野生狗牙根種質資源的遺傳多樣性研究簡述

凌 瑤，張新全，劉 偉

(1.四川農業大學動物醫學院，四川 雅安 652014；2.四川農業大學動物科學院草業科學系，四川 雅安 625014)

狗牙根(Cynodondactylon)，又叫鐵線草、爬地草，屬于禾本科狗牙根屬，起源于非洲，廣泛分布于歐亞大陸。在我國，狗牙根主要分布于黃河流域及其以南地區，此外，在華南、華中、西南、西北、華北南部等地均有分布[1]。狗牙根是最重要的暖季性草坪草之一，其植株低矮，抗旱，耐踐踏，質地纖細，色澤好，被廣泛用于各類草坪，且匍匐莖發達，是優良的水土保持植物。

在國外，美國俄克拉荷馬州立大學Harlan和Wet將狗牙根分為6個變種[2]，建立了狗牙根分類學上的骨架。我國狗牙根屬植物有2個種[普通狗牙根和彎穗狗牙根(C.arcuatus)]和1個變種[雙花狗牙根(C.dactylonvar.biflorus)][3]。狗牙根屬植物大致分為9種10變種，但目前為止狗牙根屬仍沒有一個完全滿意的分類方法。

我國雖然有豐富的野生狗牙根種質資源，但直到20世紀后期才開始狗牙根的育種工作。近年來主要以野生狗牙根種質資源調查、分析以及野生種的改良為主，育成的品種較少，而種質資源的遺傳多樣性是物種生存和發展的基礎，是物種遺傳改良的根本。因此，本研究對其種質不同水平的多樣性及育種研究進展進行綜述，以期為其今后的研究提供參考。

1 狗牙根種質資源的遺傳多樣性研究

1.1形態學水平 狗牙根形態學研究主要是對狗牙根的形態指標的測定、研究和分析。國外很早就有狗牙根的形態多樣性的研究[4-5]。國內研究者根據狗牙根的形態指標對其進行聚類，追蹤其種源劃分其類型，但仍然沒有一個統一的分類標準。鄭玉紅等[6]對我國50份狗牙根種質的根狀莖進行了形態學分析，發現其根狀莖特征與緯度呈極顯著相關，可以將其分為淺(無)根莖型、疏淺根莖型、深密根莖型和特深密根莖型四大類型，四類狗牙根與其相應的地理分布有較好的吻合度。馬克群等[7]對10個狗牙根和2個非洲狗牙根(C.transvaalensis)種質的13個外部形態性狀進行實地觀測和統計分析后認為，葉片寬度、節間直徑、穗支數、穗支長度、小穗長度、葉片色澤、匍匐莖色澤和柱頭色澤8個外部形態性狀可作為鑒別這兩個種的形態學指標；王志勇等[8]選取水平擴展系數、水平生長速率、垂直生長速率、單位周長匍匐莖數和最長匍匐莖長度5個指標，對不同地理分布的33份國內外野生狗牙根種質和源自中國、澳大利亞和美國的22份狗牙根品種之間的營養繁殖差異進行了初步評定。結果表明，國內外狗牙根之間表現出豐富的多樣性，國內狗牙根種質之間差異較大，且國內種質變異范圍大于國外狗牙根品種，國內狗牙根種質和育種材料的垂直生長速度明顯低于國外品種；相關指標間除垂直生長速率外均存在極顯著相關性；通過聚類，55份代表性狗牙根種源(品種)被分為三大類，即匍匐莖快速繁殖型、中間型和匍匐莖慢速繁殖型，其中，匍匐莖快速繁殖型均為中國本土種質。張延輝等[9]分析了152份新疆野生狗牙根的形態特征，根據外部性狀等選出具有代表性的60份，通過聚類分析，將60份新疆狗牙根野生材料分為矮生型、中間型、高大型三大類。黃春瓊等[10]根據96份華南地區野生狗牙根種源的11個植物學特征，采用聚類分析將其分為3個形態類型。

1.2細胞學水平 在狗牙根種質資源細胞學研究方面，目前主要是通過對染色體數目的分析來確定未知染色體組物種的染色體組成及種源關系。其染色體基數為9，體細胞的染色體數目為18～54條，主要有二倍體、四倍體、六倍體和三倍體，染色體數為18、36、54和27。二倍體狗牙根有澳大利亞狗牙根(C.plectostachyus)、非洲狗牙根、印苛狗牙根(C.incompletus)和印度狗牙根(C.bareri)；大部分普通狗牙根和彎穗狗牙根為四倍體，也有二倍體和六倍體[2]；麥景狗牙根(C.magemnisiss)和硬毛狗牙根(C.incompletesvar.hirsutus)多為三倍體[11-12]。郭海林等[13]分析了30份具有代表性的狗牙根種質，發現我國狗牙根種源染色體數目變異性較大，同一種質的不同根尖、同一根尖的不同細胞，其倍性都不相同，說明染色體多樣性較好，可為育種提供豐富的材料。

龔志云等[14]發現三倍體狗牙根“矮生百慕大”細胞內染色體數存在非整倍性變異，變化范圍為2n=27～30,進一步利用熒光原位雜交(FISH)技術以45S rDNA為探針進行鑒定，發現有3條染色體含有45S rDNA，并且都位于著絲粒部位，其中2條染色體在45S rDNA區雜交信號較強，且易伸長呈線狀結構，雜交信號較弱的一條染色體可能由于45S rDNA含量比較少，所以這一區域染色體很易在分裂中“拉長”并斷裂形成非整倍體；另外，對10個狗牙根和3個非洲狗牙根的優質選系的染色體數目分析表明[15]，非洲狗牙根主要是2n=18，存在少部分染色體數目的變異，而狗牙根染色體數目絕大多數都為18～36，且倍性變異大，供試的選系存在多種染色體倍性水平和非整倍體。

1.3蛋白質水平 由于狗牙根具有無融合生殖特性，在其遺傳多樣性檢測中，需要穩定高效的標記方法，同工酶被廣泛應用。Wilkinson和Beard[16]通過葉蛋白圖譜分析了幾種草坪草的葉蛋白變異，PAGE凝膠電泳法也可以用于同工酶差異性檢測[17]。Vermeulen[18]利用組合酶系成功將選系區分并聚類。鄭玉紅等[19]利用3種同工酶分析了國內的15份狗牙根無性系葉片，研究表明，其具有豐富的遺傳多樣性，酶譜的聚類結果與種源來源地生態地理環境具有一定的相關性。王贊[20]和張小艾[21]利用同工酶成功檢測出西南區野生狗牙根遺傳多樣性，同時證明同工酶是檢測狗牙根遺傳多樣性的一種高效、經濟的檢測方法。

1.4分子標記技術在狗牙根遺傳多樣性研究中的應用 近年來，分子標記方法已被應用于研究不同狗牙根種質遺傳多樣性。Marcone等[22]應用RFLP標記對10種染了百葉病的狗牙根進行PCR擴增，發現感病狗牙根的特異條帶和泰國的染病狗牙根相同，進而確認為同種甘蔗白葉原生質組。Caetano-Anolles等[23-24]利用DNA指紋印跡技術和DAF方法分析了狗牙根的親緣關系及Tifgreen和Tifdrawf的遺傳基礎。此后，RAPD、SRAP[25]、AFLP[26-30]、ISSR[31-32]等廣泛應用于狗牙根的遺傳多樣性研究。Mehmet等[33]利用RAPD標記和DAF研究了狗牙根種內和種間的遺傳變異，并采用UPGMA進行系譜分析。Wu等[34]利用AFLP標記研究了四大洲11個國家的狗牙根種質資源的遺傳多樣性，材料間的遺傳相似系數為0.53～0.98。

梁慧敏[35]利用RAPD對我國的部分野生狗牙根和栽培品種進行遺傳多樣性分析，結果表明，多態性位點比率超過95%。謝永麗等[36]通過RT-PCR和RACE的方法分別從冷脅迫和鹽脅迫的狗牙根cDNA中擴增到了受冷脅迫誘導表達的BeDREB1基因和受鹽脅迫的誘導表達BeDREB2，二者的表達量隨誘導時間發生變化。這兩個DREB轉錄因子家族的新成員在狗牙根中分別與冷脅迫和鹽脅迫的信號轉導有關。劉偉等[37-38]用RAPD、ISSR和RAMP分析了我國西南地區野生狗牙根種質資源的遺傳多樣性，結果表明，有較大的遺傳多樣性，且類群同地理分布有一定關系。易揚杰等[25]采用SRAP分析了對采自我國四川、重慶、貴州、西藏四省區的32份野生狗牙根材料的遺傳多樣性分析，表明多態性位點百分率為79.8%，平均GS值為0.759，遺傳多樣性也較豐富。

2 狗牙根育種概況

國外非常重視狗牙根種質資源的利用，很早就開展了狗牙根的育種工作。從1930年南非共和國育成第一個坪用狗牙根品種“Royal Cape”開始，國外的育種機構通過雜交育種、輻射育種、無性系選優等選育手段，已經注冊了許多狗牙根商品品種[40]。僅美國在1995年以前就已注冊登記了38個品種，以后每年都有1～2個新品種注冊登記[39]。在國內，狗牙根育種工作始于20世紀后期，采用輻射誘變、體細胞無性系變異技術、無性系選優等手段成功育成了一些品種[40]。

3 展望與建議

近年來，隨著生態環境的惡化，野生狗牙根種質資源的生境遭到破壞，種群和數量不斷減少，野生狗牙根的遺傳多樣性、生存現狀及其保育研究的開展顯得日益迫切。目前，野生狗牙根傳多樣性研究多停留在其居群遺傳多樣性大小的評價上，沒有深入進行居群間和居群內的系統評價，至于其居群遺傳特征及居群遺傳動態變化規律則尚未涉及。對此，提出幾點建議：1)在全國野生狗牙根分布區內開展野生狗牙根資源的全面普查，摸清其數量及生存狀況，建立較完整的野生狗牙根種質資源庫;2)系統地開展野生狗牙根的生態學研究、遺傳多樣性研究及遺傳變異的空間自相關分析，為進一步分析其遺傳潛力和雜交育種提供重要的資料；3)綜合野生狗牙根生存現狀、遺傳多樣性、遺傳變異空間分布格局，采取相應的生源地保護措施；4)加強國際交流與合作，引進國外優良的狗牙根品種(系)，借鑒國外先進的育種手段，加快狗牙根種質資源研究和品種改良。

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