基于叶绿体atpb-rbcl 序列探讨猬草属和赖草属植物的系统发育和母系起源

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1、第２１卷第５期草业学报７７－８５Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．５ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ２０１２年１０月基于叶绿体犪狋狆犅狉犫犮犔序列探讨猬草属和赖草属植物的系统发育和母系起源刘静１，２，张海琴１，凡星１，沙莉娜１，曾建３，周永红１，４（１．四川农业大学成都校区小麦研究所，四川成都６１１１３０；２．四川农业大学生命科学与理学院，四川雅安６２５０１４；３．四川农业大学成都校区资源与环境学院，四川成都６１１１３０；４．四川农业大学作物基因资源与遗传改良教育部重点实验室，四川成都６１１１３０）摘要：对小麦族猬草属、赖草属（ＮｓＸｍ

2、）、披碱草属（ＳｔＨ）及含不同染色体组（Ｓｔ、Ｈ、Ｎｓ、Ｅｂ、Ｅｅ、Ｐ、Ｆ、Ｖ、Ｗ）的近缘二倍体属共４６个类群的叶绿体基因间隔区犪狋狆Ｂ狉犫犮Ｌ序列进行系统发育分析，探讨猬草属和赖草属植物系统发育关系及母系起源。结果显示，１）猬草属模式种犎．狆犪狋狌犾犪与拟鹅观草属和披碱草属物种聚为一支，表明犎．狆犪狋狌犾犪与披碱草属植物亲缘关系近，其母本来源为含Ｓｔ染色体组的拟鹅观草属物种；２）猬草、长芒猬草、４个新麦草属物种及滨麦和所有欧亚分布的赖草属物种聚在一支，说明猬草、长芒猬草与欧亚赖草亲缘关系较近，其母本供体来自含Ｎｓ染色体组的新麦草属物种；

3、３）高丽猬草和东北猬草与北美赖草及冰草属、旱麦草属、大麦属物种处于同一分支，表明高丽猬草和东北猬草与北美赖草具有较近亲缘关系，其母本供体为未知来源的Ｘｍ染色体组。研究结果支持将犎．狆犪狋狌犾犪组合到披碱草属中，猬草、长芒猬草、高丽猬草和东北猬草应组合到赖草属中。关键词：猬草属；赖草属；犪狋狆Ｂ狉犫犮Ｌ；系统发育；母系起源；染色体组中图分类号：Ｑ９４５．４文献标识码：Ａ文章编号：１００４５７５９（２０１２）０５００７７０９小麦族（Ｔｒｉｔｉｃｅａｅ）是禾本科（Ｐｏａｃｅａｅ）植物中十分重要的类群，既包含有重要的粮食作物如小麦（犜狉犻狋

4、犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿）、大麦（犎狅狉犱犲狌犿狏狌犾犵犪狉犲），也有许多优良的牧草资源如羊草（犔犲狔犿狌狊犮犺犻狀犲狀狊犻狊）和老芒麦（犈犾狔犿狌狊［１］狊犻犫犻狉犻犮狌狊）等。基于麦类作物和牧草资源的开发、生态保护与重建的需要，理清小麦族内物种分类问题及系统发育关系尤为重要。［２］猬草属（犎狔狊狋狉犻狓）是小麦族的一个多年生小属，Ｍｏｅｎｃｈ根据颖强烈退化或缺失的特征以犎狔狊狋狉犻狓狆犪狋狌犾犪［３］为模式种建立。根据Ｂａｄｅｎ等的分类系统，猬草属有６种３变种：犎狔狊狋狉犻狓狆犪狋狌犾犪、猬草（犎．犱狌狋犺犻犲犻）、长芒猬草（犎．犱狌狋

5、犺犻犲犻ｓｓｐ．犾狅狀犵犲犪狉犻狊狋犪狋犪）、犎．犱狌狋犺犻犲犻ｓｓｐ．犼犪狆狅狀犻犮犪、东北猬草（犎．犽狅犿犪狉狅狏犻犻）、高丽猬草（犎．犮狅狉犲［４］犪狀犪）、犎．狊犻犫犻狉犻犮犪和犎．犮犪犾犻犳狅狉狀犻犮犪。Ｌｖｅ认为猬草属模式种犎．狆犪狋狌犾犪具有与披碱草属（犈犾狔犿狌狊）相同的［５］ＳｔＨ染色体组组成，将猬草属作为披碱草属的一个组处理。然而，Ｊｅｎｓｅｎ和Ｗａｎｇ根据染色体组分析结果认为，高丽猬草和犎．犮犪犾犻犳狅狉狀犻犮犪含有与赖草属（犔犲狔犿狌狊）植物相同的ＮｓＸｍ染色体组组成，并将它们组合到赖草［６］属中。Ｚｈａｎｇ等根

6、据细胞遗传学和染色体组原位杂交资料，报道犎．狆犪狋狌犾犪含有ＳｔＨ染色体组，而猬草和长［７］芒猬草含有ＮｓＸｍ染色体组。ＥｌｌｎｅｓｋｏｇＳｔａａｍ等通过基因组原位杂交（ＧＩＳＨ）和Ｓｏｕｔｈｅｒｎ杂交分析认为，猬草、长芒猬草和高丽猬草含有Ｎｓ染色体组，而东北猬草具有与猬草属模式种犎．狆犪狋狌犾犪相似的ＳｔＨ染色体１Ｎｓ２组。因此，猬草属不是一个单系类群，自建属以来，属的界限和分类地位以及物种的染色体组组成，一直处于争论之中。赖草属是小麦族中重要的多年生异源多倍体属，该属植物约有３０个种，从北海的沿岸地区，越过中亚到东亚直至阿拉斯加和北美

7、西部的广阔地域均有分布。赖草属物种倍性变化从四倍体（２ｎ＝４ｘ＝２８）到十二倍体（２ｎ＝［１，８］１２ｘ＝８４），由２个基本的染色体组Ｎｓ和Ｘｍ组成。通过形态学观察、染色体组分析及分子资料分析，认为［１，４，８１２］［８］Ｎｓ染色体组来源于新麦草属（犘狊犪狋犺狔狉狅狊狋犪犮犺狔狊），而Ｘｍ染色体组的来源尚不确定。迄今为止，来源于收稿日期：２０１１０９２２；改回日期：２０１１１１０１基金项目：国家自然科学基金（３０８７０１５４，３０９０１０５２，３０９０００８７），农业部公益性行业专项（２０１００３０２１）和四川省教育厅和科技厅重点

8、项目资助。作者简介：刘静（１９７８），女，四川成都人，在读博士，讲师。Ｅｍａｉｌ：ｌｉｕｊ０００＠ｓｉｃａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｚｈｏｕｙｈ＠ｓｉｃａｕ．