本專著是以我國(guó)12個(gè)�。▍^(qū)）的12種披堿草屬牧草的105個(gè)野生居群為對(duì)象，對(duì)披堿草屬牧草進(jìn)行形態(tài)學(xué)多樣性、染色體多樣性、ISSR分子標(biāo)記和ITS基因序列多樣性等方面研究，對(duì)研究結(jié)果進(jìn)行深入分析討論的基礎(chǔ)上探討和揭示披堿草屬牧草的遺傳多樣性。
前言
披堿草屬（Elymus L）是禾本科（Gramineae）小麥族（Triticeae）重要的一個(gè)屬，按《中國(guó)植物志》記載，我國(guó)有12個(gè)野生種，多數(shù)是草原和草甸的重要組成成分，具有較高的飼用價(jià)值。
因地域遼闊，自然環(huán)境極其復(fù)雜，我國(guó)披堿草屬牧草種質(zhì)資源非常豐富，是我國(guó)發(fā)展草地畜牧業(yè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，具有廣闊的研究和利用前景。近年來(lái)，我國(guó)基本完成了一些重點(diǎn)與典型地區(qū)的披堿草屬牧草種質(zhì)資源考察和部分種質(zhì)的采集工作，基本摸清了這些地區(qū)的披堿草屬牧草種質(zhì)資源現(xiàn)狀與家底，但因起步晚、物力、財(cái)力和人力的不足，收集的種質(zhì)很多未能及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的鑒定、評(píng)價(jià)、篩選等深入研究，尤其對(duì)披堿草屬牧草種質(zhì)資源遺傳多樣性、種質(zhì)創(chuàng)新、基因挖掘等研究乏力。所以，在繼續(xù)搜集我國(guó)披堿草屬牧草種質(zhì)資源的情況下，一方面應(yīng)逐步開(kāi)展披堿草屬牧草種內(nèi)的系統(tǒng)鑒定和篩選；另一方面應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)其遺傳多樣性、遺傳分化機(jī)理等方面的深入研究，為合理保護(hù)、高效利用提供依據(jù)。
筆者在同一試驗(yàn)條件下，對(duì)我國(guó)105份野生披堿草屬牧草進(jìn)行了穗部多樣性研究，針對(duì)屬內(nèi)的重點(diǎn)草種老芒麥(Esibiricus)和垂穗披堿草(Enutans)進(jìn)行了形態(tài)學(xué)多樣性和主要農(nóng)藝性狀研究；對(duì)我國(guó)野生12種披堿草屬牧草進(jìn)行了染色體核型分析，同時(shí)進(jìn)行了RAPD遺傳多樣性分析；對(duì)老芒麥種質(zhì)進(jìn)行了染色體核型分析；老芒麥和垂穗披堿草進(jìn)行了ISSR和ITS序列分析。獲得主要結(jié)果如下：
（1）我國(guó)野生披堿草屬牧草居群的遺傳多樣性主要集中在居群內(nèi)部（7211％），居群間的遺傳變異較�。�2789％），我國(guó)西北部是野生披堿草屬牧草的分布中心，也是披堿草屬牧草的遺傳多樣性中心。穗部性狀指標(biāo)的平均變異系數(shù)為3122％，最大的穎芒長(zhǎng)的變異系數(shù)為58932%，其次為旗葉與穗基部長(zhǎng)度的變異系數(shù)為56683%，最小的外稃長(zhǎng)為14908%。居群總多樣性指數(shù)最高的為小穗長(zhǎng)（2054）；其次是穗長(zhǎng)(2049)，最低的為小花數(shù)(1404)，居群內(nèi)多樣性指數(shù)最高的為旗葉與穗基部長(zhǎng)（1648）；其次是小穗數(shù)（1638），最低的為小花數(shù)（0671）。
（2）老芒麥和垂穗披堿草種間差異顯著，二者在種內(nèi)也有顯著差異，且種間的差異大于種內(nèi)，表現(xiàn)出較為豐富的表型多樣性。老芒麥表型分化的主要指標(biāo)有12個(gè)，垂穗披堿草表型分化的主要指標(biāo)有11個(gè)，分化的主要指標(biāo)中有9個(gè)相同，株高和小穗數(shù)是老芒麥和垂穗披堿草最主要的兩個(gè)表型分化指標(biāo)。
（3）老芒麥生育期差異大于垂穗披堿草，在整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)，老芒麥從分蘗期到孕穗期株高變化幅度最大，而垂穗披堿草株高變化幅度最大是從分蘗期到開(kāi)花期；老芒麥和垂穗披堿草葉面積指標(biāo)變化最快的時(shí)期都是分蘗期到拔節(jié)期。在完熟期，來(lái)自高海拔地區(qū)的老芒麥株高都大于低海拔地區(qū)，高緯度地區(qū)的垂穗披堿草植株都矮于來(lái)自低緯度地區(qū)的；高緯度地區(qū)的老芒麥葉面積大于來(lái)自低緯度地區(qū)，而高海拔地區(qū)的垂穗披堿草葉面積大于來(lái)自低海拔地區(qū)。老芒麥中以晚熟材料居多，而垂穗披堿草以早熟材料居多，晚熟材料表現(xiàn)為植株較矮，葉面積較大，分蘗數(shù)較多；而早熟型材料則表現(xiàn)為植株高大，葉面積較小，分蘗數(shù)較少。
（4）垂穗披堿草的鮮干比大于老芒麥，所有供試材料中ES018和EN004的鮮干比最大，營(yíng)養(yǎng)較豐富；來(lái)自高海拔地區(qū)的老芒麥單穗重都比較��；通過(guò)綜合比較，ES010、ES011、ES014、ES021、ES024、EN010、EN011、EN015的穗莖干重、分蘗數(shù)以及單穗重等表現(xiàn)最好，在生產(chǎn)中可優(yōu)先利用。ES031可作為培育早熟品種的原始材料深入研究。
（5）我國(guó)12種野生披堿草屬牧草核型分析，結(jié)果表明它們?nèi)旧w基數(shù)為7，數(shù)目分別2n=28、2n=42和2n=56，其中老芒麥為四倍體，2n=4x=28，無(wú)芒披堿草為八倍體，2n=8x=56，其余10種均為六倍體。染色體主要由中部著絲粒(m)和近中著絲粒(sm)染色體組成。平均臂比介于1317～1511。其核型類型分 2B、2A、1B、1A 四種類型。核型進(jìn)化由高到低依次為：2B［老芒麥、披堿草（Elymusdahuricus）、青紫披堿草（Edahuricus varvioleus）］ >2A［無(wú)芒披堿草（Esubmuticus）、黑紫披堿草（Eatratus）、肥披堿草（Eexcelsus）、毛披堿草（Evillifer）］ >1B［垂穗披堿草、麥薲草（Etangutorum）、圓柱披堿草（Ecylindricus）、紫芒披堿草（Epurpuraristatus）］ >1A［短芒披堿草（Ebreviaristatus）］ 。
我國(guó)12種野生披堿草屬牧草的核型似近系數(shù)(λ)范圍為0994～0863，其中披堿草與青紫披堿草的核型似近系數(shù)最大，親緣關(guān)系十分密切。聚類分析可分為兩類，第一類老芒麥；第二類分為兩組，第一組為披堿草、青紫披堿草、黑紫披堿草、肥披堿草、無(wú)芒披堿草、毛披堿草和短芒披堿草，第二組為垂穗披堿草、麥薲草、圓柱披堿草和紫芒披堿草。根據(jù)核型似近系數(shù)進(jìn)行的聚類分析，能夠體現(xiàn)披堿草屬種間的親緣關(guān)系。其聚類結(jié)果明顯地按照核型類型分類，且與形態(tài)分類部分吻合。
（6）4份老芒麥染色體核型公式均不同，類型包括1B和2B，染色體組絕對(duì)長(zhǎng)度變異范圍13444～3850m，相對(duì)長(zhǎng)度變異范圍10975%～4040%，平均相對(duì)長(zhǎng)度變異范圍為7143%，核型不對(duì)稱系數(shù)變異范圍為60140%～58390%；相互間的核型似近系數(shù)范圍是0994～0913，平均為0955，即同一物種染色體同源性較高。
（7）30條有效引物對(duì)我國(guó)野生12種披堿草屬牧草種間材料進(jìn)行RAPD分析，其遺傳一致性變異范圍為07514～04859；披堿草和青紫披堿草的親緣關(guān)系最近。利用遺傳一致性進(jìn)行聚類分析，可分為兩類，即：第一類為老芒麥；第二類分為兩組，第一組為短芒披堿草、無(wú)芒披堿草、垂穗披堿草和黑紫披堿草；第二組為披堿草、青紫披堿草、肥披堿草、麥賓草、圓柱披堿草、紫芒披堿草和毛披堿草。聚類結(jié)果與形態(tài)分類基本一致。
（8）老芒麥和垂穗披堿草ISSR-PCR反應(yīng)最優(yōu)化體系為：25 L反應(yīng)體系中，25 L 10buffer（不含Mg2 ），TaqDNA聚合酶10 U，Mg2 20mmol/L，模板DNA 30～120 ng，NTPs 025mmol/L，引物025 mol/L；最佳擴(kuò)增程序?yàn)椋?4℃預(yù)變性2min，94℃變性1min，51℃退火1min（根據(jù)引物而定），72℃延伸15min，共41個(gè)循環(huán)，72℃后延伸10min，擴(kuò)增完后4℃保存。
12條引物對(duì)31份老芒麥和19份垂穗披堿草進(jìn)行擴(kuò)增，共檢測(cè)出111條譜帶，有107條多態(tài)性譜帶，多態(tài)性比例達(dá)到了9640%，50份材料總的有效等位基因數(shù)Ne為1552，Neis基因多樣性指數(shù)為0304，Shannon指數(shù)為0459，31份老芒麥的ISSR多態(tài)性片段比例為9279%，有效等位基因數(shù)Ne為1442，Neis基因多樣性指數(shù)為0273，Shannon指數(shù)為0424，19份垂穗披堿草的多態(tài)性為8468%，有效等位基因數(shù)Ne、Neis基因多樣性指數(shù)和Shannon指數(shù)分別為1433、0263、0403，不同老芒麥材料間的遺傳差異大于垂穗披堿草。
（9）老芒麥和垂穗披堿草進(jìn)行ITS多序列比對(duì)，發(fā)現(xiàn)4個(gè)有明顯種性變異的位點(diǎn)，分別是100位堿基垂穗披堿草為T(mén)，老芒麥為C；195位堿基垂穗披堿草為A，老芒麥為G；438位堿基垂穗披堿草為A，老芒麥為C；547位堿基垂穗披堿草為A，老芒麥為C。
此項(xiàng)研究受到中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所）資助項(xiàng)目（2008-Z-1）、國(guó)家自然科技資源共享平臺(tái)牧草植物種質(zhì)資源標(biāo)準(zhǔn)化整理、整合及共享試點(diǎn)（2005DKA21007）、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所草遺傳資源與育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的資助。
雖然筆者在本書(shū)撰寫(xiě)過(guò)程中認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，但由于水平有限，書(shū)中難免有不足之處，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正！
德英2018年10月
德英（1978-），女（達(dá)斡爾族），內(nèi)蒙古呼倫貝爾市人，副研究員，主要從事牧草資源與育種研究，主持完成項(xiàng)目4項(xiàng)，參加20余項(xiàng)，第一完成獲發(fā)明專利1項(xiàng)和實(shí)用新型專利3項(xiàng)；第五完成人審定登記育成品種1個(gè)；第一主編著作2部，第3主著2部；第一作者發(fā)表論文12篇，獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)（二級(jí)證書(shū)）。
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