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遗传多样性研究 2011作物育种 代明 什么是遗传多样性 广义的遗传多样性是指地球上所有生物所携带的遗传信息的总和 ,但通常所说的遗传多样性是指种内不同种群之间或一个种群内不同的个体的遗传变异。 通常 ,遗传多样性最直接的表现形式就是遗传变异水平的高低。 遗传多样性研究进展 对遗传多样性的系统研究始于上个世纪 ,达尔文在 《物种起源》 中用大量资料和证据揭示出生物中普遍存在变异现象 ,并发现了大部分变异有遗传倾向 ,他把这种可遗传的变异称为多样性。随着孟德尔遗传定律的重新发现 ,遗传学家把遗传学定律应用于生物种群中 ,并对自然种群中的遗传变异数量进行了广泛研究 ,并由此引发了两种相反的学说的长期争论。以 H.J . Muller 为代表的经典(Classical)假说认为 ,生物种群中的个体几乎在所有基因位点上都是野生型等位基因的纯合体 ,自然种群中遗传变异很少 ,进化起因于偶然发生的有利突变。与此相反 ,Dobzhansky 提出的平衡假说认为 ,生物种群在许多位点上都有两个以上的等位基因 ,不存在野生型与正常型之分 ,个体在大部分基因位点上都是杂合的 ,即自然种群中存在大量遗传变异 ,进化是许多位点上等位基因种类和频率的逐渐改变。后来的研究充分证实了在自然种群中确实存在着大量的遗传变异。 遗传多样性的研究方法及其进展 检测遗传多样性的方法是随着生物学研究层次的提高和实验手段的不断改进而逐步发展起来的 ,从形态学水平、 细胞学(染色体)水平、 生理生化水平直至目前的分子水平。 迄今为止 ,任何一种检测遗传多样性的方法都存在各自的优点和局限 ,还找不到一种可以完全取代其他方法的技术。 形态学标记 研究材料的外部形态受到基因和所处生态环境的共同影响，在排除或者尽量减少环境对研究材料影响的情况下，材料的外部形态指标可以体现出对材料间受基因控制的遗传差异。对处于不同生态环境下的同种材料的形态学研究，可以了解环境对基因表达的影响。从形态学或表型性状来检测遗传变异是最直接也是最简便的方法。长期以来，种质资源的分类、鉴定及育种材料的选择通常都是依据表型性状来进行的。虽然形态学性状易受环境和人为因素的影响，但在同一生境下，对不同种质材料(accession)或居群(population)进行形态学性状的评价，在一定程度上可以快速地分析其遗传变异。 细胞学标记 细胞学标记是一种利用染色体数目、核型、分带带型、减数分裂的行为等进行植物分类的方法，这种方法被广泛用于种质资源的鉴定中。细胞学标记主要包括核型、染色体带型和原位杂交及染色体的非整倍性和结构变异等，能准确地反映植物体内出现的细胞水平多样性。 生化标记 生化标记主要是同工酶(Isozyme)、等位酶(Allozyme)和种子贮藏蛋白，它们是基因表达的直接产物(蛋白质)，其结构多样性能从一定程度上反映生物遗传物质组成上的差异和生物体遗传的多样性。 分子标记 目前常用的 DNA 分子标记方法有 RFL P技术、 基于 PCR的各种检测方法和重复序列分析技术包括 RAPD ,DAF ,AP -PCR ,AFLP，SSR等 ,其中以 RAPD 应用较为广泛。 研究意义 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。 其次，遗传多样性是保护生物学研究的核心之一。 再者，对遗传多样性的认识是生物各分支学科重要的背景资料。 沙生冰草遗传多样性的SSR分析 沙生冰草[ Agropyron desertorum ( Fisch.ex Link)Schult . ]是禾本科小麦族冰草属( Agropyron Gaertn. ) 植物的一个重要种, 在中国主要分布于内蒙古、 新疆、 河北、 青海等地,生长于沙质土山坡、 草地和丘陵。这类植物不仅长期适应干旱、 寒冷气候和土壤贫瘠等不利条件,而且对小麦白粉病、 黄矮病、 锈病等主要病害具有很强的抗性。此外,冰草属植物具有多小穗、 多小花、 茎秆坚韧、 穗下茎长等特点,可作为小麦优异外源基因的供体,对于小麦遗传改良具有重要意义。 实验材料 18 个沙生冰草居群 本研究中每个居群随机取20 个单株,在3~ 4 叶期提取DNA,等量DNA 组成混合样。 沙生冰草 SSR标记 SSR标记是居群遗传学、 种质资源鉴定、 亲缘关系和分子图谱构建等方面优越的分子标记。已开发应用的小麦 SSR 引物对于冰草属植物的研究和利用具有重要的指导意义。 SSR分析 本研究所采用的SSR 引物为小麦 SSR 引物, 根据 Rder 和 Pest sova等公布的序列信息合成。PCR 反应:采用仪器为MJ PTC200 扩增仪( MJ, 美国)。反应体积为25 L, 内含 100 mmol / L Tris HCl, 50 mmol/ LKCl , 1U