中国普通菜豆种质资源基因源分析与遗传多样性研究

摘要

普通菜豆起源于中美洲和安第斯山两个中心(亦称两个基因库)，按食用器官可分为粒用菜豆和荚用菜豆两种类型，是发达国家改善膳食结构和发展中国家植物蛋白的重要来源。中国拥有丰富的普通菜豆种质资源，是世界上普通菜豆生产和消费的主要地区之一。鉴定这些种质资源的基因库来源，分析评价其遗传多样性水平，对于我国普通菜豆种质资源的保存、评价与充分利用具有重要的意义。本研究以166份中国粒用普通菜豆地方品种、232份荚用普通菜豆地方和52份育成品种为材料，增设起源中心标准材料为对照，利用形态标记、蛋白标记和SSR标记追踪中国普通菜豆的基因源，分析其遗传多样性。主要研究结果如下： 1.首次明晰了中国普通菜豆的基因库来源。从形态水平、蛋白水平以及分子水平对中国普通菜豆种质资源进行分析，结果表明，中国普通菜豆资源中包括中美和安第斯两个基因库的类型。同时，中美基因库资源在参试资源中比重较大(68.44％)。基于形态标记可将全部资源划分为8个组群。基于SSR标记可将资源划分为9个亚群，其中，中美基因库包括6个亚群，安第斯基因库包括3个亚群。综合三种标记的研究结果，推断中国中美基因库资源主要是Mesoamerica类型品种，安第斯基因库主要是NuevaGranada类型品种。 2.分析了中国普通菜豆的遗传多样性水平。中国普通菜豆遗传多样性水平低于起源中心但高于其它普通菜豆次级多样性中心。资源份数较多的中美基因库组群内个体间相似系数较高，遗传分化度低，整体遗传多样性水平低于资源份数较少的安第斯基因库组群。中美基因库的4个亚群(M1-M4)间遗传距离近，群体间遗传分化度低。安第斯基因库的3个亚群(A7-A9)的群体内部和群体间遗传一致度低，基因交流频率低。 3.从三种标记水平上比较了不同类型普通菜豆的异同。三种不同类型普通菜豆群体都包括中美和安第斯两个基因库的资源类型。4个形态标记在粒用菜豆和荚用菜豆群体中表现出显著差异，但无群体特异性。3个群体检测到的蛋白类型无差异，育成品种中蛋白类型分布频率的变化本质为菜豆朊蛋白的条带数量的减少。3个群体共享的SSR等位变异为群体中的优势等位变异，缺失的等位变异为稀有等位变异。每个群体特有的等位变异也为稀有变异。 4.鉴定出19份在基因库间渗透重组的种质。基因库间渗透重组现象在全部参试普通菜豆资源中普遍存在。其中，基于SSR标记聚类的中美基因库第6亚群资源表现出明显的渗透重组特征。包括6份粒用菜豆地方品种，8份荚用菜豆地方品种和5份荚用菜豆育成品种。代表了全部资源86.76％的形态变异和59.30％的SSR等位变异。该类型资源可作为两个基因库间杂交育种的桥梁品种，对拓宽普通菜豆的遗传基础有重要意义。 5.三种标记相结合，可有效地检测普通菜豆基因库来源及多样性水平。本研究使用的30对SSR标记可作为普通菜豆遗传多样性分析的核心标记。基于基因开发的SSR标记可有效区分种质的基因库来源，基于基因组开发的SSR标记在群体结构划分、新变异类型的检测方面更为有效。菜豆朊蛋白标记可准确鉴定资源的基因库来源，但由于标记数目少，对渗透种质的区分以及基因库内品种的归属鉴定效果不明显。形态标记仍然是基因源分析、遗传多样性研究中的基本标记。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1普通菜豆国内外研究进展

1.1普通菜豆的起源

1.2普通菜豆的驯化

1.3普通菜豆的分类

1.4普通菜豆的传播

1.5普通菜豆遗传多样性研究进展

2本研究的目的

第二章 中国普通菜豆种质形态性状遗传多样性分析

1材料与方法

1.1材料

1.2性状调查

1.3统计分析方法

2结果与分析

2.1参试资源形态多样性特点

2.2参试资源组群划分及特征

2.3参试资源各组群遗传多样性评价

2.4不同类型普通菜豆群体形态特征比较分析

2.5不同类型普通菜豆群体多样性比较分析

第三章 中国普通菜豆种质朊蛋白标记遗传多样性分析

1材料与方法

1.1材料

1.2方法

2结果与分析

2.1普通菜豆朊蛋白SDS-PAGE电泳体系的建立

2.2普通菜豆朊蛋白类型分析

2.3菜豆朊蛋白在中国普通菜豆资源中的分布规律

2.4不同菜豆朊蛋白类型的普通菜豆资源特征比较分析

2.5不同类型普通菜豆群体的朊蛋白变化规律

第四章 中国普通菜豆种质SSR标记遗传多样性分析

1材料与方法

1.1材料

1.2方法

1.3统计分析方法

2结果与分析

2.1引物贡献率

2.2参试资源的群体结构分析

2.3不同亚群间遗传多样性分析

2.4不同类型普通菜豆群体间遗传多样性比较分析

第五章三种标记效用比较

1材料与方法

1.1材料

1.2统计分析方法

2结果与分析

2.1三种标记检测的遗传多样性比较

2.2三种标记对普通菜豆基因库来源的区分比较

第六章讨论

1中国普通菜豆种质的来源

2中国普通菜豆遗传多样性水平

3次级多样性中心的渗透种质

4中国普通菜豆种质的群体结构

5本研究中使用SSR标记的有效性

6不同类型普通菜豆群体的差异

7不同类型标记在普通菜豆种质遗传多样性及分类研究中的效用

第七章全文结论

1.初步明晰了中国普通菜豆种质的基因源

2.分析了中国普通菜豆种质资源的遗传多样性水平

3.初步揭示了中国普通菜豆种质的群体结构

4.中国普通菜豆不同类型群体的亲缘关系分析

5.中国普通菜豆种质存在基因库间渗透重组现象

6.比较不同类型标记在普通菜豆多样性研究中的效用

参考文献

附表

致谢

作者简历