类对作物遗传资源的保存缺乏足够的认识和重视,遗传资源流失加速,遗传多样性减少和一致性增强,其后果是导致作物遗传脆弱性和病虫害的暴发而造成农业损失,并影响农业的可持续发展。 1.植物遗传资源保存的紧迫性 1.1人类活动的加剧,加速了植物遗传资源的流失 随着人类认识自然、改造自然能力的不断增强,人口增长,对资源的需求增多,特别是对资源不合理的过度开发与利用,加速了作物遗传资源的流失。N.Meuers(1988)估计在过去2亿年间,大约每27年有一种高等植物灭绝,而现在的灭绝速度是自然灭绝速度的1000倍(E.O.Wilson1988)。我国云南景洪原有野生稻分布点26个(1968年),现仅剩1处;江西东乡原有野生稻分布点7~8个(1978年),现仅有2处。这些种质的消失,是难以用任何现代生物技术重新创造的。 1.2遗传多样性的减少,导致遗传脆弱性和病虫害的暴发造成农业损失 20世纪以来,随着新品种的大量推广,少数品种成为优质品种,品种遗传的多样性减少,遗传基础越来越狭窄,现代品种基因的等位性变异愈来愈少。建国初期,我国有1万个小麦品种(主要是农家品种)在种植使用,到20世纪70年代仅存1000个品种。我国育成的小麦品种数百个,其亲本大都离不开14个骨干亲本。贾继增等用分子检测方法证明现代选育品种遗传多样性最差,地方品种较好,野生种遗传多样性最丰富。用RFLP标记在14个普通小麦品种各条染色体的472个位点进行遗传多样性检测,发现283个位点有多态性,其中硬粒小麦与粗山羊草杂交后染色体加倍育成的Synthetic持有等位变异175个,10个品种间杂交育成的品种只有0~7个。美国在过去100年间,玉米品种丧失91%,西红柿品种丧失81%。作物品种单一化和遗传基础狭窄,增加了作物对病虫害抵抗能力的遗传脆弱性。19世纪40年代,爱尔兰马铃薯晚疫病流行,造成200万人移居美国,50万人死亡。 1.3作物遗传资源的保存,关系到农业的可持续发展 农业的发展历史,充分证明植物遗传资源在农业发展中具有不可替代的重要作用。洲际引种开创了高产作物引种,使农业总产量提高1倍;石油农业虽使作物产量进一步提高,但也带来了环境污染、作物倒伏等问题的出现。1960年左右小麦、水稻等矮秆基因的开发和利用,标志着第三次农业发展“绿色革命”开始了。杂交水稻之父袁隆平发明的“水稻野败型雄性不育株转育成不育系”,开创了我国“三系”配套杂交水稻生产的新局面。农业未来的发展取决于人类对植物遗传资源的保存和广泛利用,用一种生产效益型、资源节约型、环境保护型、食物安全型的可持续发展农业方式代替传统的农业运作方式。 1.4遗传资源是人类赖以生存和发展的物质基础,应进行科学分析和客观评价 对植物遗传资源的科学分析和评价是推广利用的前提,特别是利用现代生物技术从分子水平上研究遗传多样性。随着生产发展,人民生活水平的提高,对品种的要求越来越高,也越来越多,而任何一个品种和类型都不可能具有与社会发展需要完全相适应的性状(基因),必须通过育种途径来实现这一需要。育种工作就是要按人类的意图对植物遗传资源进行加工、改造、选

遗传多样性产生的原因

遗传多样性产生的原因 遗传多样性产生的原因 (一)从进化的角度来看,在生物的长期演化过程中,具有适合生存环境的性状的个体更容易存货,决定这些性状的基因也更容易留存下来,由于外界环境的多变,一个物种所包含的基因越丰富,它对环境的适应能力越强。环境的多变是产生遗传多样性的原因。 (二)从遗传后代多样性的物质基础来看,基因、蛋白质、染色体具有多样性。大多数生物的遗传物质是dna,dna由四种脱氧核糖核苷酸按照一定的排列顺序组成,每一种排列顺序都代表着一种遗传信息,因此dna可以储存大量的遗传信息,具有多样性,不同个体具有不同的遗传物质。基因表达的产物一般是蛋白质,而蛋白质由氨基酸构成,氨基酸的排列顺序、肽链的折叠方式、蛋白质的空间结构都导致了蛋白质的多样性。遗传物质的多样性、表达产物的多样性是遗传后代多样性的物质基础。 (三)基因与性状的关系来看,基因具有选择性表达的性质,相同基因的表达并不完全相同,同一个体不同细胞内的基因表达情况不同,不同个体的基因表达情况差异更大,即使是同卵双胞胎,基因的表达也会有很大的差异。基因表达的多样性是产生遗传后代多样性的因素。基因存在不完全显性:一个杂合体的表型介于两个产生它的纯合体的表型的过渡状态,还存在共显性:一

个性状的体现由不止一个显性等位基因的表达,一个性状由多个基因共同控制。此外染色体数目的差异也会导致性状的不同(如唐氏综合征),基因和性状的关系的复杂性也是遗传多样性的因素。 (四)从遗传物质的突变来看,遗传物质在某种因素的刺激下能够发生变化基因突变、基因重组、染色体变异。遗传物质的突变主要有两种类型,即染色体数目和结构的变化以及基因位点内部核苷酸的变化,此外,基因重组也可以导致生物产生遗传变异。遗传物质的突变的概率较高,也是遗传多样性的根本原因。 (五)从繁殖方式来看,多数生物是有性繁殖,个体通过减数分裂产生配子,配子结合产生合子,个体从父母双方各继承一半的遗传信息。在产生配子的过程中,同源染色体分离,非同源染色体自由组合,姐妹染色单体的交叉互换等导致了配子的多样性。另外,配子是随机结合的,又增加了合子的多样性。 遗传多样性的研究意义 对遗传多样性的研究具有重要的理论和实际意义。 首先,物种或居群的遗传多样性大小是长期进化的产物,是其生存适应和发展进化的前提。一个居群或物种遗传多样性越高或遗传变异越丰富,对环境变化的适应能力就越强越;容易扩展其分布范围和开拓新的环境。即使对无性繁殖占优势的种也不例外。理论推导和大量实验证据表明,生物居群中遗传变异的大小与其进化速率成正比。因此对遗传多样性的研究可以揭示物种或居群的进化历史(起源的时间、地点、方式),也能为进一步分析其进化潜力和未来的命运提供重要的资料,尤其有助于物种稀有或濒危原因及过程的探讨。

ntsys-pc遗传多样性分析软件使用说明

NTSYS-PC使用说明 1 数据的录入方法: 1.1 利用Ntedit直接录入数据 0、1二元数据中的数据缺失记为2。其中列标可以写为样品编号,在No.rows 栏中写入0、1数据总数,No.cols 栏中写入样品总数。文件另存为*.nts格式。 1.2 从excel表中直接读入数据 Excel表中输入数据格式如下图。A1必须为1,B1为0、1数据总数,C1为样品总数。 打开Ntedit程序,选择从Excel表输入,结果见上图。文件另存为*.Nts格式 1.3 Ntsys-pc可以直接运行*.phy格式的文件(由phylip和phytool产生) 1.4 DNA序列数据Ntsys-PC也可以分析,但好像用的人较少。建议大家使用phylip或者其他的软件。DNA序列数据在Excel 中输入格式如下:

1.5 其他数据的Excel输入如下: 2 聚类分析 Ntsys-pc2.02界面如下: 以下以图中数据为例介绍聚类过程: 2.1 首先用similarity程序组中的SimQual计算形似系数矩阵。Coefficient通常选用SM 或DICE,结果输出到另一文件

2.2 以上步的结果作为input file利用Clustering程序组中的SHAN或者Njoin进行计算,聚类分法选用UPGMA,ties选用FIND,Maximum no. tied trees至少大于样品数。 Njoin程序组界面如下,rooting method可以选用Outgroup,但需输入外元。 2.3 将SHAN或NJoin方法得到的tree file文件输入到Graphics程序组中的tree plot程序中计算

育种学-第十二章家畜遗传资源多样性保护(精)

第十二章家畜遗传资源多样性保护 第一节品种学说 一、品种的概念: (一种和品种: 种是生物学上的分类单位; 品种是畜牧学概念。 自然状态下,野生动物只有种和变种,是自然选择的产物。品种则是畜牧业发展后,由于人工选择的结果。 种 1、林纳学说:指相互间有明显的可变差异的生物群,强调生物群的间断性。 2、达尔文学说:强调种的连续性。 3、现代分类学:是由一些实际上或潜在的相互能够自由交配并繁殖后代的若干个个体组成的群体,种与种之间存在生殖隔离。 物种形成的条件: A、有新的变异产生; B、变异经选择而固定; C、不同种间存在生殖隔离(地理隔离;生态隔离-发情季节、生殖器官结构、性行为差异;遗传隔离-染色体数目、染色体组型 品种

是具有独特的经济特性和种用价值,能满足人类的一定要求;对一定的自然和经济条件有适应性,并可随人工选择和生产方向的改变而改变;其性状能稳定地遗传给下一代的具有一定数量的家畜群体。其数量要求能维持种群特异性的稳定遗传。 (二品种应具备的条件 1、具有较高的经济价值; 2、个体间遗传基础来源相同; 3、个体的性状及适应性具有相似性:形成该品种的特征,这些共同特征能与其他品种相区别; 4、遗传性稳定,种用价值高; 5、一定的结构:若干各具特点的类群构成-地方类型、育种场类型、品系与品族; 6、足够的数量 二、影响家畜品种形成的因素 社会经济条件; 自然条件(温度、湿度、雨量等 三、品种的分类: (一、按培育程度分类: 1、原始品种: 2、培育品种(育成品种; 3、过渡品种:

(二、按生产力类型分类: 1、专用品种(专门化品种 2、兼用品种(综合品种 (三、按生态类型分类: (一、按培育程度分类: 1、原始品种:不同于地方品种。 特点:A、晚熟,个体相对较小; B、体格协调,生产力低但全面; C、体质粗壮、耐粗耐劳,适应性强 原始品种是育种的宝贵的育种材料和品种资源。原始品种的改造,首先应该改善饲养管理,再结合选种选配或杂交以改善遗传基础。 2、培育品种(育成品种 经过人们有目的地选择和培育形成的品种。 特点:A、生产力高,且专门化; B、早熟,性成熟早,体型大,经济成熟早; C、对饲养管理条件的要求较高,其品种特性需要配套的选种选配技术来维持; D、分别区域广; E、品种结构复杂,形成许多品系和品族; F、育种价值高,可起到杂交改良作用。

遗传资源获取与惠益分享-浙江生物多样性研究中心

遗传资源获取与惠益分享 为了建立合理的遗传资源获取与惠益分享的机制,促进农业、林业和医药生产,保障遗传资源的安全,中国制定了一些法律法规,并积极参与遗传资源获取和利用的国际合作。 1、完善法律法规,促进遗传资源的获取和利用 中国于1997年4月公布了《植物新品种保护条例》,对植物新品种制定专门法规进行保护。在该条例基础上,发布了《植物新品种保护条例实施细则》(农业和林业部分)以及农业和林业植物新品种保护名录。 1997年3月发布的《进出口农作物种子(苗)管理暂行办法》规定:向国(境)外提供种质资源,按照作物种质资源分类目录管理,由中国农业科学院品种资源研究所办理审批手续,国务院农业行政主管部门审批。 2000年7月通过的《种子法》,对种质资源保护、品种选育与审定、种子的生产、经营、使用、质量控制、进出口与对外合作作出了明确规定。种子经营实行许可制度。国务院农业、林业行政主管部门分别主管全国农作物种子和林木种子工作。选育的品种得到推广应用的,育种者依法获得相应的经济利益。 中国还发布了《种畜禽管理条例实施细则》、《农作物种子生产经营管理暂行办法》、《进境植物繁殖材料检疫管理办法》等。 2、加强基地和机构建设,为遗传资源获取和利用提供组织保障 中国从1996年起组织实施了种子工程。到1999年共安排了国家级原种场、农作物种子质量检测中心、国家救灾备荒种子储备库、农作物品种区试站、农作物品种改良中心等种子工程非经营性项目189个,总投资11.8亿元;安排了大中型种子加工中心、种子包装材料厂、种子加工机械厂等基建贷款项目215个,总投资15亿元。1999年,全国国有种子公司已拥有原、良种生产基地1933.3千公顷,全国主要农作物的商品供种量已达450万吨。 中国在北京和青海建立了国家作物种质资源长期库和复份保存库各1座;在全国建立了各种作物种质资源中期保存库共27座;建立了32个多年生及作物野生近缘植物资源圃;完成了160种作物、37万份作物品种资源的入库(圃)编目、农艺性状、品质、抗逆和抗病虫等特性的鉴定评价工作,并建立中国作物种质资源信息系统。1996年至2000年,国内作物种质资源保存单位向全国育种、教学和生产单位分发(提供利用)各种作物的优良和优异作物种质资源11896份。 中国政府对畜禽品种资源保护增加了扶持力度, 1998年全国共有各类种畜禽场3300多个,共计存栏种畜禽3200多万头(只、套)。截止1998年底,全国共保护畜禽品种资源64个,其中猪品种19个(含4个引进品种)、家禽品种15个(含3个引进品种)、牛、骆驼品种8个、羊品种9个(含1个引进品种)、马品种3个、蜜蜂品种10个。这些种畜禽承担着国家育

动物遗传资源保护概论

新疆农业大学 动物遗传资源保护的理 论和方法 学院:动物科学学院 班级:动科122班 学号: 123531210 姓名:凯丽比努尔·阿不都热依木

标题:动物遗传资源保护的理论和方法 摘要:动物遗传资源保护概论主要包括动物遗传资源多样性与形成机制、动物遗传资源保护现状、动物遗传资源保护原理和一般途径、自然保护区的建立与管理、生物技术在动物遗传资源保护中的应用、动物遗传资源多样性保护的有关法规、行动计划和国际组织、动物遗传资源的管理与利用等内容,同时系统介绍了畜禽、实验动物、渔业和野生动物等遗传资源的保护现状 关键词:遗传保护动物 气候变化对动物遗传资源的影响 《联合国气候变化框架公约》(UNFCCC)第一款中,将“气候变化”定义为:“经过相当一段时间的观察,在自然气候变化之外由人类活动直接或间接地改变全球大气组成所导致的气候改变。”UNFCCC因此将因人类活动而改变大气组成的“气候变化”与归因于自然原因的“气候变率”区分开来。气候变化(climate change)主要表现为三方面:全球气候变暖(Global Warming)、酸雨(Acid Deposition)、臭氧层破坏(Ozone Depletion),其中全球气候变暖是人类目前最迫切的问题,关乎到人类的未来! 据美国橡树岭实验室研究报告,自1750年以来,全球累计排放了1万多亿吨二氧化碳,其中发达国家排放约占80%。气候变化会带来哪些影响? 气候变化导致灾害性气候事件频发,冰川和积雪融化加速,水资源分布失衡,生物多样性受到威胁。气候变化还引起海平面上升,沿海地区遭受洪涝、风暴等自然灾害影响更为严

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