野生狗牙根种质资源的遗传多样性研究简述

凌 瑶，张新全，刘 伟

(1.四川农业大学动物医学院，四川 雅安 652014；2.四川农业大学动物科学院草业科学系，四川 雅安 625014)

狗牙根(Cynodondactylon)，又叫铁线草、爬地草，属于禾本科狗牙根属，起源于非洲，广泛分布于欧亚大陆。在我国，狗牙根主要分布于黄河流域及其以南地区，此外，在华南、华中、西南、西北、华北南部等地均有分布[1]。狗牙根是最重要的暖季性草坪草之一，其植株低矮，抗旱，耐践踏，质地纤细，色泽好，被广泛用于各类草坪，且匍匐茎发达，是优良的水土保持植物。

在国外，美国俄克拉荷马州立大学Harlan和Wet将狗牙根分为6个变种[2]，建立了狗牙根分类学上的骨架。我国狗牙根属植物有2个种[普通狗牙根和弯穗狗牙根(C.arcuatus)]和1个变种[双花狗牙根(C.dactylonvar.biflorus)][3]。狗牙根属植物大致分为9种10变种，但目前为止狗牙根属仍没有一个完全满意的分类方法。

我国虽然有丰富的野生狗牙根种质资源，但直到20世纪后期才开始狗牙根的育种工作。近年来主要以野生狗牙根种质资源调查、分析以及野生种的改良为主，育成的品种较少，而种质资源的遗传多样性是物种生存和发展的基础，是物种遗传改良的根本。因此，本研究对其种质不同水平的多样性及育种研究进展进行综述，以期为其今后的研究提供参考。

1 狗牙根种质资源的遗传多样性研究

1.1形态学水平 狗牙根形态学研究主要是对狗牙根的形态指标的测定、研究和分析。国外很早就有狗牙根的形态多样性的研究[4-5]。国内研究者根据狗牙根的形态指标对其进行聚类，追踪其种源划分其类型，但仍然没有一个统一的分类标准。郑玉红等[6]对我国50份狗牙根种质的根状茎进行了形态学分析，发现其根状茎特征与纬度呈极显著相关，可以将其分为浅(无)根茎型、疏浅根茎型、深密根茎型和特深密根茎型四大类型，四类狗牙根与其相应的地理分布有较好的吻合度。马克群等[7]对10个狗牙根和2个非洲狗牙根(C.transvaalensis)种质的13个外部形态性状进行实地观测和统计分析后认为，叶片宽度、节间直径、穗支数、穗支长度、小穗长度、叶片色泽、匍匐茎色泽和柱头色泽8个外部形态性状可作为鉴别这两个种的形态学指标；王志勇等[8]选取水平扩展系数、水平生长速率、垂直生长速率、单位周长匍匐茎数和最长匍匐茎长度5个指标，对不同地理分布的33份国内外野生狗牙根种质和源自中国、澳大利亚和美国的22份狗牙根品种之间的营养繁殖差异进行了初步评定。结果表明，国内外狗牙根之间表现出丰富的多样性，国内狗牙根种质之间差异较大，且国内种质变异范围大于国外狗牙根品种，国内狗牙根种质和育种材料的垂直生长速度明显低于国外品种；相关指标间除垂直生长速率外均存在极显著相关性；通过聚类，55份代表性狗牙根种源(品种)被分为三大类，即匍匐茎快速繁殖型、中间型和匍匐茎慢速繁殖型，其中，匍匐茎快速繁殖型均为中国本土种质。张延辉等[9]分析了152份新疆野生狗牙根的形态特征，根据外部性状等选出具有代表性的60份，通过聚类分析，将60份新疆狗牙根野生材料分为矮生型、中间型、高大型三大类。黄春琼等[10]根据96份华南地区野生狗牙根种源的11个植物学特征，采用聚类分析将其分为3个形态类型。

1.2细胞学水平 在狗牙根种质资源细胞学研究方面，目前主要是通过对染色体数目的分析来确定未知染色体组物种的染色体组成及种源关系。其染色体基数为9，体细胞的染色体数目为18～54条，主要有二倍体、四倍体、六倍体和三倍体，染色体数为18、36、54和27。二倍体狗牙根有澳大利亚狗牙根(C.plectostachyus)、非洲狗牙根、印苛狗牙根(C.incompletus)和印度狗牙根(C.bareri)；大部分普通狗牙根和弯穗狗牙根为四倍体，也有二倍体和六倍体[2]；麦景狗牙根(C.magemnisiss)和硬毛狗牙根(C.incompletesvar.hirsutus)多为三倍体[11-12]。郭海林等[13]分析了30份具有代表性的狗牙根种质，发现我国狗牙根种源染色体数目变异性较大，同一种质的不同根尖、同一根尖的不同细胞，其倍性都不相同，说明染色体多样性较好，可为育种提供丰富的材料。

龚志云等[14]发现三倍体狗牙根“矮生百慕大”细胞内染色体数存在非整倍性变异，变化范围为2n=27～30,进一步利用荧光原位杂交(FISH)技术以45S rDNA为探针进行鉴定，发现有3条染色体含有45S rDNA，并且都位于着丝粒部位，其中2条染色体在45S rDNA区杂交信号较强，且易伸长呈线状结构，杂交信号较弱的一条染色体可能由于45S rDNA含量比较少，所以这一区域染色体很易在分裂中“拉长”并断裂形成非整倍体；另外，对10个狗牙根和3个非洲狗牙根的优质选系的染色体数目分析表明[15]，非洲狗牙根主要是2n=18，存在少部分染色体数目的变异，而狗牙根染色体数目绝大多数都为18～36，且倍性变异大，供试的选系存在多种染色体倍性水平和非整倍体。

1.3蛋白质水平 由于狗牙根具有无融合生殖特性，在其遗传多样性检测中，需要稳定高效的标记方法，同工酶被广泛应用。Wilkinson和Beard[16]通过叶蛋白图谱分析了几种草坪草的叶蛋白变异，PAGE凝胶电泳法也可以用于同工酶差异性检测[17]。Vermeulen[18]利用组合酶系成功将选系区分并聚类。郑玉红等[19]利用3种同工酶分析了国内的15份狗牙根无性系叶片，研究表明，其具有丰富的遗传多样性，酶谱的聚类结果与种源来源地生态地理环境具有一定的相关性。王赞[20]和张小艾[21]利用同工酶成功检测出西南区野生狗牙根遗传多样性，同时证明同工酶是检测狗牙根遗传多样性的一种高效、经济的检测方法。

1.4分子标记技术在狗牙根遗传多样性研究中的应用 近年来，分子标记方法已被应用于研究不同狗牙根种质遗传多样性。Marcone等[22]应用RFLP标记对10种染了百叶病的狗牙根进行PCR扩增，发现感病狗牙根的特异条带和泰国的染病狗牙根相同，进而确认为同种甘蔗白叶原生质组。Caetano-Anolles等[23-24]利用DNA指纹印迹技术和DAF方法分析了狗牙根的亲缘关系及Tifgreen和Tifdrawf的遗传基础。此后，RAPD、SRAP[25]、AFLP[26-30]、ISSR[31-32]等广泛应用于狗牙根的遗传多样性研究。Mehmet等[33]利用RAPD标记和DAF研究了狗牙根种内和种间的遗传变异，并采用UPGMA进行系谱分析。Wu等[34]利用AFLP标记研究了四大洲11个国家的狗牙根种质资源的遗传多样性，材料间的遗传相似系数为0.53～0.98。

梁慧敏[35]利用RAPD对我国的部分野生狗牙根和栽培品种进行遗传多样性分析，结果表明，多态性位点比率超过95%。谢永丽等[36]通过RT-PCR和RACE的方法分别从冷胁迫和盐胁迫的狗牙根cDNA中扩增到了受冷胁迫诱导表达的BeDREB1基因和受盐胁迫的诱导表达BeDREB2，二者的表达量随诱导时间发生变化。这两个DREB转录因子家族的新成员在狗牙根中分别与冷胁迫和盐胁迫的信号转导有关。刘伟等[37-38]用RAPD、ISSR和RAMP分析了我国西南地区野生狗牙根种质资源的遗传多样性，结果表明，有较大的遗传多样性，且类群同地理分布有一定关系。易扬杰等[25]采用SRAP分析了对采自我国四川、重庆、贵州、西藏四省区的32份野生狗牙根材料的遗传多样性分析，表明多态性位点百分率为79.8%，平均GS值为0.759，遗传多样性也较丰富。

2 狗牙根育种概况

国外非常重视狗牙根种质资源的利用，很早就开展了狗牙根的育种工作。从1930年南非共和国育成第一个坪用狗牙根品种“Royal Cape”开始，国外的育种机构通过杂交育种、辐射育种、无性系选优等选育手段，已经注册了许多狗牙根商品品种[40]。仅美国在1995年以前就已注册登记了38个品种，以后每年都有1～2个新品种注册登记[39]。在国内，狗牙根育种工作始于20世纪后期，采用辐射诱变、体细胞无性系变异技术、无性系选优等手段成功育成了一些品种[40]。

3 展望与建议

近年来，随着生态环境的恶化，野生狗牙根种质资源的生境遭到破坏，种群和数量不断减少，野生狗牙根的遗传多样性、生存现状及其保育研究的开展显得日益迫切。目前，野生狗牙根传多样性研究多停留在其居群遗传多样性大小的评价上，没有深入进行居群间和居群内的系统评价，至于其居群遗传特征及居群遗传动态变化规律则尚未涉及。对此，提出几点建议：1)在全国野生狗牙根分布区内开展野生狗牙根资源的全面普查，摸清其数量及生存状况，建立较完整的野生狗牙根种质资源库;2)系统地开展野生狗牙根的生态学研究、遗传多样性研究及遗传变异的空间自相关分析，为进一步分析其遗传潜力和杂交育种提供重要的资料；3)综合野生狗牙根生存现状、遗传多样性、遗传变异空间分布格局，采取相应的生源地保护措施；4)加强国际交流与合作，引进国外优良的狗牙根品种(系)，借鉴国外先进的育种手段，加快狗牙根种质资源研究和品种改良。

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