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基本信息
- 項目名稱：
- 基于細(xì)胞學(xué)和DNA序列的苧麻與其野生近緣類群系統(tǒng)關(guān)系研究
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 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(xué)者對苧麻屬下系統(tǒng)學(xué)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(gòu)成核心種質(zhì)資源？外圍種質(zhì)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(hù)。本論文試圖從間期核形態(tài)、染色體數(shù)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(zhì)的系統(tǒng)關(guān)系，探討苧麻起源，為苧麻育種及苧麻野生種質(zhì)資源利用和保護(hù)打下基礎(chǔ)。
- 詳細(xì)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(shù)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(shù)種，中國有31種12變種。迄今，不同學(xué)者對屬下系統(tǒng)學(xué)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(guān)系的研究甚少。栽培苧麻(B. nivea)與其野生變種及親緣種構(gòu)成核心野生種質(zhì)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(zhì)包括哪些種，苧麻組與其他物種之間的系統(tǒng)關(guān)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(shù)目、ITS和trnL-F序列證據(jù)，探討苧麻與其野生親緣種質(zhì)的系統(tǒng)關(guān)系，為其在育種中進(jìn)一步應(yīng)用提供基礎(chǔ)。結(jié)合形態(tài)學(xué)、間期核形態(tài)、染色體數(shù)目及DNA序列證據(jù)，我們對苧麻屬組間的進(jìn)化關(guān)系進(jìn)行分析認(rèn)為，苧麻屬植物存在兩條基本進(jìn)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(yīng)為：前染色體間期核、雌雄花團(tuán)傘花序單生，雄蕊五或六基數(shù)，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(tuán)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。
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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(gòu)成核心野生種質(zhì)資源即苧麻及其三個變種有哪些可能的雜交種？外圍種質(zhì)包括那些種？苧麻組與其他物種之間的系統(tǒng)關(guān)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(shù)目、ITS和trnL-F序列證據(jù)，探討苧麻與其野生親緣種質(zhì)的系統(tǒng)關(guān)系，為在育種中進(jìn)一步應(yīng)用提供基礎(chǔ)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)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(shù)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(jìn)化關(guān)系模式，即前染色體型進(jìn)化路線和分散型進(jìn)化路線。首次用實(shí)驗(yàn)證實(shí)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(guān)系。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實(shí)意義
- 弄清了苧麻(B. nivea var. nivea)核心野生種質(zhì)資源結(jié)構(gòu)，澄清了苧麻與其野生親緣種質(zhì)的系統(tǒng)關(guān)系，此項目可為苧麻育種及苧麻野生種質(zhì)資源利用和保護(hù)提供基礎(chǔ)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 為了弄清苧麻與野生近緣種的系統(tǒng)學(xué)關(guān)系，更有效的利用野生苧麻資源，本文以細(xì)胞學(xué)和分子標(biāo)記證據(jù)，對中國苧麻與其24個野生近緣類群進(jìn)行了系統(tǒng)學(xué)分析。結(jié)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(shù)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(jìn)化路線A1→A2，即腋球苧麻組→苧麻組；(2) 分散型進(jìn)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(xué)報》錄用
鑒定結(jié)果
- 無
參考文獻(xiàn)
- 【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(xué)報, 1998. 24(6): p. 775-781.
同類課題研究水平概述
- 苧麻屬自Jacquin根據(jù)美洲的Boehmeria ramiflora Jacq. 建立以來，有多位學(xué)者對該屬進(jìn)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(jù)葉、花序、子房等性狀將這74種植物分為6群；Weddell根據(jù)團(tuán)傘花序腋生或組成穗狀或圓錐狀花序，以及葉互生或?qū)ι男誀顚ζr麻屬47種植物進(jìn)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(xué)者對屬下系統(tǒng)學(xué)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(guān)系的研究甚少。王文采根據(jù)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(jìn)而輻射進(jìn)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(xué)和4組10種的孢粉學(xué)進(jìn)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(jìn)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(jìn)行了基因組指紋圖譜構(gòu)建。將15個種分成5大類，支持王文采的分組觀點(diǎn)，提出苧麻屬五組間的親緣關(guān)系(圖1)，并認(rèn)為苧麻組內(nèi)演化關(guān)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(xiàn)中難以見到非?？煽康娜旧w核型圖片，至今苧麻屬中大約只有29個種曾經(jīng)做過染色體計數(shù)，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(yuǎn)，但由于苧麻染色體的長度太短小，提供的系統(tǒng)學(xué)信息有限。 本文首次利用了間期核和ITS和trnL-F序列的證據(jù)分析苧麻屬的系統(tǒng)學(xué)關(guān)系，研究手段在目前國內(nèi)尚屬先進(jìn)，研究水平在作物資源研究領(lǐng)域中達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。
