荞麦及其野生近缘种的DNA条形码鉴定

摘要

荞麦属（Fagopyrum Mill.）为蓼科草本植物，该属目前世界已命名的有16个种、2个亚种和2个变种，广布于亚洲及欧洲。《中国植物志》中记载的有10种、1变种和2种栽培种，南北省区均有分布。荞麦(F.tataricum和F.esculentum，英文名为buckwheat)作为传统的粮食作物，至今仍是许多民族如彝族、傈僳族、蒙古族、部分藏族和部分汉族的主食。荞麦历来被用于少数民族民俗和祭祀活动，是民族文化的代表。荞麦最初由野生种进化成栽培种，受人类驯化由来已久。为获得优质高产、抗寒抗旱、抗病虫害、口感较好等优良性状，人为的改变了荞麦在自然状态下的遗传进化，使其向着特定的农艺性状发展，从而与野生种的遗传差异越来越大。我国西南地区是荞麦的起源地之一，但荞麦研究工作起步较晚，研究不够深入，对于荞麦的基础性研究如起源、演化和分类还在初始阶段，荞麦及其野生近缘种的亲缘关系模糊不清，亟待我们进一步的研究。 本研究采用DNA条形码的技术手段，利用叶绿体基因片段trnH-psbA、rbcL-a、trnL-F和核基因ITS序列对采自云南、四川、贵州、西藏、湖南、河南以及内蒙古共计42个居群140份荞麦及其野生近缘种进行了系统发育重建，并结合形态分类学分析受自然和人为因素影响下的荞麦及其野生近缘种的遗传进化差异、荞麦在不同地区的遗传分化程度、荞麦可能的起源地及进化路径等。通过DNA条形码的研究方法，不仅将各地采集的荞麦样品进行了归类，也将荞麦及其野生近缘种和野生型进行了初步区分，同时也对较难直观判断的野生种进行了鉴定。由叶绿体基因与核基因分别构建的遗传进化树分析结果均将栽培种和野生种清晰的划分为两大类，甜荞与苦荞分为两支，苦荞、野生苦荞与金荞的亲缘关系较近。其中采自四川和云南的苦荞亲缘关系较近，而贵州和西藏的苦荞则与四川和云南的苦荞野生近缘种或野生型聚在一起，亲缘关系较近。说明贵州和西藏的苦荞是地方传统品种，受驯化程度较低，进化较慢。其中西藏的野生荞麦非常原始，推测西藏可能是荞麦的起源地。四川和云南的苦荞进化较快，但遗传多样性较低，这可能与当地苦荞规模化种植，追求单一遗传性状的留种方式以及忽视传统苦荞品种的保存等因素有关。两地区苦荞农艺性状相似度较高且与海拔高度的变化呈正相关。滇西北甜荞种质资源丰富，与其他地区的甜荞遗传上存在差异，可能是滇西北特殊的地理环境所致。内蒙、四川和部分云南的甜荞品种在遗传进化上关系较近，自展支持率100％（由trnH-psbA构建的NJ树），这与甜荞的异花授粉方式以及驯化较难有很大的关系。

目录

声明

摘要

第一章 养麦及研究现状

1．1 荞麦资源概述

1．1．1 荞麦的地理分布

1．1．2 荞麦的历史文化

1．1．3 荞麦的使用价值

1．1．4 荞麦的开发利用

1．2 荞麦属的研究进展

1．2．1 形态学研究

1．2．2 细胞学研究

1．2．2 生化研究

1．2．4 分子生物学研究

1．3 DNA条形码技术对荞麦属植物的鉴定

1．3．1 DNA条形码概述

1．3．2 DNA条形码研究动态

1．3．3 DNA条形码在荞麦属植物中的应用

1．4 立题依据

第二章 材料与方法

2．1 实验材料

2．2 民族植物学方法

2．3 DNA条形码方法

2．3．1 实验试剂及仪器

2．3．2 总DNA提取

2．3．3 候选片段与扩增条件

2．3．4 PCR实验结果

2．3．5 数据分析

2．4 技术路线

第三章 结果与分析

3．1 测序结果及其分析

3．2 遗传距离分析

3．3 同源性分析

3．4 系统进化树分析

3．4．1 叶绿体基因序列结果分析

3．4．2 核基因序列结果分析

3．5 DNA条形码的分类鉴定

第四章 讨论与结论

4．1 栽培养麦的起源、演化与亲缘关系的探讨

4．2 荞麦遗传分化的影响因素

4．2．1 历史文化

4．2．2 饮食习惯

4．2．3 现代育种

4．2．4 地理环境

4．3 结论

4．3．1 DNA条形码对荞麦的鉴定效果较好

4．3．2 荞麦的起源相同但分化不同

第五章 研究展望

参考文献

附录一 药品的配置

附录二 主要缩写词英汉对照

致谢

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