第32卷 第2期V o l .32 No .2草 地 学 报A C T A A G R E S T I A S I N I C A2024年 2月F e b . 2024d o i :10.11733/j.i s s n .1007-0435.2024.02.001引用格式:陈彩锦,王学敏,刘文辉,等.草种质资源遗传多样性研究进展[J ].草地学报,2024,32(2):349-357C H E NC a i -j i n ,WA N G X u e -m i n ,L I U W e n -h u i ,e t a l .R e s e a r c hA d v a n c e s o nG e n e t i cD i v e r s i t y o fG r a s sG e r m pl a s m [J ].A c t aA gr e s t i aS i n i c a ,2024,32(2):349-357草种质资源遗传多样性研究进展陈彩锦1,2,3,王学敏2*,刘文辉1*,曾燕霞3,包明芳3,尚继红3,张尚沛3,朱新忠3,高 婷4,崔峻岭5,张国辉3,陈志龙3,沙晓弟3(1.青海大学畜牧兽医科学院,青海西宁810016;2.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,北京100193;3.宁夏农林科学院固原分院,宁夏固原756000;4.宁夏农林科学院动物科学研究所,宁夏银川750002;5.宁夏银川市中山公园,宁夏银川750001)摘要:草种业作为农业领域的重要产业之一,在提高养殖效益㊁增加农牧民收入㊁促进经济社会高质量发展等方面发挥着越来越重要的作用㊂种质资源收集㊁保存㊁鉴定评价和创新利用及新品种(系)选育已是当前草种业研究的热点话题㊂因此,本文主要从草种质资源形态学㊁生物化学㊁细胞学及分子水平4个方面对其遗传多样性进行总结和展望,旨在为草种质资源的创制及育种利用提供参考㊂关键词:草;种质;遗传多样性中图分类号:S 813.9 文献标识码:A 文章编号:1007-0435(2024)02-0349-09R e s e a r c hA d v a n c e s o nG e n e t i cD i v e r s i t y o fG r a s sG e r m pl a s m C H E N C a i -j i n 1,2,3,WA N G X u e -m i n 2*,L I U W e n -h u i 1*,Z E N G Y a n -x i a 3,B A O M i n g -f a n g 3,S H A N GJ i -h o n g 3,Z H A N GS h a n g -p e i 3,Z HU X i n -z h o n g 3,G A O T i n g 4,C U I J u n -l i n g 5,Z H A N G G u o -h u i 3,C H E NZ h i -l o n g 3,S H A X i a o -d i 3(1.A c a d e m y o fA n i m a l S c i e n c e a n dV e t e r i n a r y M e d i c i n e o fQ i n g h a iU n i v e r s i t y ,X i n i n g ,Q i n gh a i P r o v i n c e 810016,C h i n a ;2.I n s t i t u t e o fA n i m a l S c i e n c e ,C h i n e s eA c a d e m y o fA g r i c u l t u r a l S c i e n c e s ,B e i j i n g 100193,C h i n a ;3.G u y u a nB r a n c h ,N i n g x i aA c a d e m y o fA gr i c u l t u r a l a n dF o r e s t r y S c i e n c e s ,G u y u a n ,N i n g x i a 756000,C h i n a ;4.I n s t i t u t e o fA n i m a l S c i e n c e ,N i n g x i aA c a d e m y o fA g r i c u l t u r a l a n d F o r e s t r y S c i e n c e s ,Y i n c h u a n ,N i n g x i a 750002,C h i n a ;5.Z h o n g s h a nP a r ko fY i n c h u a n ,Y i n c h u a n ,N i n gx i a 750001,C h i n a )A b s t r a c t :A s o n e o f t h e i m p o r t a n t i n d u s t r i e s i n t h e f i e l d o f a g r i c u l t u r e ,t h e g r a s s s e e d i n d u s t r y i s p l a y i n g an i n c r e a s i n g l y i m p o r t a n t r o l e i ni m p r o v i n g t h ee f f i c i e n c y o f f a r m i n g ,i n c r e a s i n g th e i n c o m eo f f a r m e r sa n d h e r d s m e n ,a n d p r o m o t i n g h i g h -q u a l i t y e c o n o m i c a n d s o c i a l d e v e l o p m e n t .T h e c o l l e c t i o n ,p r e s e r v a t i o n ,i d e n -t i f i c a t i o n ,e v a l u a t i o na n d i n n o v a t i v eu t i l i z a t i o no f g e r m p l a s mr e s o u r c e sa n dt h eb r e e d i n g ofn e w v a r i e t i e s (l i n e s )h a v eb e c o m eh o t t o p i c s i n t h e c u r r e n t r e s e a r c ho f g r a s s s e e d i n d u s t r y .T h i s p a p e rm a i n l y su m m a -r i z e da n d p r o s p e c t e d t h e g e n e t i c d i v e r s i t y o f g r a s s g e r m p l a s mr e s o u r c e s f r o mf o u r a s p e c t s :m o r p h o l o g y,b i o -c h e m i s t r y ,c y t o l o g y a n dm o l e c u l a r l e v e l ,a i m i n g t o p r o v i d e r e f e r e n c e f o r t h e c r e a t i o n a n d b r e e d i n g ut i l i z a t i o n o f g r a s s g e r m pl a s mr e s o u r c e s .K e y w o r d s :G r a s s ;G e r m p l a s m ;G e n e t i cD i v e r s i t y 收稿日期:2023-08-18;修回日期:2023-11-09基金项目:内蒙古自治区种业科技创新重大示范工程 揭榜挂帅 项目(2022J B G S 0014);宁夏回族自治区重点研发计划项目(2022B B F 02029);宁夏回族自治区重大农作物育种专项(2014N Y Y Z 03);宁夏回族自治区自然基金项目(2023A A C 03439);宁夏回族自治区自然基金项目(2023A A C 03441)资助作者简介:陈彩锦(1982-),女,汉族,宁夏海原人,博士研究生,助理研究员,主要从事草种质资源与育种研究,E -m a i l :c c j401224@126.c o m ;*通信作者A u t h o r f o r c o r r e s p o n d e n c e ,E -m a i l :q h l i u w e n h u i @163.c o m ;w a n gx u e m i n @c a a s .c n 草产业是草食畜牧业发展最主要的物质基础,是调整粮经饲三元结构的重要内容,也是农业的重要组成部分㊂因此,加快建设适应我国经济社会发展㊁生态环境保护和国际竞争需求的现代草产业十分必要㊂然而,现阶段我国草产业发展存在短板弱项,远不能满足市场需求,尤其是草种业,已是掣肘草地学报第32卷国家种业发展的短板,已成为国家实施重大战略的 卡脖子 关键问题[1]㊂为此,开展草种业的研究工作意义重大㊂草种质资源是优异基因库,是生物多样性的核心,是草种业创新利用㊁资源保护和育种工作的基础㊂草种质资源属国家战略性资源,对于保障国家粮食㊁生态和社会安全,促进畜牧业健康发展,优化生态环境,加速农业产业结构调整具有重要意义[2-4]㊂在草种质资源创新开发利用中,遗传多样性研究不仅有助于揭示植物的遗传背景㊁结构㊁品种(资源)间遗传关系及进化等相关特点,还能确定出遗传多样性与环境㊁气候㊁地理位置之间的关系㊂因此,草种质资源遗传多样性研究能为将来草优异种质资源的创新发展利用和育种提供理论依据[5],也能为改良及培育新品种提供遗传基础[6]㊂基于此,本文将归纳整理草种质资源形态㊁生物化学㊁细胞及D N A分子水平遗传多样性研究进展,以及对草种质资源的开发利用进行展望,以期为草种质资源创制和育种利用提供参考㊂1基于形态水平的遗传多样性分析形态学主要是通过直接观察或利用科学仪器对叶型㊁株高㊁分枝(分蘖)㊁穗形及种子等的相关性状进行遗传多样性分析研究[7-8]㊂形态学性状一般分为两类,一类是质量性状,一类是数量性状㊂其中,数量性状包括二元㊁定性多态和数量多态性状㊂二元性状是以 有 或 无 为评判的标准,有易于记录的优点,但只能用来描述部分简单性状㊂定性多态性状有容易采集和区分统计等优点㊂数量多态性状有受环境影响呈连续变化,因而在遗传表达中有稳定性㊁重复性和可靠性低等缺点[9-10]㊂但是,因表型和基因型之间存在着基因调控㊁表达和个体发育等环节,所以一定程度上植物形态学性状的遗传变异能够反应出基因型的差异[11]㊂基于形态学特征的种质资源遗传多样性研究在草种质资源(品种)中被广泛应用㊂H a r l e n等[12]将狗牙根(C y n o d o n s p p.)材料按照叶色㊁地下茎生长习性㊁株型等指标为划分为6个变种㊂C a s l e r[13]发现了以表型和生态型划分的多年生黑麦草(L o l i u m p e r e n n e)种质资源居群和品种在幼苗活力㊁叶片宽度㊁根腐病发生率和产量上都存在相似性㊂F i n n e等[14]对挪威11个地方的白三叶(T r i f o l i u mr e p e n s)居群之间和居群内部重要农艺性状的基因型变异在2个不同的地点进行了评估,发现耐寒性㊁春季生长情况㊁株高㊁干物质产量等8个性状的基因型差异显著,并且检测到高度的基因型和地点互作效应显著㊂李雪[15]对96份苜蓿(M e d i c a g o s a t i v a L.)材料的株高㊁叶长㊁叶宽㊁茎粗等16个性状进行了分析研究,得出株高㊁根颈直径㊁茎粗㊁叶面积㊁一级分枝数和根颈入土深度是苜蓿遗传多样性和变异的主要影响因子,并将材料聚为5类,其中,有9份材料生长旺盛㊁长势好㊁可作为育种优异材料进行利用㊂刘新亮[16]对我国11个省(自治区)38个县市的19份垂穗披碱草(E l y m u s n u t a n sG r i s e b.)和31份老芒麦(E l y m u s s i b i r i c u s L.)的株高㊁茎被白粉㊁旗叶长㊁宽及种子的24个性状进行分析,发现材料差异性是种间大于种内,主成分分析结果是株高㊁穗宽㊁旗叶宽等9个性状对垂穗披碱草和老芒麦的表型分化作用相同且最大,在欧式距离为11时垂穗披碱草和老芒麦分别被聚为2类和3类,且形态相似材料聚在一起,地理来源相似或相同材料聚在一起㊂草种质资源在形态学方面的遗传变异分析方法是最传统㊁直接㊁简便易行的方法,在草育种利用和生产中也发挥了重要作用,是常用重要的标记手段之一[17-18],但形态学标记也存在一定的缺陷,因为常见的表型性状是单基因性状和多基因性状,但一般情况下自然界中单基因性状很少,利用形态学标记的位点只能代表少数的基因位点,不能代表整个基因组的变异[17],同时,形态学受遗传物质和环境的共同调控,有些表型标记的多态性差,在利用中存在一定的局限[19],因此,需跟分子标记等多种遗传多样性分析方法协同使用和互相印证,以此来保证分析结果的准确性和可靠性㊂同时需对突出资源进行进一步多年多点的表型鉴定与观测,以此来确定出具体资源的优异性状,以便创制利用㊂2基于生物化学水平的遗传多样性分析生物化学标记主要在植物中是以同工酶和种子贮藏蛋白标记为主㊂同工酶是基因表达的产物,与植物的遗传代谢调节㊁生长发育及抗性等有很大关系,其差异能够反映出生物体遗传基础的差异[20]㊂李小雷等[21]对老芒麦与紫芒披碱草(E l y m u s p u r-p u r a r i s t a t u s C.P.W a n g e tH.L.Y a n g)正㊁反交F1代植株的过氧化物同工酶进行研究,结果表明其正㊁反交F1代植株过氧化物同工酶继承了双亲的3条基带和母本或父本的互补带,具有稳定的遗传特性,但酶带数㊁酶带位置有差异㊂韩天文等[22]对5个苏053第2期陈彩锦等:草种质资源遗传多样性研究进展丹草(S o r g h u ms u d a n e n s e)品种的酯酶同工酶进行了比较分析,得出利用酯酶同工酶电泳图谱能够有效㊁快速区分苏丹草品种,此方法可鉴定㊁区分苏丹草材料㊂陈立强等[23]对43份引进苜蓿品种㊁新疆大叶和拜城紫花苜蓿等材料的过氧化物酶㊁淀粉酶㊁过氧化氢酶和酯酶利用电泳技术进行分析,结果表明43份苜蓿具有一定水平的遗传差异㊂李淑娟等[24]对青海鹅观草属(R o e g n e r i a C.K o c h.)的10个野生种质资源的酯酶同工酶进行聚丙烯酰胺凝胶垂直平板电泳技术检测及研究,认为不同居群在遗传本质上是有区别的,聚类分析结果表明鹅观草属植物的聚类与海拔㊁种源地㊁生境等有一定的关系,海拔差异小的居群遗传距离也较小㊂陈立强等[25]就2份野生紫花苜蓿和27份栽培苜蓿品种的过氧化物酶㊁淀粉酶和过氧化氢酶采用电泳技术进行了分析研究,结果显示出野生种质资源之间,以及野生种质资源与栽培品种之间的亲缘关系都较远,对于具有优良农艺性状的野生种质资源可通过鉴定筛选㊁驯化㊁选择㊁改良等技术手段转化成野生栽培品种或栽培品种进行利用,以此来解决苜蓿栽培种遗传基础狭窄等问题㊂何俊等[26]利用电泳技术对16份白三叶草种质资源的酯酶㊁过氧化物酶同工酶进行检测,结果显示16份种质材料在相似系数为0. 71的水平上聚为3大类,其中,地理位置近的资源大部分聚为一类,且等位基因指纹在试验材料中存在分布不均衡的问题,表明供试资源具有较高的遗传多样性㊂刘江等[27]对采集于四川省和重庆市内的23个地区的25份不同产地麦冬(O p h i o p o g o n j a p o n i c u s)的过氧化物同工酶进行酶谱类型㊁特征㊁外观性状及其种内亲缘关系分析,结果表明四川盆地麦冬种质资源具有丰富的遗传多样性,其遗传差异与形态特征关系紧密,但与地理分布关系不紧密,以及过氧化物同工酶的检测分析可用于判断四川产地麦冬种质资源遗传差异和亲缘关系㊂种子贮藏蛋白是一种组成由遗传物质决定㊁表达率高㊁在种子中能大量积累㊁不易受环境影响和降解的蛋白质,其组分的差异能反映出基因的不同,可用来进行植物品种鉴定㊁生化标记㊁种群(居群)遗传结构和遗传变异研究,被称为是区分品种的生化 指纹 ,也是研究植物亲缘关系的重要手段[28-29]㊂K r o c h k o等[30]对27个苜蓿品种的种子贮藏蛋白进行分析,发现种子的遗传学和生理学具有高度的一致性,可利用种子贮藏蛋白研究品种间的差异性㊂王照兰等[31]对胡枝子属(L e s p e d e z a)的13份种质材料进行分析,说明应用种子储藏蛋白电泳技术可以对胡枝子属的植物进行分类学鉴定㊂柳茜等[32]对5个不同居群光叶紫花苕(V i c i av i l l o s av a r.g l a b r e s e n s)种子的贮藏蛋白进行比较分析,结果显示光叶紫花苕在不同生态区域具有较高的遗传一致性㊂因此,基于同工酶和种子贮藏蛋白的生物化学标记是草种质资源遗传多样性研究的最重要遗传标记,其在草种质的遗传特性㊁资源的鉴定与区分㊁遗传差异与亲缘关系的判断㊁及草属的分类学鉴定等方面优势突出㊂但是,有研究表明在植物生长的不同阶段,同工酶的酶活性及含量存在差异[33],同时,同工酶的表达还受到干旱㊁盐碱及高温等非生物胁迫的影响,所以利用单一同工酶进行标记也存在较大的问题[34-35]㊂因此,在草种质资源遗传多样性鉴定评价中,多个同工酶的相互佐证鉴定及使用其它多种方法联合标记是确定种质资源遗传性状最为可行的方法㊂3基于细胞学水平的遗传多样性分析细胞学的标记主要是从染色体的角度来开展的[36],因为染色体是基因携带者和遗传物质载体,能直接参与植物的遗传㊁变异㊁繁殖㊁进化㊁发育等过程,其的畸变必然会导致遗传变异㊂染色体的变异主要包括染色体结构(带型和核型)和数量变异(非整倍性和整倍性)[37]㊂染色体作为细胞的遗传物质,其标记和应用主要体现在两个方面,一方面是应用到植物细胞的分类,主要是研究植物种群的起源㊁进化㊁地理分布及其种群间关系;另外一方面是作为基因资源进行培育和改良植物新品种[17]㊂在染色体结构变异中,核型(染色体臂指数㊁相对长度㊁着丝粒结构㊁指数)分析研究被广泛应用于草种质(品种)的遗传背景㊁多态性分析及基因组进化等方面[38]㊂贾纳提等[39]对新疆4种天然豆科牧草伊犁苜蓿(M e d i c a g o s u b d i c y d a)㊁黄花苜蓿(M.f a l c a t a)㊁扭果苜蓿(M.s c h i s h k i n i i)和百脉根(L o t u s c o r n i c u l a-t u s)进行核型分析,确定出了不同品种的核型公式,但没有对植物种间的进化程度和亲缘关系进行阐述;詹秋文等[40]对不同苏丹草和高粱(S.b i c o l o)品种进行了核型比较分析,确定出苏丹草和高粱之间存在遗传差异不在染色体长度上;张素贞等[41]通过比较鹅观草属和披碱草属(E l y m u s)的核型,两者在染色体倍性水平和形态上被分为两个属类㊂因此,在基于细胞学的草种质资源的遗传和变异研究中,核型分析是最常用的方法㊂同时,利用细胞学进行153草地学报第32卷遗传多样性的分析虽不涉及到环境因素,但染色体切片制作难度较大且标记的数量还有点少,结果也不具可靠性㊂4基于分子水平的遗传多样性分析形态学㊁细胞学㊁生物化学标记是基于基因表达的结果,而分子标记(M o l e c u l a rm a r k e r)是D N A水平的直接反映[42]㊂分子标记具有涉及整个基因组㊁共显性遗传㊁多态性高,不受环境条件和发育时期限制等特点[43],能够揭示出植物品种和群体间的相关性㊁差异性,因而在植物种质资源分类与鉴定㊁种子真实性与纯度鉴定㊁重要农艺性状Q T L定位等方面均被广泛应用[44],其中具体的标记技术有限制性酶切片段长度多态性(R e s t r i c t i o nf r a g m e n t l e n g t h p o l y m o r p h i s m,R F L P)㊁快速扩增多态性D N A (R a n d o ma m p l i f i e d p o l y m o r p h i cD N A,R A P D)㊁简单重复序列多样性(S i m p l e s e q u e n c e r e p e a t,S S R)㊁简单重复序列间扩增(I n t e r-s i m p l es e q u e n c er e-p e a t,I S S R)㊁相关序列扩增多态性(S e q u e n c e-r e l a t-e d a m p l i f i e d p o l y m o r p h i s m,S R A P)㊁单核苷酸多态性(S i n g l en u c l e o t i d e p o l y m o r p h i s m,S N P)㊁D N A条形码(D N A b a r c o d e)㊁插入与缺失(I n s e r t i o n/d e l e-t i o n,I n D e l)标记等㊂4.1R F L P分子标记R F L P标记技术是一种共显性标记技术,由B o s t e i n等[45]发现㊂R F L P标记原理是用限制性内切酶切割D N A,通过电泳和s o u t h e r n印迹将切割出的大小不等的D N A片段转移至膜(硝酸纤维素膜或尼龙膜)上,并利用同位素或非同位素标记的某一片段D N A作为探针,使之与酶切片段杂交,最终显示出与探针有同源顺序的酶切片段在长度上的差异㊂R F L P标记具有稳定性高和共显性强等优点,早期在草种质资源遗传多样性研究中发挥了重要的作用㊂K i d w e l l等[46]利用R F L P标记确定出了9个引进苜蓿品种的遗传差异不明显㊂P u p i l l i等[47]对利用紫花苜蓿四倍体和二倍体的原生质体融合产生的体细胞进行R F L P指纹图谱确定其核组成,得出紫花苜蓿的种间体细胞杂交种由于其亲本基因组几乎完全传递给后代,减数分裂改变频率低,有性后代染色体稳定性好,形态性状与四倍体亲本相似或优于四倍体亲本㊂R F L P标记在检测群体间或群体内序列差异㊁绘制遗传图谱等方面具有一定的潜力[48],但随着分子标记技术的进一步发展,该技术的问题也逐渐呈现,如检测灵敏度不高㊁所需样品量大㊁连锁图谱上间隔区较大㊁检测费时㊁费力㊁操作繁琐㊁周期长等缺点[49]㊂目前,草种质资源方面的R F L P标记研究应用很少㊂4.2R A P D分子标记R A P D分子标记技术是最早基于聚合酶链式反应(P C R)的标记技术㊂由W i l l i m a s和W e l s h 等[50-51]研究组于1990年分别提出㊂R A P D标记是以随机寡聚脱氧核苷酸为引物进行P C R扩增获得长度不同的多态性D N A片段来确定生物体内基因排布与外在性状表现,具有检测灵敏度高㊁样品量少㊁多态性丰富㊁覆盖率高㊁成本低㊁操作简便容易等优点[52],不足之处是无法区分后代中的杂合体和纯合体,扩增结果的稳定性和重复性差,灵敏度不高等[53]㊂姜健等[54]利用R A P D技术分析了25个紫花苜蓿耐盐品种的遗传多样性和遗传结构,结果表明紫花苜蓿单株D N A样品比混合D N A样品能更好地反映种内或种间的遗传变异水平,且群体的遗传结构与繁殖体系关系紧密㊂刘伟民等[55]对狼尾草(P e n n i s e t u m R i c h.)10个品种(品系)间的遗传关系利用8条R A P D引物进行分析,表明狼尾草属的草种质遗传多态性很丰富,但品系之间的基因交流有限㊂宁婷婷等[56]利用R A P D分析了16份黑麦草品种的遗传多样性,结果表明供试材料的遗传多样性较低,且形态特征与R A P D分子标记结果不一致㊂因此,此标记方法能有效评价草种质资源遗传多样性和结构关系㊁遗传变异的水平㊁群体遗传结构与繁殖体关系㊁遗传多态性等㊂4.3S S R分子标记S S R标记是一种遵循孟德尔规律的共显性遗传模式的标记技术[57]㊂S S R标记具有多态性丰富㊁重复性高㊁稳定性可靠㊁可鉴定纯合子和杂合子㊁所需D N A样品数量少㊁对D N A样品质量要求不高㊁技术难度低㊁成本低等优点㊂H o n i n g等[58]对247份草地早熟禾(P o a p r a t e n s i s L.)资源进行S S R标记,发现在草地早熟禾分类系统上,利用S S R标记结果同利用田间表型评价结果高度相关㊂蒙宇等[59]对来自24个不同国家的45份多年生黑麦草资源利用S S R标记技术进行分析,结果表明23对引物扩增出多态性条带占比达到了69.2%,多态性253第2期陈彩锦等:草种质资源遗传多样性研究进展比较丰富,聚类分析结果也证实了参试材料的遗传关系与地理来源相关㊂陈坚等[60]利用生物素作为探针对9个紫云英(A s t r a g a l u s s i n i c u s L.)品种进行研究,得出用6对引物可将参试品种完全区分开,发现S S R位点可用于鉴别紫云英品种㊂利用S S R 位点的相似性系数进行聚类分析,结果显示S S R分子标记的结果与利用生育期划分紫云英品种无关联㊂因此,S S R标记技术可对草种质资源系统分类㊁遗传多态性㊁遗传关系与来源㊁品种鉴定等进行有效分析㊂4.4I S S R分子标记I S S R标记技术是1994年Z i e t k i e w i c z等在微卫星基础上创建的一种简单重复序列间扩增多态性的分子标记技术㊂I S S R标记结合了R A P D和S S R 标记的优点,具有随机引物扩增,在基因组信息未知情况下就可标记,扩增条带明亮清晰,重复性和稳定性高,多态性丰富,操作简单,产物特异性强等优点[61]㊂因此,I S S R标记是目前牧草领域常用的一个分子标记方法㊂马彪等[62]为分析红豆草(O n o-b r y c h i s v i c i a e f o l i a)种质资源的亲缘关系,利用I S-S R技术对国内外22份红豆草种质资源进行多样性分析,得出红豆草遗传多样性丰富,且大部分材料的遗传关系与地理来源有关㊂张梦等[63]通过对77份紫云英种质资源进行I S S R标记,结果显示紫云英种质资源遗传多样性丰富,且资源有地理区划特征和明显的分化㊂魏小星等[64]对收集于西藏和青海20个不同地理区域的60份早熟禾(P o a a n n u a L.)资源进行I S S R标记的遗传多样性分析,发现早熟禾种质资源之间的遗传信息和遗传关系丰富,且不同区域之间的种质存在交叉现象㊂马金星等[65]用梯度P C R仪对新疆20份野生紫花苜蓿资源进行R A P D和I S S R标记,得出参试种质资源遗传多样性丰富,种群之间发生了较高的遗传转化,但两种分子标记的结果存在区别,主要是种质遗传多样性大小和种质资源的亲缘关系不同,这有待进一步利用其余的标记方式进行验证㊂综上所述,I S S R标记在草种质的亲缘关系㊁遗传多样性㊁遗传关系与来源等方面的研究效果显著㊂4.5S R A P分子标记S R A P分子标记技术是2001年由L i等[66]创建的一种多态性高㊁重复性高㊁可靠性强㊁操作便捷㊁样品信息量高及较多广泛检测位点的分子标记方法㊂此方法由于优点突出,在牧草遗传多样性研究中迅速普及㊂洪佳琦等[67]对49份来自不同国家海雀稗(P a s p a l u mv a g i n a t u m)种质资源进行S R A P分析,结果表明种质间存在较大遗传差异,种质亲缘关系稳定,可在育种中应用㊂陈永霞等[68]利用S R A P标记和表型性状的遗传多样性分析方法对采集于我国西南地区的40份野生扁穗牛鞭草(H e m a r t h r i a c o m-p r e s s a)无性系材料的遗传变异和亲缘关系进行了分析,发现我国西南地区野生扁穗牛鞭草遗传多样性较丰富㊂张锐等[69]采用S R A P标记技术对26份披碱草(E l y m u s)种质遗传多样性分析,结果表明参试材料遗传多样性丰富,S R A P可用作披碱草的遗传多样性分析㊁种质鉴别等方面㊂因此,S R A P标记在草遗传多样性和亲缘关系的确定研究中作用突出㊂4.6S N P分子标记S N P标记是由L a n d e r等提出的物种个体间单个核苷酸的颠换㊁缺失㊁转换和插入等变异引起的基因组D N A水平的多样性分子标记手段[70]㊂此手段因具有位点多㊁分布广㊁稳定性高㊁易于检测和基因分型等优点[71],是目前世界范围内最具发展潜力㊁使用价值和发展空间最大的第三代基因检测技术和重要的分子辅助育种手段[72]㊂T u r u s p e k o v等[73]利用全基因组关联性分析(GWA S)分析了来自哈萨克斯坦㊁俄罗斯㊁欧洲和C I MMY T的194份春小麦材料的表型和基因分型数据,确定出了农艺性状的标记与性状的关联关系㊂同时,在分析中利用3245个多态性S N P标记进一步核实了材料的遗传变异㊂N g u y e n等[74]用全基因组S N P标记了223个栽培南瓜材料,得出种间杂交种之间存在着丰富的遗传变异㊂M u l u g e t a等[75]利用S N P标记确定出了埃塞俄比亚种植的蚕豆(V i c i a f a b a L.)之间存在相对较高的遗传多样性㊂L i u等[76]对297份多年生黑麦草利用多态性芯片技术(D i v e r s i t y a r r a y s t e c h n o l o-g y,D A r T)㊁S N P和S S R三种标记方法分析了其遗传多样性,发现群体中存在着丰富的遗传多样性,3种标记方法可用来进行多年生黑麦草的多样性分析,但D a r T方法具有最高的重复性和一致性㊂综上,S N P分子标记在确定植物种质资源多样性方面潜力很大,但在草种质资源方面的应用较少㊂4.7D N A条形码标记D N A条形码标记是根据物种种间多样性和种内特异性的特点,利用标准的D N A片段构建出的353草地学报第32卷生物鉴别数据库[77-78]㊂D N A条形码标记作为一种快速㊁高效的标记手段在植物物种鉴定和保存利用㊁物种多样性保护㊁系统发育等方面被大量的应用[79]㊂在草方面,S a a d u l l a h等[80]使用叶绿体基因组片段r b c l+m a t K这两种标记组合作为植物D N A 条形码的核心条形码来识别草科,构建出了一个具有强引导阈值的单系树㊂然而,由于它们的序列重叠,并且彼此之间的种间距离为零,作者无法识别同类物种㊂W a n g等[81]对澳大利亚东部引进的29种417份禾草(包括26种杂草)利用D N A条形码进行物种的鉴定,结果初步显示三个叶绿体基因片段m a t K,n d h K和p e t L作为D N A条形码具有区分和鉴定杂草物种的潜力㊂因此,D N A条形码可以作为草的科属种的鉴定利用㊂未来主要在草种质资源方面,该技术会应用在一些濒危㊁野生及特有的草种质资源的定向收集中,还可能在草种质资源保存中,这主要是针对利用传统方法无法准确鉴定某些种类繁多且小的草类群种子的准确性而将部分名不符实的种子存入种质库,导致种质库种子重复等问题的出现㊂再就是在草种质资源的多样性评价中,D N A条形码能确定出不同区域的草种质资源的多样化分布中心,又能确定出不同种或不同科之间的亲缘关系,可能为改良品种和挖掘优良基因提供背景资料㊂4.8I n D e l标记I n d e l标记作为一种基于基因组开发的高通量分子标记技术,具有共显性㊁带型清晰㊁多态性高及稳定性好等特点,在作物中被广泛应用到种子纯度和真实性检测㊁遗传多样性分析㊁品种鉴定㊁指纹图谱的构建等方面㊂张辉等[82]利用从樱桃番茄重测序中挖掘和筛选的48对I n d e l标记对122份番茄材料进行了D N A指纹图谱构建和遗传多样性分析,结果表明,48对I n d e l标记能构建出12个商业种和10个组合亲本的指纹图谱,且这些标记在樱桃番茄中都具有多态性㊂G u l l等[83]利用I n D e l标记研究了q P E9~1,GW2,S L G7,GW5,G S3,G S7, GW8,G S5和G S2这9个主基因对204个水稻种质的粒长(G L)㊁粒宽(GW)㊁粒厚(G T)和千粒重(T GW)4个与籽粒大小和重量相关性状的调控作用㊂结果显示,I n D e l标记共鉴定出38个等位基因,其中主要等位基因27个,分布在20多个基因型中,G L与4个基因(G S3,G S7,GW8和G S2)相关㊂研究还发现,在这9个基因中,有4个不同的基因(G S3,G S7,GW8和G S2)对G T进行调控㊂在研究种质中,GW受GW5㊁GW8和G S2三个基因控制,而T GW受S L G7㊁GW5㊁GW8和G S5四个基因影响㊂此研究的结果证实了I n D e l标记在水稻种质多样性㊁等位基因频率㊁多基因等位基因贡献㊁标记与性状关联性分析以及遗传变异等方面能有效应用㊂王祥等[84]从177个I n D e l标记中分别筛选出大白菜 农大Q210 和 农大Q212 品种的父母本间差异的多态性标记32个,并随机从以上多态性标记中选取了3个多态性I n D e l标记开展其杂交一代的种子纯度鉴定,得出以上两个大白菜品种的杂交种纯度分别是100%,97.9%,以上的结果同时也表明了I n D e l标记的准确性高于大田鉴定结果㊂陶杰等[85]利用I n d e l标记开展了工业大麻性别的筛选与鉴定,筛选出了与工业大麻性别连锁的两组标记物(I s -02和I s-08),且这两组标记物能用于工业大麻花期已知性别,但幼苗期未知性别植株和品种的快速鉴定㊂综上所述,I n D e l标记在作物中应用普遍,为作物种质资源的进一步利用提供了技术支撑,但在草种质方面,I n D e l标记的研究尚未有文献报道㊂5草种质资源的研究展望随着居民生活水平的进一步提高和国家的重大发展需求,草种业的高质量发展已成为国家发展所需㊁形式所迫及现实所需㊂因此,育种者给予了草种质资源多样性研究更多的关注㊂但是,相比较作物,草种质资源研究的深度和开发利用的广度都有所欠缺㊂如种质资源多样性研究与实用价值的具体体现存在脱节问题,据相关研究表明,多样性丰富的草种质资源材料的鉴定评价不足,其中截止2018年共完成农艺性状评价的草种质只占到了20%,完成抗性评价的只占到了10%,这与我国收集的5.58万份草种质资源数量之间的矛盾突出[86],尤其在资源重要功能基因挖掘等方面需待加强㊂同时,针对筛选出的突出资源未进行进一步的鉴定,草种质资源大部分研究只是针对资源的遗传多样性进行评价和资源聚类划分,初步筛选出了部分特征和特性明显的材料,大部分草种质资源的研究工作都停留于此层面,对筛选出的这些性状明显的材料未进行进一步的鉴定,从而造成研究与应用之间脱节问题突出㊂因此,草种质资源接下来的重点工作将是对资源进行深度鉴定和利用研究㊂其次,在草种质资源的收集和保存中,存在资源登记不规范不完整的问题㊂大部分资源仅是对部分453。
