基本信息
- 項目名稱：
- 基于細胞學和DNA序列的苧麻與其野生近緣類群系統(tǒng)關系研究
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 中國苧麻屬(Boehmeria Jacq.)有植物31種12變種，其中苧麻(B.nivea)是中國及東亞地區(qū)的重要纖維植物，已有4700年的栽培歷史。不同學者對苧麻屬下系統(tǒng)學和種的處理存在爭議。栽培苧麻（B.nivea）和其野生變種與哪些親緣種構成核心種質資源？外圍種質包括那些種？居群遺傳多樣性如何？目前都不清楚。制約了苧麻野生資源的利用和保護。本論文試圖從間期核形態(tài)、染色體數目、ITS、trnL-F序列等方面，重建苧麻屬系統(tǒng)，澄清苧麻與其野生親緣種質的系統(tǒng)關系，探討苧麻起源，為苧麻育種及苧麻野生種質資源利用和保護打下基礎。
- 詳細介紹：
- 苧麻(Boehmeria nivea var. nivea)是中國及東亞地區(qū)的重要纖維作物，在中國作為主要的纖維作物有4700年的栽培歷史。苧麻屬Boehmeria Jacq植物全世界約有120種，主要分布在熱帶、亞熱帶，少數在溫帶，其中亞洲約有75種，美洲有30種，大洋洲和非洲有少數種，中國有31種12變種。迄今，不同學者對屬下系統(tǒng)學及種的處理都存在爭議，但對該屬的系統(tǒng)發(fā)育和種間關系的研究甚少。栽培苧麻(B. nivea)與其野生變種及親緣種構成核心野生種質資源，即苧麻及苧麻三變種和哪些有可能的雜交種，外圍種質包括哪些種，苧麻組與其他物種之間的系統(tǒng)關系，目前都不十分清楚，限制了苧麻育種野生資源的利用。本文試圖從間期核形態(tài)、染色體數目、ITS和trnL-F序列證據，探討苧麻與其野生親緣種質的系統(tǒng)關系，為其在育種中進一步應用提供基礎。結合形態(tài)學、間期核形態(tài)、染色體數目及DNA序列證據，我們對苧麻屬組間的進化關系進行分析認為，苧麻屬植物存在兩條基本進化路線，即前染色體型路線A1→A2和分散型路線B→C，而且他們可能共同起源于原始苧麻祖先，其苧麻祖先性狀應為：前染色體間期核、雌雄花團傘花序單生，雄蕊五或六基數，具長梗。苧麻屬植物的演化趨勢是：間期核前染色體型→分散型，二倍體→多倍體，團傘花序→帶葉的穗狀花序或圓錐花序→不帶葉的穗狀花序或圓錐花序。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 栽培苧麻(B. nivea var. nivea)與其野生變種及親緣種構成核心野生種質資源即苧麻及其三個變種有哪些可能的雜交種？外圍種質包括那些種？苧麻組與其他物種之間的系統(tǒng)關系？目前都不十分清楚，限制了苧麻育種野生資源的利用。本文試圖從間期核形態(tài)、染色體數目、ITS和trnL-F序列證據，探討苧麻與其野生親緣種質的系統(tǒng)關系，為在育種中進一步應用提供基礎。
科學性、先進性及獨特之處
- 本文首次報道中國苧麻屬26個類群間期核形態(tài)、15個類群的染色體數目、及24個類群的ITS和trnL-F序列。提出了作者的苧麻屬植物新進化關系模式，即前染色體型進化路線和分散型進化路線。首次用實驗證實苧麻起源于腋球苧麻組，并首次提出苧麻組和大葉苧麻組存在基因雜交漸滲的關系。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 弄清了苧麻(B. nivea var. nivea)核心野生種質資源結構，澄清了苧麻與其野生親緣種質的系統(tǒng)關系，此項目可為苧麻育種及苧麻野生種質資源利用和保護提供基礎。
學術論文摘要
- 為了弄清苧麻與野生近緣種的系統(tǒng)學關系，更有效的利用野生苧麻資源，本文以細胞學和分子標記證據，對中國苧麻與其24個野生近緣類群進行了系統(tǒng)學分析。結果表明：(1) 苧麻屬間期核形態(tài)屬于田中分類體系的前染色體型，而其野生親緣種分別屬于前染色體型和分散型；(2) 苧麻和24個野生近緣物種(其中15個類群的染色體數目為首次報道)中，19個為二倍體(2n=28)，而大葉苧麻組3個類群為三倍體(2n=42)，一個為四倍體(2n=56)，一個為五倍體(2n=70)；(3) ITS序列和trnL-F序列分析表明：苧麻屬可分成A(含A1和A2亞分支)、B(含B1和B2亞分支)和C三個基本分支。本文提出苧麻屬的兩條演化路線：(1) 前染色體型進化路線A1→A2，即腋球苧麻組→苧麻組；(2) 分散型進化路線B→C，即腋球苧麻組→帚序苧麻組→序葉苧麻組→大葉苧麻組。
獲獎情況
- 已被《作物學報》錄用
鑒定結果
- 無
參考文獻
- 【1】王文采, 中國苧麻屬校訂. 云南植物研究, 1981. 3(3): p. 307-328. 【2】張波 and 鄭長清, 中國苧麻屬組群分類及演化研究. 作物學報, 1998. 24(6): p. 775-781.
同類課題研究水平概述
- 苧麻屬自Jacquin根據美洲的Boehmeria ramiflora Jacq. 建立以來，有多位學者對該屬進行過研究， Blume在其蕁麻科專著中記載了苧麻屬74種植物，并根據葉、花序、子房等性狀將這74種植物分為6群；Weddell根據團傘花序腋生或組成穗狀或圓錐狀花序，以及葉互生或對生的性狀對苧麻屬47種植物進行分類整理；Satake記載了日本及近鄰的苧麻屬39種植物，將苧麻屬分成2個亞屬、8個組；王文采將中國苧麻屬植物整理為32種11變種，并隸屬五個組：1．腋球苧麻組(Sect. Boehmeria)；2．苧麻組(Sect. Tilocnide)；3．帚序苧麻組(Sect. Zollingeriana)；4．序葉苧麻組(Sect. Phyllostachys)；5．大葉苧麻組(Sect. Longispicae)；陳家瑞將中國苧麻屬植物整理為25種9變種。迄今，不同學者對屬下系統(tǒng)學及種的處理都存在爭議，但對該屬的系統(tǒng)發(fā)育和種間關系的研究甚少。王文采根據葉序、花序、雄花、瘦果等外部形態(tài)提出苧麻屬五組是以腋球苧麻組為原始中心類群，進而輻射進化形成其它四組，即苧麻組直接來源于腋球苧麻組；張波等對中國苧麻屬5組13種的形態(tài)學和4組10種的孢粉學進行比較，提出苧麻屬各組是以腋球苧麻組為原始類群單線進化至大葉苧麻組再分成苧麻組和序葉苧麻組兩個分支，即苧麻組來源于大葉苧麻組。郭安平利用47種RAPD引物對苧麻屬15個種19份材料，其中包括苧麻組1種3變種8份材料、腋球苧麻組2個種、序葉苧麻組2個種、帚序苧麻組1個種、大葉苧麻組6個種，進行了基因組指紋圖譜構建。將15個種分成5大類，支持王文采的分組觀點，提出苧麻屬五組間的親緣關系(圖1)，并認為苧麻組內演化關系為：微綠苧麻→ 青葉苧麻→貼毛苧麻→苧麻。 苧麻屬植物染色體屬小染色體類型，長度約在1-4um，核型分析難度較大。在文獻中難以見到非常可靠的染色體核型圖片，至今苧麻屬中大約只有29個種曾經做過染色體計數，僅占該屬植物的1/4，離全面了解苧麻屬染色體情況還相差甚遠，但由于苧麻染色體的長度太短小，提供的系統(tǒng)學信息有限。 本文首次利用了間期核和ITS和trnL-F序列的證據分析苧麻屬的系統(tǒng)學關系，研究手段在目前國內尚屬先進，研究水平在作物資源研究領域中達到國內領先水平。
