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狗尾草属(Setaria)属于禾本科(Gramineae),约有125个种,广泛分布于世界温带、暖温带和热带地区,形态多样。目前认为狗尾草属有三个基因池,第一个基因池包括谷子以及它的野生祖先种青狗尾草,它们属于A基因组;第二个基因池包括具有B基因组的S.adhaerans以及具有AABB基因组的异源四倍体轮生狗尾草和法氏狗尾草;第三个基因池包括金色狗尾草以及其它未知基因型的狗尾草。目前对狗尾草属其它种的基因组型构成还没有报道。利用基因组原位杂交技术可以准确的分析不同狗尾草种之间的亲缘关系,以及基因组构成,为进一步了解狗尾草属各种之间的亲缘关系和进化关系,为谷子野生种质资源的利用提供依据。
本实验对来自多个国家和地区的9个种(青狗尾草S.viridis、法氏狗尾草S. faberii、轮生狗尾草S.vertic illata、金色狗尾草S.glauca、S.palmifolia、 S.pumila、S,grisebachii、S.leucopiia、S.queensJandica)等50份狗尾草材料进行了染色体计数及倍体鉴定。发现狗尾草属中的青狗尾草均为二倍体,金色狗尾草有四倍体和八倍体,轮生狗尾草有二倍体和四倍体,法氏狗尾草为四倍体,S.pumila有二倍体和四倍体,S.grisebachii为二倍体,S.leucopila为二倍体, S.queenslandica为四倍体。本研究中对S.grisebachii、S.leucopila两个种是首次染色体倍体鉴定。
利用基因组荧光原位杂交(GISH)的方法对4个二倍体种(S.verticillata、S.grisebachii、S.leueopila、S.pumila)和一个四倍体种S.queenslandica的基因构成进行了分析研究。主要得到以下结果:
1.以标记的青狗尾草(从,2n=18)的基因组总DNA为探针与二倍体轮生狗尾草(S.verticillata,2n=18)的中期染色体进行杂交,没有得到杂交信号,而以标记的S.adhaerans(BB,2n=18)的基因组总DNA为探针与二倍轮生狗尾草(S.verticillata,2n=18)的中期染色体进行杂交,得到清晰的杂交信号,且覆盖整个基因组,确定二倍轮生狗尾草(S.verticillata)为B基因组。
2.以标记的青狗尾草(从,2n=18)的基因组总DNA为探针与二倍体S.leucopila、 S.pumila的中期染色体进行杂交时得到清晰的杂交信号,且覆盖整个基因组,而与.adhaerans(BB,2n=18)的基因组DNA探针杂交时没有得到杂交信号,可以确定它们属于A基因组。
3.S.grisebachii的中期染色体与标记的青狗尾草(从,2n=18),S.adhaerans(BB,2n=18)的总基因组DNA杂交时都得不到信号,不能确定其属于哪个基因组,有可能是一个新的染色体基因组。
4.通过基因组原位杂交发现四倍体狗尾草S.queenslandica为同源四倍体具有AAAA基因组型。
综上所述,本研究对狗尾草属9个种50份材料的倍体进行了鉴定,其中两个种为首次报道,并且利用荧光原位杂交技术对二倍体轮生狗尾草、S.leucopila、S.grisebachii以及四倍体S.queenslandica的基因型构成进行了鉴定,深入一步分析狗尾草属不同种之间的亲缘进化关系。